基于WSN的变电站容性设备分布式在线监测技术的研究

摘要

对电力设备进行在线监测和状态检修是目前的技术发展趋势,智能电网背景下,对变电站电力设备提出了更高的要求,本文提出基于无线传感器网络(WSN)的变电站容性设备在线监测方案,并采用GPS授时模块实现信号同步采样。
　　 无线传感器网络已经在很多领域得到的应用,由于ZigBee技术特有的优点,提出了基于ZigBee技术的容性设备在线监测系统方案,系统采用英国Jennic公司生产的JN5139模块,本文完成了无线传感器网络节点的ZigBee无线数传模块设计、测试底板及相应软件。给出了无线传感器网络的系统框图,无线收发电路、无线数传模块和测试底板的硬件电路框图、原理图、PCB截图,以及嵌入式软件的流程图。
　　 最后,利用测试配置软件对无线模块的数据通信进行测试,证明了通信的有效性。通过继电保护测试仪和三相调压器和电阻、电容模拟容性设备的介损测量,并通过GPS实现数据采样的同步性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 变电站容性设备在线监测的历史发展及意义

1.2 国内外研究方法及应用现状

1.3 基于ZIGBEE技术的容性设备在线监测系统

1.4 介损在线监测方法介绍

1.4.1 基于硬件的方法

1.4.2 基于软件的方法

1.5 本文研究的目的及内容

第二章 容性设备在线监测原理及信号处理方法

2.1 谐波分析法测量介损的原理

2.1.1 谐波分析法

2.1.2 谐波分析法的特点分析

2.1.3 改进谐波分析法

2.1.4 绝对测量和相对测量方法

2.2 基波信号提取

2.2 数字滤波方法处理

2.2.1 数字陷波器技术

2.2.2 数字陷波器的设计

2.2.3 抑制介损测量谐波的陷波器设计

2.4 影响测量精度的因素

第三章 无线传感器网络(WSN)在变电站容性设备在线监测中的应用

3.1 无线传感器网络WSN技术概况

3.1.1 国内外无线传感器网络研究现状

3.1.2 无线传感器网络体系结构

3.1.3 无线传感器节点体系结构

3.1.4 无线传感器网络的特点

3.2 ZIGBEE网络通信技术概况

3.3 ZIGBEE体系结构

3.3.1 ZigBee网络结构

3.3.2 ZigBee网络设备类型

3.4 ZIGBEE协议栈介绍

3.5 基于ZIGBEE技术的容性设备在线监测系统的组网方案

第四章 基于ZIGBEE的变电站容性设备在线监测系统设计

4.1 基于ZIGBEE无线技术的在线监测系统总体设计

4.1.1 基于ZigBee的现场分布式测控网络

4.1.2 分布式容性设备监测技术

4.2 ZIGBEE芯片的选择

4.3 JN5139芯片具体介绍

4.4 硬件设计

4.4.1 电流传感器的选择

4.4.2 AT91SAM7S64微处理器

4.4.3 JN5139芯片系统应用电路

4.4.4 ZIGBEE中心节点供电及充电电路

4.4.5 GPS对时模块

4.4.6 数据采集模块实现

4.4.7 实物图及PCB图

4.5 软件设计

4.5.1 ZIGBEE程序流程

4.5.2 ZIGBEE无线网络的建立及通信流程

4.5.3 ZIGBEE串口通信程序设计

4.5.4 ARM7程序设计

4.6 ZIGBEE模块与后台的通信规约

第五章 实验及分析

5.1 电流传感器采集数据的校正

5.2 ZIGBEE无线通信实验

5.3 容性设备介损测量模拟实验

5.4 在线监测系统数据分析

5.5 小结

第六章 结论

6.1 本文取得的主要研究成果及结论

6.2 需进一步研究的问题

参考文献

致谢

在学期间发表论文和参加科研情况

参加科研情况