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基于物联网技术的变电站智能辅助监控系统

作　者: 王政国
导　师: 侯梅毅
学　校: 山东大学
专　业: 电气工程
关键词: 智能变电站 监控系统 物联网 无线传感网
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 63次
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内容摘要


随着智能变电站技术的成熟和普及,变电站监控系统向着智能化的方向发展,解决了变电站设备的遥信、遥控、遥调、遥测以及遥视等“五遥”全面监控,使变电站真正实现了无人值班。除了这些实时性要求高的实时电气量监测之外,变电站内还需要对其他实时性要求不高的设备运行状态参数量进行监测,主要包括断路器的触头温度、母排和刀闸接点温度,环境参数,人员位置等。需要检测运行状态的设备种类繁多,且从绝缘性能要求、布线可行性等方面考虑,无法做到有线传输。所以针对这类对传输实时性的要求不高的监测数据,可以考虑使用无线网络传输数据。本文主要阐述了一种基于物联网技术的变电站智能辅助监控系统,选用zigbee技术为核心的无线传感网作为系统的数据传输网络,该无线传输网络具有硬件结构简单、功耗低、抗干扰能力强、便于维护和可靠性高等特点。重点对zigbee技术的自组网和路由多跳通讯功能进行了分析；同时分析了Zigbee协议栈的架构和堆栈及其容量。另外还介绍了Zigbee芯片CC2530的功能和设计要求。变电站智能辅助监控系统实现了高压母线、开关触点、刀闸和电缆温度数据的自动测量和传输,较好的解决了在高电压环境下,绝缘温度检测困难的问题。避免了复杂环境的布线,和布线对高压设备的绝缘性能影响。变电站智能辅助监控系统还实现了以Zigbee无线传感网为基础的人员定位功能,用电子围栏方式实现了人员定位和操作防误功能的结合。另外结合人员定位和视频监控联动功能,可靠了提高了运维人员的操作防误和事故追溯功能。结合微环境要素监测设备,实现了站内户外微气象六要素(大气温度,相对湿度,风向,风速,降水量,气压)监测。同时根据无线传感网的特点,在站内分布式布设传感器,监控站内主要关键场所温湿度变化和浸水、漏水情况。利用Zigbee终端设备的扩展地址全球唯一的特性,实现了用终端设备扩展地址标识站内设备,作为设备身份证,来实现了站内设备的智能巡检和资产管理功能。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 选题背景及意义  12-13
  1.2 ZigBee技术的发展概况  13
  1.3 国内外研究现状  13-14
  1.4 论文的主要工作和章节安排  14-16
第二章 ZigBee技术的概述  16-26
  2.1 ZigBee网络的构成  16
  2.2 几种短距离无线通信技术比较  16-20
  2.3 ZigBee协议的概念  20
  2.4 ZigBee协议架构  20-23
    2.4.1 总体架构  20-22
    2.4.2 物理层主要功能  22
    2.4.3 MAC层主要功能  22
    2.4.4 网络层主要功能  22-23
    2.4.5 应用层主要功能  23
  2.5 ZigBee堆栈  23-24
  2.6 ZigBee堆栈容量和ZigBee设备  24
  2.7 ZigBee通信的优势  24-26
第三章 系统的软硬件设计  26-44
  3.1 CC2530无线芯片简介  26-29
  3.2 无线通信模块  29-40
    3.2.1 逻辑设备类型  29-31
    3.2.2 协调器硬件架构  31-33
    3.2.3 路由器硬件架构  33-35
    3.2.4 监控终端模块硬件架构  35-37
    3.2.5 人员定位终端模块硬件架构  37-38
    3.2.6 设备电源系统  38-39
    3.2.7 抗干扰措施  39-40
  3.3 系统软件设计  40-44
    3.3.1 IAR开发环境的介绍  40-41
    3.3.2 软件模块介绍  41-42
    3.3.3 Z-Stack协议栈  42-44
第四章 智能辅助监控系统功能的实现  44-61
  4.1 系统网络结构  44-45
  4.2 系统能功能框架  45-46
  4.3 设备热点温度监测  46-50
    4.3.1 开关触点温度检测  47-48
    4.3.2 母排、刀闸触点温度检测  48-49
    4.3.3 电缆缆温度检测  49-50
  4.4 变电站环境监测模块  50-51
  4.5 人员定位防误模块  51-56
    4.5.1 定位引擎  52-53
    4.5.2 人员定位  53-55
    4.5.3 区域划分和防误  55-56
  4.6 视频监控联动模块  56-57
  4.7 设备智能巡检模块  57-58
  4.8 资产管理模块  58-59
  4.9 权限管理模块  59-60
  4.10 系统接口模块  60
  4.11 查询统计模块  60-61
第五章 总结与展望  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况  66-67
学位论文评阅及答辩情况表  67

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化
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