本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的中壓開關(guān)柜觸頭測溫系統(tǒng)研究

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【摘要】：中壓開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)中一種重要的電氣控制與保護設(shè)備,承擔著關(guān)合及開斷電力系統(tǒng)、保護系統(tǒng)安全的雙重功效,其安全可靠的運行關(guān)乎著電網(wǎng)運行的安全性與可靠性�，F(xiàn)階段,隨著電力系統(tǒng)用電負荷的迅速增加,開關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障的情況時有發(fā)生。對于中壓開關(guān)柜而言,其長期運行在高電壓、強磁場、大電流的環(huán)境中,開關(guān)觸頭因長時間運行引起的松動、老化使觸頭間接觸電阻變大,致使觸頭溫升而導(dǎo)致的事故時有發(fā)生,這對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了極大的威脅。因開關(guān)柜多采用封閉式結(jié)構(gòu),加之柜體內(nèi)情況復(fù)雜,所以對觸頭溫升的監(jiān)測一直未能得到很好的解決。為解決中壓開關(guān)柜觸頭溫升不易監(jiān)測的難題,論文在綜合比較了國內(nèi)外現(xiàn)存的幾種開關(guān)柜觸頭測溫方式的基礎(chǔ)上,分析了現(xiàn)有觸頭測溫技術(shù)所存在的缺陷,設(shè)計了一種以ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的中壓開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng),并解決了高壓側(cè)溫度采集器取電的難題。整個系統(tǒng)在硬件方面,分別完成了ZigBee核心板、溫度采集器以及協(xié)調(diào)器的設(shè)計。其中ZigBee核心板是以片上系統(tǒng)芯片CC2530為主控芯片進行的設(shè)計,重點介紹了核心板的外圍電路和天線設(shè)計；溫度采集器的設(shè)計主要包括DS1 8B20接口電路、USB轉(zhuǎn)串口電路以及高壓自具電源電路的設(shè)計；協(xié)調(diào)器的設(shè)計主要包括JTAG調(diào)試接口電路、RS485接口電路、協(xié)調(diào)器電源轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路以及蜂鳴報警等外圍接口電路。除此之外,還針對硬件的設(shè)計給出了具體的抗電磁干擾措施。軟件設(shè)計是在IAR Embedded Workbench集成開發(fā)環(huán)境下,以TI開發(fā)的Z-Stack協(xié)議棧為基礎(chǔ),通過移植添加相應(yīng)的程序代碼,完成了系統(tǒng)各個節(jié)點的軟件編寫。此外,還深入討論了Z-Stack協(xié)議棧的運行機理和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)過程,并重點對ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立和節(jié)點加入過程進行了解析。最后運用LabVIEW實現(xiàn)了上位機軟件的開發(fā)。論文最后對所設(shè)計系統(tǒng)進行了實驗測試,包括高壓自具電源取電測試、系統(tǒng)節(jié)點間通信距離測試、組網(wǎng)測試和上位機與溫度監(jiān)測裝置的整體運行測試,并在測試過程中利用Packet Sniffer工具對組網(wǎng)過程進行了數(shù)據(jù)抓包和分析論證。實驗結(jié)果表明,所設(shè)計的系統(tǒng)能夠穩(wěn)定有效的實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的的采集、傳輸和處理,誤差范圍在±1℃以內(nèi),達到了預(yù)期的結(jié)果,具有一定的實際應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：ZigBee 觸頭測溫 DS18B20 CC2530 自具電源 LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM591;TH811
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外開關(guān)柜觸頭測溫主要方法10-13
• 1.3 論文主要內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)13-15
• 2 ZigBee技術(shù)的選擇與介紹15-25
• 2.1 幾種短距離無線通信技術(shù)比較15-16
• 2.2 ZigBee技術(shù)的特點16-17
• 2.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型及拓撲結(jié)構(gòu)17-18
• 2.3.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型17
• 2.3.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)17-18
• 2.4 ZigBee技術(shù)協(xié)議規(guī)范18-25
• 2.4.1 ZigBee協(xié)議結(jié)構(gòu)體系18-19
• 2.4.2 ZigBee服務(wù)原語19-20
• 2.4.3 ZigBee協(xié)議層解析20-25
• 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計25-43
• 3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計25-26
• 3.2 ZigBee主控芯片選型及介紹26-28
• 3.2.1 主控芯片選型26
• 3.2.2 CC2530芯片介紹26-28
• 3.3 ZigBee核心板設(shè)計28-31
• 3.3.1 CC2530外圍電路設(shè)計28-29
• 3.3.2 天線設(shè)計29-31
• 3.4 溫度采集器設(shè)計31-37
• 3.4.1 USB轉(zhuǎn)串口電路設(shè)計31-32
• 3.4.2 溫度采集模塊設(shè)計32-34
• 3.4.3 溫度采集器電源設(shè)計34-37
• 3.5 協(xié)調(diào)器設(shè)計37-40
• 3.5.1 JTAG調(diào)試接口電路設(shè)計37-38
• 3.5.2 協(xié)調(diào)器電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計38-39
• 3.5.3 RS485接口電路設(shè)計39
• 3.5.4 LCD液晶顯示電路設(shè)計39-40
• 3.5.5 蜂鳴報警與復(fù)位電路設(shè)計40
• 3.6 監(jiān)測系統(tǒng)電磁兼容40-43
• 3.6.1 開關(guān)柜內(nèi)部電磁干擾源41
• 3.6.2 抗干擾措施41-43
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計43-61
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境43-44
• 4.2 Z-Stack協(xié)議棧44-47
• 4.2.1 Z-Stack工作原理分析45-47
• 4.2.2 Z-Stack協(xié)議棧應(yīng)用開發(fā)47
• 4.3 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)47-50
• 4.3.1 協(xié)調(diào)器新建網(wǎng)絡(luò)47-49
• 4.3.2 子節(jié)點設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)49-50
• 4.4 溫度采集器軟件設(shè)計50-54
• 4.4.1 DS18B20溫度采集過程51-52
• 4.4.2 采集器數(shù)據(jù)發(fā)送52-53
• 4.4.3 溫度采集器低功耗設(shè)計53-54
• 4.5 協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計54-58
• 4.5.1 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址分配55-57
• 4.5.2 協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)接收57
• 4.5.3 串口數(shù)據(jù)發(fā)送57-58
• 4.6 上位機軟件設(shè)計58-61
• 5 系統(tǒng)實驗測試61-71
• 5.1 高壓自具電源實驗61-63
• 5.2 無線溫度傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)測試63-65
• 5.3 組網(wǎng)過程解析65-66
• 5.4 節(jié)點間通信距離測試66-67
• 5.5 系統(tǒng)整體運行67-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-77
• 附錄77-81
• 作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文清單81-83
• 致謝83

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本文編號：530148