發(fā)布時間：2017-03-26 21:15

  本文關(guān)鍵詞：智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：如今,伴隨著工業(yè)4.0的到來,整個社會的用電負荷逐年增加,必須保證用戶安全可靠的使用電能,為此國家提出大力發(fā)展智能電網(wǎng)。近年來,無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也有了一些新的突破,無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢逐漸得到認可,其帶來的結(jié)果是越來越多的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)。采用智能化設(shè)備的智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分,其能否穩(wěn)定的運行決定了用戶能否可靠的使用電能,而變電站的監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測到變電站內(nèi)重要設(shè)備的運行狀態(tài),從而大大提高了供電的質(zhì)量和供電的可靠性。本文針對目前變電站監(jiān)測系統(tǒng)依然使用有線傳輸而且各個功能單元由于使用不同廠家的產(chǎn)品使得監(jiān)控功能相互獨立而帶來的種種弊端,綜合考慮了目前的無線傳輸技術(shù)、變電站內(nèi)強電磁干擾、系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性、易于擴展性等因素,使用Zig Bee技術(shù)、計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù),設(shè)計了一套智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)按功能劃分主要由環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)以及運行狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)構(gòu)成。環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)實現(xiàn)了對變電站站區(qū)、高壓配電室、蓄電池室、主控室等部位溫濕度的監(jiān)測;門禁子系統(tǒng)實現(xiàn)了變電站大門、高壓配電室、主控制室門禁的智能化;運行狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)對變壓器、SF6氣體狀態(tài)、電纜溝水位、電纜頭等部位進行監(jiān)測。所有的監(jiān)測信息實時在上位機顯示并保存至本地數(shù)據(jù)庫中,并經(jīng)過光纖發(fā)送至遠端服務(wù)器。本文分析監(jiān)測系統(tǒng)所要完成的功能,把監(jiān)測系統(tǒng)劃分為Zig Bee網(wǎng)絡(luò)單元、本地監(jiān)控中心以及遠端服務(wù)三個部分,進而對每個部分的功能做了詳細的敘述。在設(shè)計Zig Bee網(wǎng)絡(luò)單元時,針對具體的變電站布置Zig Bee節(jié)點的分布,并用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件OPNET做了仿真,并對基于差分的時隙CSMA/CA算法進行優(yōu)化。之后本文對比了常見的幾種Zig Bee射頻芯片,經(jīng)比較選用TI的CC2530芯片,設(shè)計了Zig Bee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件電路、軟件程序和上位機軟件。最后對系統(tǒng)進行了測試,測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有可靠性高、低功耗、成本低、易于使用與管理等優(yōu)點。
【關(guān)鍵詞】：變電站 監(jiān)測系統(tǒng) Zig Bee OPNET LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM76;TM63
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 課題背景和研究意義10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究現(xiàn)狀13
• 1.2.3 ZigBee技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容14-15
• 2 變電站監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計15-33
• 2.1 短距離無線通信技術(shù)的比較15-16
• 2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案16-19
• 2.2.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)單元18-19
• 2.2.2 本地監(jiān)控中心19
• 2.2.3 遠端服務(wù)19
• 2.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的仿真19-29
• 2.3.1 OPNET簡介19-22
• 2.3.2 配置ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點22-23
• 2.3.3 網(wǎng)絡(luò)模型的建立及仿真23-27
• 2.3.4 仿真結(jié)果分析27-29
• 2.4 時隙CSMA/CA的優(yōu)化29-32
• 2.4.1 多層差分CSMA/CA算法30-31
• 2.4.2 仿真及分析31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計33-43
• 3.1 主芯片的選擇33-35
• 3.1.1 CC2530芯片特點33-34
• 3.1.2 EM351/357芯片特點34
• 3.1.3 MC1319X芯片特點34-35
• 3.2 協(xié)調(diào)器節(jié)點硬件設(shè)計35-37
• 3.3 路由器節(jié)點硬件設(shè)計37
• 3.4 終端設(shè)備節(jié)點的硬件設(shè)計37-42
• 3.4.1 溫濕度終端節(jié)點38
• 3.4.2 SF_6氣體監(jiān)測節(jié)點38-40
• 3.4.3 電纜溝的水浸監(jiān)測40
• 3.4.4 溫度終端節(jié)點40
• 3.4.5 門禁節(jié)點40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計43-58
• 4.1 Z-Stack協(xié)議棧工作流程45-47
• 4.2 ZigBee節(jié)點軟件設(shè)計47-51
• 4.2.1 協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理流程48-49
• 4.2.2 路由器數(shù)據(jù)處理流程49
• 4.2.3 終端設(shè)備數(shù)據(jù)處理流程49-51
• 4.3 上位機軟件設(shè)計51-57
• 4.3.1 登錄界面設(shè)計53
• 4.3.2 監(jiān)測界面設(shè)計53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 5 系統(tǒng)的測試58-67
• 5.1 通信距離測試58-59
• 5.2 功耗分析59-63
• 5.2.1 低占空比機制的實現(xiàn)59-61
• 5.2.2 功耗的計算61-63
• 5.3 系統(tǒng)功能測試63-66
• 5.3.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)單元功能測試63-65
• 5.3.2 上位機功能測試65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 6 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻69-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及所取得的科研成果72-73
• 致謝73-74

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