CN104571051A - 基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统 - Google Patents

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CN104571051A CN201510017830.XA CN201510017830A CN104571051A CN 104571051 A CN104571051 A CN 104571051A CN 201510017830 A CN201510017830 A CN 201510017830A CN 104571051 A CN104571051 A CN 104571051A
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赵晓宇
麻贵勋
韩日炜
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Datong Power Supply Co of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明涉及输电线路放电远程监测系统，具体为基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统。解决现有输电线路放电远程监测系统存在缺陷因而影响推广应用的问题。该系统包括多个现场监测装置，协调器和远程监控装置；现场监测装置由CC2530第一微控制器MCU、连接于第一微控制器MCU输入端的四个测温模块以及外扩时钟模块、数据存储模块、电源模块构成，其中测温模块选用基于OTP-538非接触式远程测温传感器的测温模块；协调器由CC2530第二微控制器MCU和ZigBee转GPRS网关WGT2420Z-G的GPRS-1模块构成；远程监控装置由GPRS-2模块和监控终端构成；各现场监测装置和协调器中的微控制器MCU构成同一个ZigBee网络。

Description

基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统
技术领域
本发明涉及输电线路放电远程监测系统，具体为基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统。
背景技术
近年来，高压输电线路飞速增设，它的可靠安全运行关系到电网的稳定性。绝缘子串、连接头等由于结构复杂，容易落灰，且不易清洗，长期运行容易造成闪络事故即间隙放电现象，对电网安全产生威胁。
间隙放电现象时，局部产生高电压、大电流，产生强烈的辐射，向外释放出大量热量，局部温度升高，易损坏检测装置，因此，采用接触式的检测装置成为不可能。而现有远距离、非接触式检测装置存在诸多缺陷和问题，影响其推广应用。
发明内容
本发明解决现有输电线路放电远程监测系统存在缺陷因而影响推广应用的问题，提供一种基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统。该监测系统通过非接触式测温传感器检测输电线路局部，尤其是绝缘子串、连接头等处的间隙放电，并通过ZigBee-GPRS组合网络实现远程实时监测。
本发明是采用如下技术方案实现的：基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统，包括多个现场监测装置，协调器和远程监控装置；现场监测装置由CC2530第一微控制器MCU、连接于第一微控制器MCU输入端的四个测温模块以及外扩时钟模块、数据存储模块、电源模块构成，其中测温模块选用基于OTP-538非接触式远程测温传感器的测温模块；协调器由CC2530第二微控制器MCU和ZigBee转GPRS网关WGT2420Z-G的GPRS-1模块构成；远程监控装置由GPRS-2模块和监控终端构成；各现场监测装置和协调器中的微控制器MCU构成同一个ZigBee网络。选用的测温模块测温范围广，响应速度快，功耗低。环境温度改变时，输出电压发生改变，根据传感器数据手册中给出的温度-电压图可知环境温度。MCU选择CC2530，这是一款超低功耗8051微控制器内核的可应用于ZigBee传输的无线片上系统，成本低，外设丰富。GPRS-1模块可实现ZigBee网络向GPRS网络的转换，将各节点发送过来的现场温度值最终通过GPRS网络传送到配电室、发电厂等监控终端。
系统工作流程为，协调器上电后，开始组建ZigBee网络，等待各节点（现场监测装置）加入。现场监测装置上电后，CC2530进入初始化，扫描ZigBee网络并申请加入，获得唯一标识的节点地址，组网完成。测温模块进入工作状态后，开始远距离测温，输出电压信号至MCU。在MCU中存储了电压与温度的对应关系，根据输入的电压幅值，用查表法可快速得到环境的温度值。将温度值与节点地址打包成数据帧，通过ZigBee网络，发送到协调器上。协调器收到节点发送来的数据帧后，经GPRS网络向远程监控装置传输。远程监控装置的GPRS－2模块接收到数据后，通过串口发送到监控终端（上位机），上位机显示温度值。当温度值异常时，报警指示灯点亮。为了排除异常信号对报警电路的影响，现场监测装置中采用了四个测温模块，在采集到多个（四个）温度数据后，通过公知的求连续平均幅值的简便算法，可以有效剔除掉测温模块的异常突变的数据，且不会误检由于局部放电现象发生造成的温度幅值突变。
本发明采用一组高精度非接触式测温传感器对局部放电现象进行监测，并通过ZigBee-GPRS网络进行数据传输，实现了利用较少传感器检测局部放电，解决了单一ZigBee网络传输距离近，单一GPRS网络功耗大的缺陷。采取一组多个传感器进行实时信号采集，对大量的信号数据进行算法分析，排除干扰，提高了使用可靠性，能极大地适应输电线路现场环境复杂、条件恶劣的使用环境。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为现场监测装置的结构示意图；
图3为协调器所涉及的软件流程图；
图4为现场监测装置所涉及的软件流程图。
具体实施方式
基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统，包括多个现场监测装置，协调器和远程监控装置；现场监测装置由CC2530第一微控制器MCU、连接于第一微控制器MCU输入端的四个测温模块以及外扩时钟模块、数据存储模块、电源模块构成，其中测温模块选用基于OTP-538非接触式远程测温传感器的测温模块；协调器由CC2530第二微控制器MCU和ZigBee转GPRS网关WGT2420Z-G的GPRS-1模块构成；远程监控装置由GPRS-2模块和监控终端构成；各现场监测装置和协调器中的微控制器MCU构成同一个ZigBee网络。
具体实施时，协调器所涉及软件的流程为：上电初始化后，向终端发送桥接帧，开始组建ZigBee网络，接收来自现场监测装置节点的节点加入帧，当所有节点均已加入时，开始接收数据帧，接收到数据后将其通过GPRS网络发送给终端。现场监测装置所涉及软件的流程为：上电初始化后，向协调器节点发送节点加入帧，请求加入ZigBee网络，入网后，采集温度数据，并对其进行分析，存储数据并通过ZigBee网络将数据帧发送给协调器节点。数据帧中包含本节点的温度值以及节点地址。

Claims (2)

1.一种基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统，其特征在于，包括多个现场监测装置，协调器和远程监控装置；现场监测装置由CC2530第一微控制器MCU、连接于第一微控制器MCU输入端的四个测温模块以及外扩时钟模块、数据存储模块、电源模块构成，其中测温模块选用基于OTP-538非接触式远程测温传感器的测温模块；协调器由CC2530第二微控制器MCU和ZigBee转GPRS网关WGT2420Z-G的GPRS-1模块构成；远程监控装置由GPRS-2模块和监控终端构成；各现场监测装置和协调器中的微控制器MCU构成同一个ZigBee网络。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee-GPRS网络的输电线路放电远程监测系统，其特征在于，协调器所涉及软件的流程为：上电初始化后，向终端发送桥接帧，开始组建ZigBee网络，接收来自现场监测装置节点的节点加入帧，当所有节点均已加入时，开始接收数据帧，接收到数据后将其通过GPRS网络发送给终端；现场监测装置所涉及软件的流程为：上电初始化后，向协调器节点发送节点加入帧，请求加入ZigBee网络，入网后，采集温度数据，并对其进行分析，存储数据并通过ZigBee网络将数据帧发送给协调器节点。
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