CN204649833U - 一种基于zigbee无线传感网的大型地网分流相量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ZIGBEE无线传感网的大型地网分流相量测量装置，其特征在于：所述测量装置包括主机系统、从机系统以及监控终端，从机系统、监控终端通过ZIGBEE无线传感网与主机系统进行数据传输。本实用新型有效解决了传统地网接地阻抗测量装置通过向地网注入电流，测量地网端电压，然后由电压相量除以该电流相量得到地网的接地阻抗，并没有考虑这些分电流的影响，造成接地阻抗测量误差大，给整个系统安全、稳定运行带来隐患问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及大型地网分流相量阻抗测量装置技术领域，具体涉及一种基于ZIGBEE无线传感网的大型地网分流相量测量装置。
背景技术
大型发电厂、变电站接地网容易遭受腐蚀，导致地网接地阻抗变大，当系统故障时地网注入较大电流，会产生较大的接触电位差和跨步电位差，这将严重危及设备和人身安全。因此，接地装置的可靠性对电力系统稳定运行及供电可靠性至关重要。
然而，发电厂、变电站地面上的存在较多的金属构架与外界架空地线相连，同时众多金属构架相互之间通过构架相连，共同构成了一个电阻电感网络。金属构架的接入对测试电流产生了较大的分流作用。而传统地网接地阻抗测量装置通过向地网注入电流，测量地网端电压，然后由电压相量除以该电流相量得到地网的接地阻抗，并没有考虑这些分电流的影响，造成接地阻抗测量误差大，给整个系统安全、稳定运行带来隐患。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于ZIGBEE无线传感网的大型地网分流相量测量装置，本实用新型有效解决了传统地网接地阻抗测量装置通过向地网注入电流，测量地网端电压，然后由电压相量除以该电流相量得到地网的接地阻抗，并没有考虑这些分电流的影响，造成接地阻抗测量误差大，给整个系统安全、稳定运行带来隐患问题。
本实用新型通过以下技术方案实现：
所述测量装置包括主机系统、从机系统以及监控终端，从机系统、监控终端通过ZIGBEE无线传感网与主机系统进行数据传输；
所述主机系统包括主机控制器模块、电源模块、电流源模块、罗氏线圈、信号处理及陷波模块、AD采样模块、过零检测模块、数据存储模块、主机无线传感网中心节点模块、显示模块、按键模块；
所述从机系统包括从机无线传感网中心节点模块、电源模块、罗氏线圈、信号处理及陷波模块、AD采样模块、过零检测模块、显示模块、按键模块；
所述监控终端包括监控控制器模块、射频天线、无线收发模块、人机接口、3.3V电源模块、串行通信接口模块以及PC机管理系统。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述主机系统的电源模块为主机系统提供各类工作电源；所述主机控制器模块负责主机测量装置的控制和测量数据的处理；
所述电流源模块在主机控制器的控制下产生恒定异频测试电流，并接入地网任意位置处，将该异频测试电流相位定义为参考零相位；采用罗氏线圈圈住接入点，测量异频测试电流信号，并送入信号调理及陷波模块滤除干扰信号，并进行信号放大后送入AD采样模块及过零检测模块；过零检测模块检测到电流波形过零时给主机控制器发送中断信号，由主机控制器启动AD采样，采集的数据存储到数据存储模块，同时主机控制器模块将得到的过零检测模块的中断信号通过主机无线传感网中心节点模块发送给从机系统作为同步信号；主机控制器模块控制显示模块显示测量的异频测试电流数据；按键模块与主机控制器模块通信，配置测量参数，控制测量过程。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述从机系统的从机无线传感网中心节点模块负责整个从机测量装置的控制和分电流测量数据的处理；电源模块为从机测量装置提供电压；从机系统接收到到主机同步信号后，从机无线传感网中心节点模块启动内部计数器，通过罗氏线圈测量地网区域内的分电流信号，并送入信号调理及陷波模块滤除干扰信号，并进行信号放大；然后启动A/D采样模块周期采样该电流信号，并送入从机无线传感网中心节点模块，采样结束后计算该分电流的有效值，当过零检测模块检测到电流波形过零时，从机无线传感网中心节点模块内部计数器停止计数；显示模块显示测量的分流电流数据，并通过从机无线传感网中心节点模块的射频天线将采集的数据发送给主机系统。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述监控终端通过人机接口或者无线收发模块将主机系统采集的电流采样数据、大小、相位通过控制器模块经串行通信接口模块传输给PC机管理系统。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述主机控制器模块采用TMS320LF2812芯片，主机无线传感网中心节点模块、从机无线传感网中心节点模块均采用CC2530芯片，监控终端的控制器模块采用CC2430模块，AD采样模块采用AD7606-4芯片，信号调理及陷波模块采用低噪声运算放大器OP270及滤波集成芯片MAX263，3.3V电源模块采用AMS1117-3.3，串行通信接口模块采用MAX232芯片。
本实用新型与现有技术相比，具有以下明显优点：
本实用新型的测试装置能够现场测量出注入大型地网的总电流电流相量，然后逐一测量该大型地网区域内的各个金属构架和各个电缆外护套的分电流相量，将获得的总电流相量减去所有分电流相量，得到整体的大型地网分流相量值，为精确测量接地网接地阻抗提供准确数据，本实用新型为精确测量发电厂、变电站等大型接地网接地特性提供保障，解决了准确测量各处分流向量的问题，同时采用无线传感我实现数据传输，PC机监控管理，自动化水平及管理效率高，减少了测量工作量。
附图说明
图1是本实用新型的总体构成及原理图；
图2是本实用新型的主机结构框图；
图3是本实用新型的从机结构框图；
图4是本实用新型的监控终端结构框图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，本实用新型测量装置包括主机系统、从机系统以及监控终端，从机系统、监控终端通过ZIGBEE无线传感网与主机系统进行数据传输；所述主机系统包括主机控制器模块、电源模块、电流源模块、罗氏线圈、信号处理及陷波模块、AD采样模块、过零检测模块、数据存储模块、主机无线传感网中心节点模块、显示模块、按键模块；
所述从机系统包括从机无线传感网中心节点模块、电源模块、罗氏线圈、信号处理及陷波模块、AD采样模块、过零检测模块、显示模块、按键模块；
所述监控终端包括监控控制器模块、射频天线、无线收发模块、人机接口、3.3V电源模块、串行通信接口模块以及PC机管理系统。
所述主机控制器模块采用TMS320LF2812芯片，主机无线传感网中心节点模块、从机无线传感网中心节点模块均采用CC2530芯片，监控终端的控制器模块采用CC2530模块，AD采样模块采用AD7606-4芯片，信号调理及陷波模块采用低噪声运算放大器OP270及滤波集成芯片MAX263，3.3V电源模块采用AMS1117-3.3，串行通信接口模块采用MAX232芯片。
通过附图1、2、3、4简述本实用新型的工作过程：
主机系统的电流源模块在主机控制器的控制下产生恒定异频测试电流，并接入地网任意位置处，将该异频测试电流相位定义为参考零相位；采用罗氏线圈圈住该接入点，测量异频测试电流信号，并送入信号调理及陷波电路模块滤除50Hz干扰信号，并进行信号放大后送入AD转换模块及过零检测模块；过零检测模块检测到电流波形过零时给主机控制器发送中断信号，由主机控制器启动AD采样模块采样，采集的数据存储到数据存储模块，同时主机控制器模块将得到的过零检测模块的中断信号通过主机无线传感网中心节点发送给从机系统作为同步信号；主机控制器模块控制显示模块显示测量的异频测试电流数据；按键模块与控制器模块通信，配置测量参数，控制测量过程；
从机系统接收到到主机系统的同步信号后，1）从机无线传感网中心节点模块启动内部计数器；2）通过罗氏线圈测量地网区域内某一个金属构架或某一电缆的分电流信号，并送入信号调理及陷波模块滤除50Hz干扰信号，并进行信号放大；3）启动A/D采样模块转换器周期采样该电流信号，采样结束后计算该分电流的有效值，当过零检测模块检测到电流波形过零时，从机无线传感网中心节点模块内部计数器停止计数，得到分电流过零点与总电流过零点的时间差t；按公式 计算该分电流的相位，其中 T为电流周期；显示模块显示测量的分流电流数据，并通过从机系统的无线传感网终端节点模块将采集的数据发送给主机系统。至此，该分电流相量测量完毕，可以依次进行下一分电流的测量工作，所有电流相量测量完后，主机系统将所有电流采样数据、大小、相位等信息通过主机无线传感网中心节点模块以点对点通讯方式传送给监控终端的控制器，由控制器经过串行通信模块传输给PC机管理系统。
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于ZIGBEE无线传感网的大型地网分流相量测量装置，其特征在于：所述测量装置包括主机系统、从机系统以及监控终端，从机系统、监控终端通过ZIGBEE无线传感网与主机系统进行数据传输；
所述主机系统包括主机控制器模块、电源模块、电流源模块、罗氏线圈、信号处理及陷波模块、AD采样模块、过零检测模块、数据存储模块、主机无线传感网中心节点模块、显示模块、按键模块；
所述从机系统包括从机无线传感网中心节点模块、电源模块、罗氏线圈、信号处理及陷波模块、AD采样模块、过零检测模块、显示模块、按键模块；
所述监控终端包括监控控制器模块、射频天线、无线收发模块、人机接口、3.3V电源模块、串行通信接口模块以及PC机管理系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE无线传感网的大型地网分流相量测量装置，其特征在于：所述主机系统的电源模块为主机系统提供各类工作电源；所述主机控制器模块负责主机测量装置的控制和测量数据的处理；
所述电流源模块在主机控制器的控制下产生恒定异频测试电流，并接入地网任意位置处，将该异频测试电流相位定义为参考零相位；采用罗氏线圈圈住接入点，测量异频测试电流信号，并送入信号调理及陷波模块滤除干扰信号，并进行信号放大后送入AD采样模块及过零检测模块；过零检测模块检测到电流波形过零时给主机控制器发送中断信号，由主机控制器启动AD采样，采集的数据存储到数据存储模块，同时主机控制器模块将得到的过零检测模块的中断信号通过主机无线传感网中心节点模块发送给从机系统作为同步信号；主机控制器模块控制显示模块显示测量的异频测试电流数据；按键模块与主机控制器模块通信，配置测量参数，控制测量过程。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE无线传感网的大型地网分流相量测量装置，其特征在于：所述从机系统的从机无线传感网中心节点模块负责整个从机测量装置的控制和分电流测量数据的处理；电源模块为从机测量装置提供电压；从机系统接收到到主机同步信号后，从机无线传感网中心节点模块启动内部计数器，通过罗氏线圈测量地网区域内的分电流信号，并送入信号调理及陷波模块滤除干扰信号，并进行信号放大；然后启动A/D采样模块周期采样该电流信号，并送入从机无线传感网中心节点模块，采样结束后计算该分电流的有效值，当过零检测模块检测到电流波形过零时，从机无线传感网中心节点模块内部计数器停止计数；显示模块显示测量的分流电流数据，并通过从机无线传感网中心节点模块的射频天线将采集的数据发送给主机系统。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE无线传感网的大型地网分流相量测量装置，其特征在于：所述监控终端通过人机接口或者无线收发模块将主机系统采集的电流采样数据、大小、相位通过控制器模块经串行通信接口模块传输给PC机管理系统。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于ZIGBEE无线传感网的大型地网分流相量测量装置，其特征在于：所述主机控制器模块采用TMS320LF2812芯片，主机无线传感网中心节点模块、从机无线传感网中心节点模块均采用CC2530芯片，监控终端的控制器模块采用CC2530模块，AD采样模块采用AD7606-4芯片，信号调理及陷波模块采用低噪声运算放大器OP270及滤波集成芯片MAX263，3.3V电源模块采用AMS1117-3.3，串行通信接口模块采用MAX232芯片。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107907739A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-04-13 | 杭州西力智能科技股份有限公司 | 一种基于无线传感网的电力相位识别算法 |
| CN113311266A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-27 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 一种地网装置工频特性综合测试装置和测试方法 |
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| CN113311266A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-27 | 国网陕西省电力公司电力科学研究院 | 一种地网装置工频特性综合测试装置和测试方法 |
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