特高压输电塔无线传感器监测系统节电优化研究

摘要

特高压输电塔是电网建设中一个不可或缺的关键性环节，国家“十二五”电网发展规划充分肯定了这一点。对输电塔传统的监测方式是通过国家电网的员工轮班定期巡检。但是这种方式不能及时反馈输电塔的受损状态。现在无线传感器监测网络在输电塔监测领域越来越成熟。因此，优化无线传感器网络，对输电塔的电压、电流、温度等参数进行实时监测至关重要。特高压输电线路周围的强电磁环境影响着传感器的工作性能、数据可靠性传输，严重时可能导致温度传感器失效。　　本毕业设计基于国电集团项目:特高压大跨越输电塔健康监测系统智能信息诊断技术研究,主要完成了以下三方面的研究工作。　　首先以晋东南-南阳-荆门1000kv特高压输电塔为例，利用模拟电荷法进行理论推导，计算了不同情况下的特高压输电塔塔身外沿路径电场强度分布并分析了影响电场分布的因素。计算结果表明：特高压输电线路的排列方式、相导线对地面的高度、各项导线之间的距离以及子导线的分裂数目这四个因素对塔路径的电场强度分布影响较大，而子导线半径对塔路径电场强度分布几乎没有影响。　　然后利用有限元软件ANSYS建模仿真，仿真计算特高压输电塔塔身外沿路径电场强度分布并与理论计算结果进行对比验证。结果表明：用模拟电荷法进行的理论计算结果和ANSYS仿真结果在误差允许范围内，验证了仿真的有效性。　　最后利用BP神经网络，建立塔身上的无线传感器的失效模型，并通过NS-2进行仿真计算，研究了电场强度对无线传感器数据传输可靠性的影响。据此，给出了无线传感器的位置优化分布，最后通过实地实测，验证了位置优化分布。

目录

声明

1 绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2国内外无线传感器节点优化研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4本章小节

2.特高压输电塔路周围的强电磁环境理论计算研究

2.1输电塔周围电磁环境分析

2.1.1模拟电荷法理论基础

2.2特高压输电塔周围电场分布值实例计算

2.3特高压输电塔相导线不同布置方式下的输电塔路径电场分布境况

(1)输电线路单回路布置方式

(2)输电线路多回布置方式

2.4 相导线对地高度对输电塔路径电场分布的影响

2.5导线相间距对输电塔路径电场分布的影响

2.6子导线分裂数对输电塔路径电场分布的影响

2.7分裂导线半径对输电塔路径电场分布的影响

2.8本章小节

3 特高压输电塔塔路径电场仿真计算

3.1 ANSYS软件简介

3.2特高压输电塔塔身路径的电场仿真

3.2.1水平排列方式下特高压输电塔塔身路径的电场仿真计算

3.2.2特高压输电塔相导线不同布置方式下的输电塔路径电场仿真计算

3.2.3仿真计算相导线对地高度对输电塔路径电场分布的影响

3.2.4仿真计算导线相间距对输电塔路径电场分布的影响

3.2.5仿真计算子导线分裂数对输电塔路径电场分布的影响

3.2.6仿真计算分裂导线半径对输电塔路径电场分布的影响

3.3本章小节

4 特高压输电塔上无线传感器失效研究

4.1 BP神经网络的介绍

4.2塔路径上的无线传感器节点失效规律研究

4.2.1无线传感器的介绍

4.2.2仿真计算输电塔周围强电场环境对无线传感器的通信质量的影响

4.2.3特高压输电塔路径无线传感器的节点失效模型

4.3 本章小结

5 传感器节点优化与实验验证

5.1无线传感器位置优化

5.2丢包率实测实验

5.2.1无线传感器网络结构

5.2.2 无线传感器节点介绍

5.2.3 PD数据采集模块(HG-AD802)

5.2.4 数据采集控制机制

5.2.5 PD数据采集模块的主要技术指标

5.2.6 嵌入式工控机(UNO-2170)＋DTU无线模块(LZ713C)

5.3实验过程

5.3.1软件设计

5.3.2硬件设计

6 总结与展望

6.1总结

6.2 后期工作展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果