基于ZigBee技术的高压输电线监测系统研制

【摘要】近年来,随着工业和城市发展规模越来越大,人们对电能的需求量的要求越来越多,同时对于高压输电线供电的持续性和稳定性的提出更高的要求。电能传输过程中发生故障时,需要最短时间内找到并及时排除故障,减少对生产生活的影响。现电网自动化水平逐步提高,但对于线路故障查找手段依然比较落后或故障查找设备成本较高。ZigBee短距离无线传感技术发展迅速,成本低、低功耗、稳定性好、通信距离较远,结点容量大是其主要优点,它可以组成强大的本地网络。本文详细地介绍了ZigBee技术的特点和其使用的国际通信协议标准IEEE802.15.4,与现有故障监测指示器所用无线技术以及一些广泛使用的短距离无线通信技术作比较可知,要实现对输电线路的有效低成本监控,使用ZigBee技术进行本地无线组网是一个非常合适的选择。本课题研制的高压输电线故障监测系统采用“监控中心—线上网关—故障监测结点”三层架构两个网络。故障监测结点和线上网关组成短距离本地ZigBee无线传感器网络,它们由电磁互感取电模块、备用电源充放电模块、母线电流互感采样模块、ZigBee无线通信模块和GPRS通信模块组成。线上网关通过GPRS分组数据技术同监控中心服务器主机进行远程通信,上位机软件分为两部分：监听软件负责存储收到的线上状态数据至数据库,显示软件则实时显示线路状态。本文给出了线上监测结点与网关的软硬件设计方案以及监控中心软件设计方案。所有线上装置均采用电磁互感取电方式作为能量来源、使用超级电容作为备用电源储能元件,并且超级电容采用随线电流可调式充电方式,最大化的利用线上电磁感应能量。高压输电线故障监测系统是ZigBee在无线传感网络中的典型应用。该系统在实际测试中工作良好,市场前景广阔。该课题设计的是高压输电线故障监测系统,不仅具有较好的实际应用价值,并且也为相似的其他ZigBee传感网络应用也提供了参考。
【作者】段毅；
【导师】陈小平；
【作者基本信息】苏州大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】高压输电线；故障监测；ZigBee；GPRS；电磁互感；

【参考文献】
[1]于美玲.自由状态下的活塞环视觉检测关键技术研究[D].广东工业大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[2]朱寒.立构规整丁苯嵌段共聚物的合成及其性能研究[D].北京化工大学,材料学,2008,博士.
[3]刘国栋,王甫,孙振超,毛雅亚.速率可变差分相移键控非归零码信号的全光时钟提取[J].中国激光,2014,11:174-178.
[4]王星.17β-雌二醇对稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）的生态毒性研究[D].新疆农业大学,环境科学,2012,硕士.
[5]陈汝轩.IBDP地理学科评估方式对学生能力培养的影响研究[D].山东师范大学,学科教学论,2003,硕士.
[6]杨积成.两种全要素生产率DEA测算方法的比较研究[D].中共江苏省委党校,国民经济学,2013,硕士.
[7]牛静.基于稀疏表示的图像复原算法研究[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[8]戴玮,朱宁.在金属薄膜衬底上定向生长碳纳米管[J].功能材料,2010,06:1030-1033.
[9]冯秋明,潘键.多金属硫化矿床高效开采和综合利用的范例[J].有色金属.1993(01)
[10]牛禄青.石墨烯:开启碳时代?[J].新经济导刊,2013,08:50-53.
[11]刘曌懿.生态中心主义思想研究述评[D].内蒙古大学,科学技术哲学,2014,硕士.
[12]李新城,陈光,朱伟兴,陈长白,梅东生.车辆用耐蚀钢热轧钢板防止铜脆的工艺研究[J].农业机械学报.2003(06)
[13]张少华,李渝曾,王长军.一种双边可选择电力远期合同的定价模型[J].控制与决策,2002,06:890-893+897.
[14]姜晓冰.企业间知识转移对企业创新绩效的影响研究[D].宁波大学,企业管理,2014,硕士.
[15]王平.既有居住建筑热力入口应用水喷射器能效提升技术研究[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[16]周方超.面向大学生心理问题分析的数据挖掘技术应用研究[D].大连海事大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[17]周翔.电动汽车电池剩余电量计算方法与管理系统的研究[D].合肥工业大学,车辆工程,2013,硕士.
[18]赵卿.明文空间不确定的公钥密码及其实现[D].吉林大学,网络与信息安全,2013,硕士.
[19]侯炜.数据融合在凝汽器清洁度判别及故障诊断中的应用[D].华北电力大学（河北）,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[20]李明.吉林电视台乡村频道品牌营销研究[D].东北师范大学,广播电视艺术学,2012,硕士.
[21]王超.NURBS曲面的RCS算法研究[D].西北工业大学,电磁场与微波技术,2004,硕士.
[22]王万良,张小玮,姚信威,岑跃峰.无线网络中基于流媒体传输的自适应TFRC机制[J].计算机系统应用,2013,07:161-167.
[23]江潮.陕西省不同区域城区用水定额及需水量预测研究[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[24]王文杰.NHERF1在胃癌组织的表达及其与浸润、转移关系的研究[D].河北医科大学,病理学与病理生理学,2014,硕士.
[25]阮玉娟.秋水仙素诱导茉莉多倍体的研究[D].西南大学,花卉学,2014,硕士.
[26]钱云.建设项目环保设施竣工验收法律制度研究[D].苏州大学,环境与资源保护法学,2014,硕士.
[27]王美娜.我国区域金融中心布局的发展现状及对策[D].吉林大学,金融,2014,硕士.
[28]杨赛.CN学院辅导员绩效考核体系的研究[D].西南交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[29]陶敏.ADD3可变剪接在结肠癌与正常组织间差异表达的检测与分析[D].福建医科大学,临床检验诊断学,2014,硕士.
[30]王东意.可编程序控制器的新发展(一)[J].冶金自动化,1982,04:10-14.
[31]高惠莉.计算机多媒体教学常态化探究——基于大学英语多媒体教学的实证研究[J].中国电化教育,2013,02:83-88.
[32]栗文义,张保会,巴根.风／柴联合电力系统运行策略评估(英文)[J].电力系统自动化,2006,04:40-44+64.
[33]秦绪栋.网络管制立法研究[D].苏州大学,宪法与行政法学,2003,硕士.
[34]李玉洁.基于聚类分析及水平集的图像分割算法研究[D].扬州大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[35]李擎,张超,陈鹏,尹怡欣.一种基于粒子群参数优化的改进蚁群算法[J].控制与决策,2013,06:873-878+883.
[36]王舒毅.日本网络安全战略:发展、特点及借鉴[J].中国行政管理,2015,01:152-156.
[37]汪齐舜.中文维基百科分类结构的复杂网络动力学研究[D].杭州电子科技大学,计算机软件与理论,2014,硕士.
[38]杨梅.办公自动化技术在病区护理管理中的应用[J].现代护理,2003,10:792-793.
[39]崔江澎.碳纳米管及石墨烯在纳米集成电路互连线中的相关研究[D].浙江大学,2012.
[40]亓丹丹.梳齿式采棉机关键部件的研究[D].新疆农业大学,农业机械化工程,2012,硕士.
[41]汪亚鸥.论电信客户细分模型的建设[D].四川大学,2004.
[42]胡云安,耿宝亮,赵永涛.严格反馈非线性系统预设性能backstepping控制器设计[J].控制与决策,2014,08:1509-1512.
[43]陈星.境内外人民币汇率动态关联性研究[D].湖南大学,金融学,2013,硕士.
[44]毕晟晟.四（4-溴苯基）硅烷与聚（4-溴苯乙烯）的接枝微孔共聚物的合成与气体吸附性质研究[D].吉林大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[45]吴丹雯.基于XML的数据交换在电子政务中的应用研究[D].武汉理工大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[46]张雅杰.气浮法处理含油废水的研究[D].华北电力大学（河北）,环境工程,2004,硕士.
[47]马青青.海藻酸钠涂膜对冷却鸡胸肉保鲜效果的影响[D].南京农业大学,食品科学,2011,硕士.
[48]赵笔峰.交换局部环上保持矩阵逆的加法单射[D].苏州大学,基础数学,2013,硕士.
[49]姜国章.基于产业竞争优势理论的孵化体系效率评价研究[D].大连理工大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[50]宋子齐,谭成仟,袁秉衡.灰色系统理论在中岔口油田地层岩性精细分析中的应用[J].石油地球物理勘探,1994,S1:42-50+173.