CN104849528A - 一种基于wsn的母线电压检测系统及故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于WSN的母线电压检测系统及故障诊断方法，每条母线干线上依次地设置多个母线电压检测节点，MCU控制电路盒内部设有母线A相取电装置、母线零相取电装置及MCU集成电路；母线电压检测节点通过各自的节点无线模块将数据发送给所在母线干线上最后1个母线电压检测节点，各最后1个母线电压检测节点将所有数据经终端节点装置传送给上位机处理；上位机计算相邻两个母线电压检测节点之间的电压差和电阻变化值，将电阻变化值与预设电阻变化阈值进行比较，判断相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域有无故障；本发明能够有效地减少母线电压检测装置的数量，结合WSN技术实现对母线故障区域的诊断。

Description

一种基于WSN的母线电压检测系统及故障诊断方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及了一种母线电压检测系统及故障诊断方法。

背景技术

母线已逐渐成为电力传输设备的重要组成部分，母线在安装过程中，其各单元之间连接的可靠性会直接关系到整个供配电系统的安全运行，特别是母线接头电阻的大小会对其工作效率及使用寿命有着直接影响。母线接头处由螺栓固定连接，若螺栓未拧紧，或拧紧后长时间处于工作状态产生的热胀冷缩反应而引起导电体的蠕动，都会使螺栓松动，导致连接处接头电阻增大，导电铜排发热并被氧化，这时通入电流会使接头处温升增大，出现铜损增加、电能损耗加大、绝缘材料老化快、母线使用寿命急骤缩短等现象。因此，对母线接头电阻变化的检测对母线接头的正常工作甚至电力传输设备的正常运行有着重要的意义。

由于客观条件的限制，在实际应用中无法对母线接头电阻进行实时在线测量。目前对母线的监测多数是依据母线接头电阻增大导致接头温度升高的现象，采取对母线接头的温度检测以实现对母线接头故障的判定。然而，此方法需要在每个母线接头处放置温度检测装置，因此，所需要的检测装置数量相对较多，所耗费成本也较大；此外，多数母线接头检测装置采用电池供电，极易产生电池供电电压不足造成的无法正常工作的现象，因此需要定期更换大量电池，也会增加成本。

发明内容

为克服上述缺点，本发明提供一种基于WSN（无线模块）的母线电压检测系统，将母线电压检测节点等母线接头单元数目间隔分布在母线干线上，无需在每个母线接头处安装检测装置，结构简单，采用母线取电装置来取代普通电池进行不间断供电，确保母线电压检测系统的正常持续工作。同时本发明还提供一种基于WSN的母线电压检测及母线故障诊断方法，通过采集每个母线电压检测节点处的电压实现对母线故障区域的诊断，诊断结果准确误差小。

本发明一种基于WSN的母线电压检测系统采用的技术方案是：每条母线干线上依次地设置多个母线电压检测节点，相邻两个母线电压检测节点之间分布相同数量的母线接头单元，每条母线干线上的第1个母线电压检测节点均设在该条母线干线上的第1个母线接头单元处，每条母线干线上的第1个母线接头单元处均设置一个电流互感器；每个母线电压检测节点均由一个MCU控制电路盒和一个天线构成，MCU控制电路盒内部设有母线A相取电装置、母线零相取电装置及MCU集成电路，母线A相取电装置从A相母线上取得220V交流电并通过输电线连接于MCU集成电路，母线零相取电装置从零相母线上取得220V交流电并通过输电线连接于MCU集成电路；第1个母线电压检测节点的MCU集成电路由MCU控制单元、测电压模块、测电流模块、电源供电模块与节点无线模块组成，其余的母线电压检测节点的MCU集成电路均由MCU控制单元、测电压模块、电源供电模块与节点无线模块组成，MCU控制单元以不同的端口分别连接电源供电模块、节点无线模块、测电压模块及测电流模块，测电流模块外接电流互感器，测电压模块通过输电线连接于从母线上取得220V交流电，节点无线模块经天线将数据信息无线发送给终端节点装置，终端节点装置连接于上位机。

进一步地，母线A相取电装置或母线零相取电装置最外部是壳体，壳体的内部中间设有弹簧腔体，弹簧腔体内部放置套在导电杆外的弹簧，导电杆上端固定装有连接MCU集成电路的输电线，导电杆下端是导电杆触头，导电杆触头1端紧紧接触于A相或零相母线上。

本发明一种基于WSN的母线电压检测系统的母线电压检测及母线故障诊断方法采用的技术方案是：是包括以下步骤：

 1）每条母线干线上的第1个母线电压检测节点采集电流互感器输出的各母线干线电流I信号，所有的母线电压检测节点采集各自对应的一段母线区域内母线接头单元的电压V_i，当母线电压检测节点采集完数据后，通过各自的节点无线模块将数据发送给所在母线干线上最后1个母线电压检测节点，各最后1个母线电压检测节点所有的电流I、电压V_i数据转发给终端节点装置，终端节点装置将数据再传送给上位机处理；

2）上位机根据公式                                               计算相邻两个母线电压检测节点之间的电压差，根据公式计算相邻两个母线电压检测节点之间的电阻变化值，将电阻变化值与预设电阻变化阈值进行比较；

3）如果<，则相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域无故障，如果≥，则相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域存在故障。

进一步地，上位机将存在故障的母线区域信息通过短信模块以短信形式发送给监控人员，监控人员根据短信信息用手持式红外测温仪在存在故障的母线区域内扫描，依次判断这段母线区域内的每个母线接头单元处温度是否超过阈值，如果超过阈值则对该有故障的母线接头单元处进行维修。

本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点：

1、本发明基于WSN的母线电压检测系统将母线电压检测节点等母线接头单元数量间隔的分布在各条母线干线上，无需在每个母线接头单元处安装母线电压检测节点，能够有效地减少母线电压检测装置的数量，有利于节约成本。

2、本发明基于WSN的母线故障诊断方法，根据电路学原理：在某一时刻，当流过一段母线区域的电流不变，则该段母线区域的电压值的变化与该段母线区域电阻变化值成正比，通过采集每个母线电压检测节点处的电压，计算出相邻母线电压检测节点区域内的电阻值变化，实现母线接头单元电阻变化的间接测量，并将相邻母线电压检测节点区域内电阻的变化值与额定电阻变化阈值作比较，以实现对母线故障区域的诊断。

3、本发明基于WSN的母线电压检测系统具有一种母线取电装置，该装置利用弹簧的伸缩性来解决因工艺误差造成的接触不良或顶死等问题，从而对本发明的电压检测装置不间断供电，有效避免了因为断电带来的无法实时采集与传输数据的问题。

4、本发明基于WSN的母线电压检测系统及故障诊断方法结合WSN技术，实现对母线电压的少节点、多区域联合监控，提高了工作效率。

5、本发明基于WSN的母线电压检测系统及故障诊断方法采用DTU（数据传输单元）短信模块将故障区域信息及时通知监控人员，并采用手持式红外测温仪对故障区域逐点排查，有效避免因故障造成的损失。

附图说明

图1为本发明基于WSN的母线电压检测系统框图；

图2为图1中单个母线电压检测节点的结构及安装放大图；

图3为图2中MCU控制电路盒的内部结构放大图；

图4为图3中MCU控制电路盒中母线A相取电装置放大的主剖视图；

图5为图3中MCU控制电路盒内的MCU集成电路模块的结构框图；

图6为图1所示以1号母线干线为例的电压检测原理图；

图7是本发明基于WSN的母线电压检测系统的母线电压检测及母线故障诊断方法流程图。

附图中各部件的序号和名称：1.本体上板；2.固定螺栓；3.天线；4.MCU控制电路盒；5.输电线；6.壳体；7.出线孔；8.底座；9.托台；10.底座；11.螺丝；12.上盖板；13.下盖板；14.本体下板；15.弹簧；16.母线排；17.导电杆；18.导电杆触头；19.夹线上螺母；20.夹线下螺母；21.A相母线；22.固定螺丝；23.上位机；24.终端节点装置；25.电流互感器；26. 1号母线干线；27. 2号母线干线；，28. N号母线干线；29-1……29-n. 1号母线干线电压检测节点；30-1……30-m.2号母线干线电压检测节点；31-1……31-k.N号母线干线电压检测节点；32.测电压模块；33.测电流模块；34.电源供电模块；35.本体侧板；36.固定螺丝；37.短信模块；38.弹簧腔体；39.垫片；40.A相取电装置；41.零相取电装置；42.MCU集成电路。

具体实施方式

参见图1，在实际的电力传输工程中，有N条母线干线，分别是：1号母线干线26、2号母线干线27……N号母线干线28。每条母线干线本身包含不同数量的若干个母线接头单元。在每条母线干线上间隔相同数量的母线接头单元之间安装母线电压检测节点，也就是母线电压检测节点等母线接头单元数量间隔分布安装，每相邻两个母线电压检测节点之间的母线接头单元数量相等，这样便于对整个母线电压的检测。

1号母线干线26上从左至右依次地分布了n个相同的母线电压检测节点，依次是第1个母线电压检测节点29-1、第2个母线电压检测节点29-2、第3个母线电压检测节点29-3……第n-1个母线电压检测节点29-(n-1)以及最后的第n个母线电压检测节点29-n。2号母线干线27上从左至右分布了m个相同的母线电压检测节点，依次是第1个母线电压检测节点30-1、第2个母线电压检测节点30-2、……第m-1个母线电压检测节点30-(m-1)以及最后的第m个母线电压检测节点30-m。N号母线干线28上从左至右分布了k个相同的母线电压检测节点，依次是第1个母线电压检测节点31-1、第2个母线电压检测节点31-2、第3个母线电压检测节点31-3……第k-1个母线电压检测节点31-(k-1)以及最后的第k个母线电压检测节点31-k。

每条母线干线上的第1个母线电压检测节点均安装在该条母线干线上的第一个母线接头单元处。1号母线干线26上的第1个母线电压检测节点29-1安装在1号母线干线26上的最左边的第一个母线接头单元处。2号母线干线27上的第1个母线电压检测节点30-1安装在2号母线干线27上的最左边的第一个母线接头单元处。N号母线干线28上的第1个母线电压检测节点31-1安装在N号母线干线28上的最左边的第一个母线接头单元处。

 每条母线干线上的第一个母线接头单元处均设置一个电流互感器25，用于测量流过该条母线干线的电流。

每条母线干线上的电流互感器25均将采集的电流输入该条母线干线上的第一个母线电压检测节点。第一个母线电压检测节点将所采集的母线接头单元的电压以及所接受到的电流的数据信息一起通过其内部的节点无线模块以无线方式发送给各自母线干线上的最后一个母线电压检测节点。每条母线干线上除最后一个母线电压检测节点之外的其余母线电压检测节点均将所采集的母线接头单元的电压数据信息通过其内部的节点无线模块以无线方式发送给各自母线干线上的最后一个母线电压检测节点，每条母线干线上的最后一个母线电压检测节点均将其自身检测的母线接头单元的电压以及所接受到的所有电压、电流数据信息一起经节点无线模块和天线3以无线方式发送给终端节点装置24，终端节点装置24连接于上位机23，上位机23再连接DTU（数据传输单元）短信模块37。如图1中，具体是：第1个母线电压检测节点29-1、30-1、31-1不仅要采集母线接头单元的电压，而且还要采集流过母线干线的电流，而其余的母线电压检测节点如：母线电压检测节点29-2、29-3……、29-(n-1)、29-n、30-2……30-(m-1)、30-m、31-2、31-3……、31-(k-1）、31-k仅需测量母线接头单元的电压。最后1个母线电压检测节点29-n、30-m……31-k是作为各自母线干线上的中转节点，即不仅自身要采集电压数据，而且还要收集其余母线电压检测节点发送来的数据，并转发给终端节点装置24。终端节点装置24将所有母线干线的数据都收集完成后再传输至上位机23，上位机23对接收到的所有数据进行处理，以实现对故障区域进行诊断，并将故障信息通过短信模块37短信模块发送给监控人员。

参见图2，每条母线干线都由母线排16以及连接母线排16的母线接头单元组成。其中，母线排16由A、B、C及零相母线共4根母线并行排列构成，每个母线接头单元均由本体上板1、本体下板14、本体侧板35以及上盖板12与下盖板13构成。本体上板1、本体下板14与两个本体侧板35围成一个密闭容腔包围在母线排16外部。本体上板1的上方是上盖板12，本体下板14的下方是下盖板13，上盖板12通过左右两侧的固定螺栓2固定在本体上板1上方，下盖板13通过左右两侧的固定螺栓2固定在本体下板14的下方，以加强母线接头的密封性。在上盖板12的中间，也就是母线接头单元的中间部位安装MCU控制电路盒4，MCU控制电路盒4通过螺丝11固定在上盖板12上。天线3从MCU控制电路盒4内向外伸出，以增强无线通信的信号强度。由一个MCU控制电路盒4和一个天线3构成一个母线电压检测节点，母线电压检测节点安装在母线接头单元处，以检测母线接头单元的电压。

参见图3，MCU控制电路盒4内部安装了母线A相取电装置40、母线零相取电装置41及MCU集成电路42。母线A相取电装置40与母线零相取电装置41分别通过输电线连接于MCU集成电路42。

参见图4，为了给整个系统进行不间断供电，只需要对A相与零相取电即可获得220V交流电，所以在MCU控制电路盒4内部安装有母线A相取电装置及母线零相取电装置可以实现从A相及零相母线上取得220V交流电。以下以母线A相取电装置40为例来说明其结构与工作原理，母线零相取电装置41的结构与工作原理与母线A相取电装置40结构与工作原理相同，不再赘述：

母线A相取电装置40最外部是壳体6，由绝缘材料制成，壳体6下端外的两侧固定连接底座10，通过底座10和固定螺丝22将壳体6固定在位于壳体6外部的上盖板12上，底座10与壳体6是制成一体的。在壳体6的内部中间设有弹簧腔体38，弹簧腔体38是一由塑料制成的空心圆柱体，弹簧腔体38底部固定连接圆盘形状的弹簧腔体底座8，弹簧腔体38与弹簧腔体底座8制成一体，通过弹簧腔体底座8以及固定螺丝36将弹簧腔体38固定在上盖板12上。弹簧腔体38内部放置弹簧15，弹簧15套在导电杆17外。导电杆17的上段表面制有螺纹，是螺纹杆，导电杆17的下段并无螺纹，是光杆。在上段螺纹杆和下段光杆之间是一段直径大于螺纹杆直径的托台9，托台9用绝缘材料制成，与导电杆17制成一体。托台9下表面贴在上盖板12上表面上。弹簧15处于弹簧腔体38顶部与托台9之间，弹簧15上端接触于弹簧腔体38顶面、弹簧15下端压靠于托台9上表面。

导电杆17上端穿过弹簧腔体38顶面上的通孔伸入壳体6内，伸出弹簧腔体38外的导电杆17的上端由上至下依次装有夹线上螺母19、夹线下螺母20及垫片39，用于固定连接A相输电线5。A相输电线5缠绕式地连接于导电杆17，通过夹线上螺母19与夹线下螺母20固定。在壳体6的侧壁上开有出线孔7，A相输电线5从出线孔7引出。A相输电线5正常导电后通过出线孔7引出接入至MCU集成电路42。导电杆17下端向下伸出上盖板12上开的通孔，托台9处于上盖板12上开的通孔的上方，并且托台9直径大于上盖板12上开的通孔的直径，以保证托台9不会脱离弹簧腔体38。导电杆17下端固定焊接有一个凸出的扁圆形的导电杆触头18，正常工作时，导电杆触头18下端会紧紧接触顶在母线排16中的A相母线21上，A相母线21使导电杆17带电。

当上盖板12与A相母线21的之间的距离因误差改变时，在弹簧15的作用下，处于上盖板12与A相母线21的之间的导电杆17长度也会改变，则伸出弹簧腔体38顶部的导电杆17长度也会改变，垫片39的直径大于弹簧腔体38顶部通孔直径，当调整夹线上螺母19、夹线下螺母20及垫片39的位置后，伸出弹簧腔体38顶部的导电杆17长度会改变，相应地处于上盖板12与A相母线21的之间的导电杆17长度也会改变，从而避免了因为工艺误差造成导电杆17无法接触A相母线21或导电杆17顶死A相母线21的问题。

参见图1、3、5，每条母线干线上的第1个母线电压检测节点的MCU控制电路盒4中，MCU集成电路42由MCU控制单元、测电压模块32、测电流模块33、电源供电模块34与节点无线模块组成。MCU控制单元以不同的端口分别连接电源供电模块34、节点无线模块、测电压模块32及测电流模块33，测电流模块33外接安装在母线干线上的电流互感器25。电源供电模块34包括220V交流电与降压整流稳压电路。本发明是直接从母线上取得的220V交流电压，即将图4所示的从出线孔7引出的A相及零相输电线5得到的220V交流电输入至降压整流稳压电路，经处理后输入至MCU控制单元，才能够给MCU控制单元提供正常的直流供电电压。测压模块32包括220V交流电以及依次串接的交流降压电流、极性转换电路与A/D转换电路。将图4所示的从出线孔7引出的A相及零相输电线5得到的220V交流电输入至交流降压电路，输出低压交流电压后再连接极性转换电路，将双极性的低压交流电压转换为单极性的交流电压后输入至A/D转换电路，A/D转换电路将交流电压模拟信号转换成MCU控制单元可识别的数字信号后输入到MCU控制单元，从而实现交流电压的测量。测电流模块33包括相串接的转换电路和A/D转换电路，转换电路外接电流互感器25，由于电流互感器25输出的信号为交流电流，需要输入至转换电路后将交流电流转换成直流电压，再通过A/D转换电路将直流电压模拟信号转换成数字信号后输入到MCU控制单元，从而实现母线电流的测量。

每条母线干线上除了第1个母线电压检测节点的MCU集成电路42具有图5所示的测电流模块33，需要采集母线电流，其余的母线电压检测节点的MCU集成电路42都仅由MCU控制单元、测电压模块32、电源供电模块34与节点无线模块组成，即去掉图5中的测电流模块33，不需要采集母线电流。

当所有数据采集完成之后，MCU控制单元即可控制节点无线模块将数据发送出去。

参见图6，为本发明基于WSN的母线电压检测系统工作时实现母线电压检测的原理图，以1号母线干线26为例说明，其余母线干线的母线电压检测方法与1号母线干线26雷同，不再赘述。

本发明规定相邻两个母线电压检测节点之间的区域为一段母线区域，而一条母线干线则会安装多个母线电压检测节点，所以一条母线干线可以划分为多个母线区域。将多个MCU控制电路盒4安装到一条母线干线上，相邻两个MCU控制电路盒4之间间隔相等数量的母线接头单元。本发明的母线电压检测节点是基于在同一采集时刻，流经各母线接头单元的电流不变。原理根据电路学可知，在某一时刻，流过一段母线区域的电流I不变，则该段母线区域的电压值的变化△V与该段母线区域的电阻的变化值△R成正比，用公式表示即：

                      （1）。

由于各母线干线均包含若干个母线接头单元，而相邻的两个母线电压检测节点之间的母线接头单元数量相等并设为L，且每个母线接头单元的电阻变化值不应超过△R0，所以相邻的两个母线电压检测节点之间的电阻变化值不应超过阈值：。本发明依据上述原理，在任一时刻，由1号母线干线26上的第1个母线电压检测节点29-1测量流过1号母线干线26的电流为I，1号母线干线26上的所有母线电压检测节点分别采集各自所对应的母线接头单元的电压V_i，i=1,2……n-1。

每条母线干线上第1个至最后第n个母线电压检测节点测得的母线接头单元电压值分别为：V₁、V₂、V₃、V₄……V_n-1、V_n。计算相邻两个母线电压检测节点之间的电压差值，则电压差值分别如下：△V₁、△V₂、△V₃……△V_n-1，由公式1知：

                   （2）

    因此，可以计算出相邻两个母线电压检测节点之间的电阻值变化，分别为：，从而可以和上位机23预设的电阻变化阈值进行比较。

参见图7，第1个电压检测节点测量流过所在母线干线的电流为I及测量母线接头单元的电压V₁，其余所有母线电压检测节点分别采集各自所对应的母线接头单元的电压V_i，此处的i=2……n-1。当所有母线电压检测节点采集数据完成后，将采集的数据通过各自的节点无线模块传送给最后1个母线电压检测节点，最后1个母线电压检测节点将数据收集完成之后立刻转发给终端节点装置24。待终端节点装置24将母线干线上所有的母线电压检测节点采集的数据收集完成之后再传送给上位机23处理。上位机23收到数据后，根据采集到的各母线电压检测节点的电压值V₁、V₂、V₃、V₄……V_n-1、V_n，根据公式计算相邻两个母线电压检测节点间的电压差分别为：△V₁、△V₂、△V₃……△V_n-1。其次，根据公式计算相邻两个母线电压检测节点之间的电阻变化值，分别为：。然后，将以上计算出的电阻变化值与预设阈值进行比较：如果<，则可判定第i个母线电压检测节点与第i+1个母线电压检测节点这两个相邻母线电压检测节点之间的母线区域无故障发生，可以继续进行下次检测；如果≥，则第i个母线电压检测节点与第i+1个相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域存在故障。为了使判定更加准确，本发明进行统计连续大于的次数（规定统计连续大于的最大次数为M次即为存在故障），如果连续大于的次数在未达到设定的M次时就又恢复正常，则可判定无故障；如果连续大于的次数大于或等于M次，则判定第i个母线电压检测节点与第i+1个母线电压检测节点之间的母线区域确存在故障。上位机23则控制DTU（数据传输单元）短信模块37将故障区域通过短信发送给监控人员。

当监控人员接收到短信时，根据短信提供的故障区域信息，可利用手持式红外测温仪在有故障的母线区域内扫描，依次判断第i个母线电压检测节点与第i+1个母线电压检测节点之间的母线区域的所有母线接头单元处温度是否超过阈值，如果超过温度上限则需要对该故障点进行维修，然后继续扫描下一个母线接头单元，直到全部扫描完毕。

本发明基于WSN的母线电压检测系统及故障诊断方法具体工作步骤如下：

步骤1：当检测开始时，由1号母线干线26、2号母线干线27……N号母线干线28上的第1个母线电压检测节点采集电流互感器25输出的电流信号，从而测得流过各母线干线电流I。所有母线电压检测节点29-1……29-n、30-1……30-m、31-1……31-k都会采集各自对应的母线接头单元处的电压V_i。对于每一条母线干线来说，当所有的母线电压检测节点采集完数据后，通过各自的节点无线模块将数据发送给所在母线干线上对应的最后1个中转母线电压检测节点，即1号母线干线26、2号母线干线27……N号母线干线28上的最后1个母线电压检测节点29-n、30-m、31-k。然后各中转母线电压检测节点将各自母线干线上所有的数据转发给终端节点装置24，终端节点装置24将所有母线干线上的数据都接收完成后传送给上位机23处理。

步骤2：当上位机23收到数据后，根据采集到的各母线电压检测节点的电压值分别为：V₁、V₂、V₃、V₄……V_n-1、V_n，根据公式计算相邻母线电压检测节点之间的电压差分别为：△V₁、△V₂、△V₃……△V_n-1。其次，根据公式计算相邻母线电压检测节点之间的电阻变化值，分别为：。然后，将以上计算出的电阻变化值与预设的相应的电阻变化阈值进行比较。

步骤3：如果<，则可判定相邻的第i个母线电压检测节点与第i+1个母线电压检测节点之间的母线区域无故障发生，可以继续进行下次检测；如果≥，则相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域存在故障。为了避免因外部的一些干扰导致电阻变化值，本发明进行统计连续大于的次数，本发明规定统计连续大于的最大次数为M次即为存在故障，M可取3～5次。如果连续大于的次数在未达到M次时就又恢复正常，即又恢复到<的情况，则可判定这相邻的两个母线电压检测节点之间的母线区域无故障发生，则将统计的次数清零后继续进行下一次检测；如果连续大于的次数大于或等于M次，则判定相邻的两个母线电压检测节点之间的母线区域的确存在故障后，将统计的次数清零并保存故障区域的信息。

步骤4：待上位机23处理完所有的数据之后，上位机23则控制DTU短信模块37将所保存的存在故障的母线区域信息以短信的形式发送给监控人员。当监控人员接收到短信时，根据短信提供的故障区域信息，可利用手持式红外测温仪在第i个母线电压检测节点与第i+1个母线电压检测节点之间的母线区域内扫描，依次判断这母线区域内的每个母线接头单元处温度是否超过阈值，如果超过温度上限阈值则需要对该存在故障的母线接头单元点处进行维修，然后继续扫描下一个母线接头单元并判断，直到全部扫描完毕。

Claims (7)

1.一种基于WSN的母线电压检测系统，其特征是：每条母线干线上依次地设置多个母线电压检测节点，相邻两个母线电压检测节点之间分布相同数量的母线接头单元，每条母线干线上的第1个母线电压检测节点均设在该条母线干线上的第1个母线接头单元处，每条母线干线上的第1个母线接头单元处均设置一个电流互感器（25）；每个母线电压检测节点均由一个MCU控制电路盒（4）和一个天线（3）构成，MCU控制电路盒（4）内部设有母线A相取电装置（40）、母线零相取电装置（41）及MCU集成电路（42），母线A相取电装置（40）从A相母线上取得220V交流电并通过输电线连接于MCU集成电路（42），母线零相取电装置（41）从零相母线上取得220V交流电并通过输电线连接于MCU集成电路（42）；第1个母线电压检测节点的MCU集成电路（42）由MCU控制单元、测电压模块（32）、测电流模块（33）、电源供电模块（34）与节点无线模块组成，其余的母线电压检测节点的MCU集成电路（42）均由MCU控制单元、测电压模块（32）、电源供电模块（34）与节点无线模块组成，MCU控制单元以不同的端口分别连接电源供电模块（34）、节点无线模块、测电压模块（32）及测电流模块（33），测电流模块（33）外接电流互感器（25），测电压模块（32）通过输电线连接于从母线上取得220V交流电，节点无线模块经天线（3）将数据信息无线发送给终端节点装置（24），终端节点装置（24）连接于上位机（23）。

2.根据权利要求1所述基于WSN的母线电压检测系统，其特征是：母线A相取电装置（40）或母线零相取电装置（41）最外部是壳体（6），壳体（6）的内部中间设有弹簧腔体（38），弹簧腔体（38）内部放置套在导电杆（17）外的弹簧（15），导电杆（17）上端固定装有连接MCU集成电路（42）的输电线，导电杆（17）下端是导电杆触头（18），导电杆触头（18下）端紧紧接触于A相或零相母线上。

3.根据权利要求1所述基于WSN的母线电压检测系统，其特征是：每条母线干线都由A、B、C及零相母线并行排列成的母线排（16）和连接母线排（16）的母线接头单元组成，每个母线接头单元均由本体上板（1）、本体下板（14）、本体侧板（35）、上盖板（12）与下盖板（13）构成，本体上板（1）、本体下板（14）与两个本体侧板（35）围成一个密闭容腔包围在母线排（16）外部，本体上板（1）上方是上盖板（12），本体下板（14）下方是下盖板（13），上盖板（12）固定接在本体上板（1）上方，下盖板（13）固定接在本体下板（14）下方；在上盖板（12）的中间固定装有MCU控制电路盒（4），天线（3）从MCU控制电路盒（4）内向外伸出。

4.根据权利要求3所述基于WSN的母线电压检测系统，其特征是：电源供电模块（34）包括220V交流电与降压整流稳压电路，输电线输出的220V交流电输入至降压整流稳压电路，经处理后输入至MCU控制单元；测压模块（32）包括220V交流电及依次串接的交流降压电流、极性转换电路与第一A/D转换电路，A相及零相输电线得到的220V交流电输入至交流降压电路，第一A/D转换电路将信号输入到MCU控制单元；测电流模块（33）包括相串接的转换电路和第二A/D转换电路，转换电路外接电流互感器（25），第二A/D转换电路将信号输入到MCU控制单元。

5.一种如权利要求1所述母线电压检测系统的电压检测及母线故障诊断方法，其特征是包括以下步骤：

 1）每条母线干线上的第1个母线电压检测节点采集电流互感器（25）输出的各母线干线电流I信号，所有的母线电压检测节点采集各自对应的一段母线区域内母线接头单元的电压V_i，当母线电压检测节点采集完数据后，通过各自的节点无线模块将数据发送给所在母线干线上最后1个母线电压检测节点，各最后1个母线电压检测节点将所有的电流I、电压V_i数据转发给终端节点装置（24），终端节点装置（24）将数据再传送给上位机（23）处理；

2）上位机（23）根据公式                                                计算相邻两个母线电压检测节点之间的电压差，根据公式计算相邻两个母线电压检测节点之间的电阻变化值，将电阻变化值与预设电阻变化阈值进行比较；

3）如果<，则相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域无故障，如果≥，则相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域存在故障。

6.根据权利要求6所述电压检测及母线故障诊断方法，其特征是：步骤3）之后，上位机（23）将存在故障的母线区域信息通过短信模块（37）以短信形式发送给监控人员，监控人员根据短信信息用手持式红外测温仪在存在故障的母线区域内扫描，依次判断这段母线区域内的每个母线接头单元处温度是否超过阈值，如果超过阈值则对该有故障的母线接头单元处进行维修。

7.根据权利要求6所述电压检测及母线故障诊断方法，其特征是：步骤3）中，≥时，统计连续大于的次数，如果连续大于的次数未达到设定的M次时，电阻变化值又恢复到<，则相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域无故障，将统计的次数清零后继续进行下一次检测； 如果连续大于的次数大于或等于M次，则相邻两个母线电压检测节点之间的母线区域存在故障。