發(fā)布時間：2017-09-11 05:02

  本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ZigBee技術(shù) 覆冰 在線監(jiān)測 卡爾曼濾波 Z-Stack協(xié)議棧

【摘要】：輸電線路是電力系統(tǒng)的命脈,輸電線路覆冰超額將導(dǎo)致輸電線路故障、大面積停電等嚴(yán)重后果,建立一套架空輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng),能夠有效減少輸電線路故障的發(fā)生,對保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本文提出一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,主要開展了以下研究工作:1、通過分析與比較確定了覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。覆冰監(jiān)測終端采用拉力傳感器、傾角傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器和溫濕度傳感器采集覆冰狀態(tài)信息和氣象信息,并通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和GPRS無線通信技術(shù)將監(jiān)測信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心。2、研究了基于靜力學(xué)的等值覆冰厚度計(jì)算模型。對絕緣子串懸掛點(diǎn)進(jìn)行靜力學(xué)分析,在垂直平面豎直方向上建立靜力學(xué)平衡方程;研究了基于卡爾曼濾波算法求取絕緣子串拉力、風(fēng)偏角和偏斜角的方法;綜合考慮溫度和應(yīng)力對導(dǎo)線長度的影響,考慮導(dǎo)線最低點(diǎn)落在檔距外和偏移的情況,在風(fēng)偏平面內(nèi)根據(jù)導(dǎo)線應(yīng)變參數(shù)關(guān)系求解導(dǎo)線自重載荷和冰載荷,對等值覆冰厚度計(jì)算模型進(jìn)行了改進(jìn)。3、研究了覆冰監(jiān)測終端低功耗技術(shù)。從穩(wěn)壓芯片選型、供電控制方式、控制器休眠方式及通信控制方式等多角度降低系統(tǒng)功耗,基于低功耗技術(shù)設(shè)計(jì)輸電線路覆冰監(jiān)測終端的結(jié)構(gòu)組成并分析各部分的電路原理及元器件選擇。4、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Z-Stack協(xié)議棧的覆冰監(jiān)測終端軟件。覆冰監(jiān)測終端軟件主要包括通信接口程序設(shè)計(jì)和傳感器數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)兩方面,該軟件實(shí)現(xiàn)了對導(dǎo)線覆冰狀態(tài)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和傳輸?shù)裙δ堋?、測試覆冰監(jiān)測終端功能和性能并研究修正方法。結(jié)果表明:覆冰監(jiān)測終端具有穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和通信等功能,太陽能電池板和終端低功耗性能良好,等值覆冰厚度計(jì)算模型計(jì)算精度高,滿足覆冰監(jiān)測要求。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ZigBee技術(shù) 覆冰 在線監(jiān)測 卡爾曼濾波 Z-Stack協(xié)議棧
【學(xué)位授予單位】：上海電力學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM752;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10
• 1.2 輸電線路覆冰在線監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在電力設(shè)施監(jiān)測領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 論文的主要工作和內(nèi)容14-16
• 2 輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案16-28
• 2.1 輸電線路桿塔類型16
• 2.2 覆冰監(jiān)測系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)框架16-18
• 2.3 覆冰監(jiān)測終端供電方案研究18-20
• 2.4 無線通信技術(shù)方案研究20-23
• 2.4.1 遠(yuǎn)程無線通信方案研究20-22
• 2.4.2 短程無線通信方案研究22-23
• 2.5 多源傳感器的選擇23-24
• 2.6 覆冰監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)24-26
• 2.7 論文的核心研究內(nèi)容26-27
• 2.8 本章小結(jié)27-28
• 3 輸電線路覆冰監(jiān)測系統(tǒng)覆冰厚度計(jì)算模型28-41
• 3.1 風(fēng)載荷對輸電線路的影響28-29
• 3.2 基于靜力學(xué)求解覆冰厚度計(jì)算模型的科學(xué)性證明29-30
• 3.3 絕緣子串懸掛點(diǎn)靜力學(xué)分析30-31
• 3.4 絕緣子串穩(wěn)態(tài)平衡參數(shù)的計(jì)算31-34
• 3.4.1 參數(shù)的最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)31-32
• 3.4.2 卡爾曼濾波算法32-33
• 3.4.3 極值求解方法33
• 3.4.4 絕緣子串穩(wěn)態(tài)風(fēng)偏角與極值風(fēng)偏角的關(guān)系33-34
• 3.4.5 絕緣子串穩(wěn)態(tài)平衡參數(shù)的計(jì)算34
• 3.5 等值覆冰厚度計(jì)算模型34-40
• 3.5.1 垂直平面內(nèi)線路靜力學(xué)分析34-36
• 3.5.2 風(fēng)偏平面內(nèi)線路靜力學(xué)分析36-37
• 3.5.3 風(fēng)偏平面內(nèi)導(dǎo)線自重和冰載荷的計(jì)算37-39
• 3.5.4 垂直平面內(nèi)覆冰厚度計(jì)算39
• 3.5.5 更新線路長度和垂直綜合比載39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 4 輸電線路覆冰監(jiān)測終端硬件設(shè)計(jì)41-53
• 4.1 輸電線路覆冰監(jiān)測終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)41-42
• 4.2 CC2530控制單元硬件設(shè)計(jì)42
• 4.3 TTL轉(zhuǎn)RS485通信單元硬件設(shè)計(jì)42-43
• 4.4 GPRS通信單元硬件設(shè)計(jì)43-44
• 4.5 供電電源單元硬件設(shè)計(jì)44-51
• 4.5.1 隔離電源電路設(shè)計(jì)45-46
• 4.5.2 低功耗節(jié)能供電控制單元設(shè)計(jì)46-48
• 4.5.3 蓄電池容量計(jì)算模型48
• 4.5.4 太陽能電池板功率計(jì)算模型48-49
• 4.5.5 監(jiān)測終端平均功耗估算49
• 4.5.6 太陽能電池板和蓄電池的選擇49-50
• 4.5.7 太陽能自動充放電電路設(shè)計(jì)50-51
• 4.6 抗干擾設(shè)計(jì)51
• 4.7 輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)物圖51-52
• 4.8 本章小結(jié)52-53
• 5 輸電線路覆冰監(jiān)測終端軟件設(shè)計(jì)53-65
• 5.1 覆冰監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能需求分析53
• 5.2 ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)53-59
• 5.2.1 ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)53-54
• 5.2.2 ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧54-55
• 5.2.3 Z-Stack協(xié)議棧軟件設(shè)計(jì)55-59
• 5.3 通信接.程序設(shè)計(jì)59-62
• 5.3.1 RS485通信程序設(shè)計(jì)60-61
• 5.3.2 ZigBee通信程序設(shè)計(jì)61
• 5.3.3 GPRS通信程序設(shè)計(jì)61-62
• 5.4 傳感器數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)62-64
• 5.4.1 氣象參數(shù)計(jì)算62
• 5.4.2 等值覆冰厚度計(jì)算62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 6 覆冰監(jiān)測終端功能與性能測試65-75
• 6.1 傳感器性能測試65-68
• 6.1.1 拉力傳感器性能測試65-67
• 6.1.2 傾角傳感器性能測試67-68
• 6.2 太陽能電池板性能測試68-70
• 6.3 覆冰監(jiān)測終端低功耗測試70
• 6.4 傳感器數(shù)據(jù)采集功能測試70
• 6.5 無線通信系統(tǒng)功能與性能測試70-73
• 6.5.1 ZigBee無線通信功能測試70-71
• 6.5.2 GPRS無線通信功能測試71-72
• 6.5.3 ZigBee無線通信丟包率測試72
• 6.5.4 ZigBee無線通信距離測試72-73
• 6.6 等值覆冰厚度計(jì)算模型測試73-74
• 6.7 本章小結(jié)74-75
• 7 結(jié)論與展望75-77
• 7.1 結(jié)論75
• 7.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 致謝80-81
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 李成賓;楊志;黃春林;;光纖布里淵傳感在輸電線路覆冰監(jiān)測中的應(yīng)用[J];電力系統(tǒng)通信;2009年06期

2 馮建勤;馮巧玲;魏云冰;丁莉芬;;基于短信技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度在線監(jiān)測(Ⅱ)——數(shù)據(jù)通信與通信協(xié)議[J];電力自動化設(shè)備;2008年11期

3 李正;楊靖波;韓軍科;黃廷政;黃璜;;2008年輸電線路冰災(zāi)倒塔原因分析[J];電網(wǎng)技術(shù);2009年02期

4 胡毅;;電網(wǎng)大面積冰災(zāi)分析及對策探討[J];高電壓技術(shù);2008年02期

5 張予;;架空輸電線路導(dǎo)線覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)[J];高電壓技術(shù);2008年09期

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 敦卓;電容感應(yīng)式架空輸電線路覆冰厚度模擬監(jiān)測傳感器及其系統(tǒng)的研究[D];太原理工大學(xué);2014年

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本文編號：828728