【摘要】：闡述了ZigBee監(jiān)測(cè)變電站高壓帶電體溫度的基本原理與監(jiān)測(cè)過(guò)程,完成了相關(guān)軟件的設(shè)計(jì),進(jìn)行了變電站高壓帶電體溫度的實(shí)際測(cè)試工作,且利用灰色預(yù)測(cè)理論,提出了高壓帶電體溫度預(yù)測(cè)方案,對(duì)溫度變化實(shí)現(xiàn)了較為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)。結(jié)果表明,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性良好,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)溫度,具有較高的推廣價(jià)值。
【圖文】：

第9期滕志軍，等:高壓帶電體溫度監(jiān)測(cè)及灰色預(yù)測(cè)分析63其實(shí)際傳輸距離介于10～75m之間，一般在30m左右［8］。ZigBee采用碰撞避免機(jī)制的CSMA/CA協(xié)議，保證了節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的可靠性傳輸。ZigBee可以自動(dòng)組網(wǎng)，能夠使系統(tǒng)方便靈活地加入或者撤消測(cè)溫節(jié)點(diǎn)［5］，可支持高達(dá)65000個(gè)節(jié)點(diǎn)，采用AES-128加密算法保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�。ZigBee聯(lián)盟制定了星形、樹(shù)形和網(wǎng)形三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［9］，如圖1所示。圖1ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig．1ZigBeenetworktopology2.2灰色預(yù)測(cè)算法灰色預(yù)測(cè)理論是用于研究數(shù)據(jù)量少、信息貧瘠的不確定問(wèn)題的理論方法［10］，在預(yù)測(cè)領(lǐng)域具有樣本需求較少、預(yù)測(cè)精度較高、低運(yùn)算量以及不用考慮樣本分布規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的關(guān)注與應(yīng)用［11-13］。本設(shè)計(jì)采用灰色系統(tǒng)的基本預(yù)測(cè)模型—GM(1，1)模型［14］，把變電站高壓電纜接頭的溫度看作灰數(shù)，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，對(duì)所測(cè)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行累加累減等數(shù)據(jù)處理來(lái)發(fā)現(xiàn)其潛在規(guī)律，建立灰色微分方程，從而對(duì)溫度的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。一周內(nèi)所對(duì)應(yīng)的同一時(shí)間的歷史溫度數(shù)列為:x(0)=(x(0)(1)，x(0)(2)，…x(0)(n))(1)式中，n為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，且n=7。對(duì)x(0)進(jìn)行AGO運(yùn)算，使之構(gòu)成累加溫度數(shù)列x(1)，以弱化歷史數(shù)據(jù)的波動(dòng)性和隨機(jī)性，則:x(1)=(x(1)(1)，x(1)(2)，…x(1)(k))(2)式中，x(1)(k)=∑ki=1x(0)(i)，k=1，2，…，n。GM(1，1)灰微分模型為:x(0)(k)+az(1)(k)=b(3)式中，z(1)(k)為x(1)(k)的緊鄰累加溫度均值序列，z(1)(k)=0.5［x(1)(k)+x(1)(k－1)］，k=2，3，…，n;a，b分別為模型發(fā)展系數(shù)和灰色輸入，可通過(guò)歷史溫度數(shù)列x(0)和累加數(shù)列x(1)求?

x(0)和累加數(shù)列x(1)求得。由方程(3)可得累加數(shù)列的預(yù)測(cè)結(jié)果:x^(1)(k+1)=(x(0)(1)－b/a)e－ak+b/a(4)式中，x^(1)(k)表示第k個(gè)解析值。由于GM模型得到的是一次累加量，故必須對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行累減逆生成，則可得到還原預(yù)測(cè)結(jié)果:x^(0)(k+1)=x^(1)(k+1)－x^(1)(k)=(1－ea)(x(0)(1)－b/a)e－ak(5)式中，x^(0)(k)表示累減還原所得到的第k個(gè)溫度預(yù)測(cè)值。3系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)主要由終端采集裝置、ZigBee協(xié)調(diào)器、GPＲS網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)中心等構(gòu)成。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成如圖2所示。圖2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成框圖Fig．2Compositionblockdiagramofmonitoringsystem系統(tǒng)將采集裝置(溫度傳感器與ZigBee終端通過(guò)一段數(shù)據(jù)線相連接)掛接在高壓電纜上，溫度傳感器直接安裝在變電站高壓電纜接點(diǎn)處，利用直接接觸測(cè)溫方式采集接頭溫度，，獲得更加準(zhǔn)確的發(fā)熱點(diǎn)情況。ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收下層(采集裝置直接或ZigBee路由轉(zhuǎn)發(fā))上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)信息進(jìn)行匯總，將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)ＲS232傳送給GPＲS，再由GPＲS將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測(cè)中心的計(jì)算機(jī)并交由其中的后臺(tái)軟件進(jìn)行處理。監(jiān)測(cè)中心內(nèi)的終端數(shù)據(jù)處理單元完成對(duì)接收數(shù)據(jù)的分析處理，將處理后的數(shù)據(jù)根據(jù)需要存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并以圖形與報(bào)表形式顯示以便分析;當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值后進(jìn)行聲音報(bào)警與屏幕提示處理，提醒值班人員緊急處理。同時(shí)，監(jiān)測(cè)中心不僅提供故障點(diǎn)的定位、歷史數(shù)據(jù)查詢功能，而且可以根據(jù)監(jiān)測(cè)到的歷史數(shù)據(jù)，利用預(yù)測(cè)算法對(duì)未來(lái)的溫度變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，在事故發(fā)生前采取必要的措施，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。4高壓帶電體溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)4.1硬件實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了采集裝置和監(jiān)測(cè)中心主機(jī)。采集裝置硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，采集裝置由傳感器模塊、

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