一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置，由超高頻傳感器（12）、超聲波傳感器（13）、高頻電流傳感器（14）、微水傳感器（11）、檢測前置單元（2）、監(jiān)控單元（4）和Zigbee無線組網(wǎng)通訊單元（3）組成。檢測前置單元對監(jiān)測GIS內(nèi)部的超高頻信號、外殼的超聲信號、電纜終端接頭的高頻電流信號及GIS內(nèi)部的微水信號等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，反應(yīng)GIS內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和絕緣劣化程度。檢測前置單元通過ZigBee實(shí)現(xiàn)無線組網(wǎng)，把采集數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控單元。監(jiān)控單元接收來自各個(gè)檢測前置單元的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析處理GIS的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)值，并獲得報(bào)警信息。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊，檢測前置單元為固定安裝方式，不影響GIS原有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可在現(xiàn)場對GIS的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)測。
【專利說明】—種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置，屬電力設(shè)備狀態(tài)在線檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】
隨著我國電力工業(yè)建設(shè)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代電力系統(tǒng)正向著大電網(wǎng)、大機(jī)組、超高壓、大容量的方向發(fā)展，為保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，對電力設(shè)備的安全程度也提出了更高的要求。
[0003]近年來，GIS (氣體絕緣組合電器設(shè)備)在城市電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著GIS變電站數(shù)量的增多，GIS設(shè)備發(fā)生故障的幾率也在增加。實(shí)踐證明，局放是反映GIS絕緣性能的重要參數(shù)之一，它是GIS絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)形式，又是絕緣進(jìn)一步劣化的原因。所以，檢測GIS局放能發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部早期的絕緣缺陷，以便采取措施，避免其發(fā)展。
[0004]實(shí)踐證明，GIS內(nèi)部故障以絕緣性故障為主。GIS內(nèi)的狀態(tài)監(jiān)測是反映GIS絕緣性能的因素之一，它是GIS絕緣劣化的征兆和表現(xiàn)形，又是絕緣進(jìn)一步劣化的原因。所以，檢測GIS的相關(guān)狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)能發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部早期的絕緣缺陷，以便采取措施，避免其發(fā)展。
[0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是，為了解決有效檢測GIS狀態(tài)監(jiān)測的需求，提供了一種基于無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)監(jiān)測裝置。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明對GIS的幾個(gè)重要環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，包括GIS的超高頻局放狀態(tài)量、超聲波局放狀態(tài)量、高頻電流狀態(tài)量及微水狀態(tài)量。本發(fā)明采用一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置對上述環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。
[0007]一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置包括檢測前置單元、無線組網(wǎng)通訊單元、監(jiān)控單元和傳感器。
[0008]傳感器包括微水傳感器、超聲波傳感器、高頻電流傳感器和超高頻傳感器。
[0009]檢測前置單元，用于對傳感器采集的信號進(jìn)行前置處理。
[0010]Zigbee無線組網(wǎng)，用于數(shù)據(jù)通信把采集數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控單元。
[0011]監(jiān)控單元，用于接收來自各個(gè)檢測前置單元的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析處理GIS的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)值，并獲得報(bào)警信息。
[0012]傳感器，包括微水傳感器、超聲波傳感器、高頻電流傳感器和超高頻傳感器；用于采集GIS的相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0013]所述檢測前置單元采用嵌入式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用ARM處理器對各個(gè)信號進(jìn)行采集和預(yù)處理，型號為STM32F105，采集模塊使用最高采樣頻率50kHz，AD分辨率14bit ;裝置內(nèi)部采用高性能ARM嵌入式主控芯片，嵌入式程序主要由數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序及數(shù)據(jù)通訊等組成；嵌入式主控芯片控制整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程，并在裝置本機(jī)實(shí)時(shí)保存數(shù)據(jù)結(jié)果。
[0014]所述ZigBee無線組網(wǎng)使用CC2530作為傳輸控制芯片單元；ZigBee采用2.4GHz公開頻段。
[0015]所述超高頻傳感器放置于GIS的盤式絕緣子上，監(jiān)測GIS超高頻信號；高頻電流傳感器放置于接地線上，監(jiān)測電纜終端接頭的高頻電流信號；超聲波傳感器安置在GIS外殼表面，監(jiān)測GIS外殼的超聲信號；微水傳感器安裝在GIS的補(bǔ)氣接口上，監(jiān)測GIS內(nèi)部的微水信號。所述超高頻傳感器、超聲波傳感器及高頻電流傳感器與檢測前置單元之間通過高頻電纜線連接；微水傳感器與檢測前置單元之間通過多芯電纜線連接。檢測前置單元通過Zigbee無線組網(wǎng)將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控單元。
[0016]所述超高頻傳感器的頻帶范圍為300MHz?3GHz ;所述超聲波傳感器的頻帶范圍為20kHz?300kHz，所述高頻電流傳感器的頻帶范圍為500kHz?50MHz ;所述微水傳感器測試范圍1ppm?lOOOppm。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊，檢測前置單元為固定安裝方式，且安裝結(jié)構(gòu)不影響GIS原有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以在現(xiàn)場對GIS的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)測。
[0018]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置的布局示意圖；
圖2為無線組網(wǎng)通訊信號組網(wǎng)圖；
圖3為檢測前置單元主要組成部分及信號傳遞連接關(guān)系圖；
圖4為檢測前置單元數(shù)據(jù)處理程序框圖；
圖中，I是GIS ;2是檢測前置單元；3是Zigbee無線組網(wǎng)通訊單元；4是監(jiān)控單元；11是微水傳感器；12是超高頻傳感器；13是超聲波傳感器；14是高頻電流傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如圖1所示。
[0020]本實(shí)施例一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置包括檢測前置單元2、Zigbee無線組網(wǎng)通訊單元3、監(jiān)控單元4和傳感器。傳感器包括微水傳感器11、超高頻傳感器12、超聲波傳感器13和高頻電流傳感器14。
[0021]本實(shí)施例中檢測前置單元采用嵌入式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用ARM處理器對各個(gè)信號進(jìn)行采集和預(yù)處理，型號為STM32F105，采集模塊使用最高采樣頻率50kHz，AD分辨率Hbit0裝置內(nèi)部采用高性能ARM嵌入式主控芯片，嵌入式程序主要由數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序及數(shù)據(jù)通訊等組成。嵌入式主控芯片控制整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程，并在裝置本機(jī)實(shí)時(shí)保存數(shù)據(jù)結(jié)果。
[0022]檢測前置單元通過ZigBee無線組網(wǎng)通訊單元作信號傳輸。多個(gè)檢測前置單元通過ZigBee實(shí)現(xiàn)無線組網(wǎng)的建立和數(shù)據(jù)通信，并把采集數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控單元。監(jiān)控單元接收來自各個(gè)檢測前置單元的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析處理GIS的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)值，并獲得報(bào)警信息。ZigBee使用TI公司的CC2530作為傳輸控制芯片單元。圖3所示為檢測前置單元主要組成部分及信號傳遞連接關(guān)系。
[0023]檢測前置單元數(shù)據(jù)處理程序框圖如圖4所示。
[0024]ZigBee無線組網(wǎng)使用CC2530作為傳輸控制芯片單元；ZigBee采用2.4GHz公開頻段，與信號敏感和采集的頻率錯開，不會對采集信號產(chǎn)生干擾。ZigBee的通訊協(xié)議具有自組網(wǎng)的靈活結(jié)構(gòu)，有利于現(xiàn)場多個(gè)傳感器直接的布局和通訊管理。使用ZigBee無線組網(wǎng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，能減小現(xiàn)場布線難度。ZigBee無線組網(wǎng)通訊信號組網(wǎng)如圖2所示。
[0025]本實(shí)施例裝置監(jiān)測GIS超高頻信號、外殼的超聲信號、電纜終端接頭的高頻電流信號及GIS內(nèi)部的微水信號參數(shù)，針對各種檢測量分別采用不同類型的傳感器。本實(shí)施例采用的微水傳感器監(jiān)測GIS內(nèi)部的微水信號，安裝在GIS的補(bǔ)氣接口上，測試范圍1ppm?100ppm0超高頻傳感器監(jiān)測GIS超高頻信號，其頻帶范圍為300MHz?3GHz，采用外置安裝方式，放置于GIS的絕緣盆子上，并使用綁扎帶纏繞。超聲波傳感器監(jiān)測GIS外殼的超聲信號，其頻帶范圍為20kHz?300kHz，采用表貼安裝方式。高頻電流傳感器監(jiān)測電纜終端接頭的高頻電流信號，其頻帶范圍為500kHz?50MHz，采用卡鉗式結(jié)構(gòu)，將傳感器卡接在GIS電纜終端的接地線上。
[0026]超高頻傳感器、超聲波傳感器及高頻電流傳感器與檢測前置單元之間通過高頻電纜線連接；微水傳感器與檢測前置單元之間通過多芯電纜線連接。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于， 包括: 檢測前置單元，用于對傳感器采集的信號進(jìn)行前置處理； Zigbee無線組網(wǎng)，用于數(shù)據(jù)通信把采集數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控單元； 監(jiān)控單元，用于接收來自各個(gè)檢測前置單元的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析處理GIS的狀態(tài)監(jiān)測參數(shù)值，并獲得報(bào)警信息； 傳感器，包括微水傳感器、超聲波傳感器、高頻電流傳感器和超高頻傳感器；用于采集GIS的相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述檢測前置單元采用嵌入式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用ARM處理器對各個(gè)信號進(jìn)行采集和預(yù)處理，型號為STM32F105，采集模塊使用最高采樣頻率50kHz，AD分辨率14bit ;裝置內(nèi)部采用高性能ARM嵌入式主控芯片，嵌入式程序主要由數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序及數(shù)據(jù)通訊等組成；嵌入式主控芯片控制整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程，并在裝置本機(jī)實(shí)時(shí)保存數(shù)據(jù)結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述ZigBee無線組網(wǎng)使用CC2530作為傳輸控制芯片單元；ZigBee采用2.4GHz公開頻段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述超高頻傳感器放置于GIS的盤式絕緣子上，監(jiān)測GIS超高頻信號；高頻電流傳感器放置于接地線上，監(jiān)測電纜終端接頭的高頻電流信號；超聲波傳感器安置在GIS外殼表面，監(jiān)測GIS外殼的超聲信號；微水傳感器安裝在GIS的補(bǔ)氣接口上，監(jiān)測GIS內(nèi)部的微水信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述超高頻傳感器的頻帶范圍為300MHz?3GHz ;所述超聲波傳感器的頻帶范圍為20kHz?300kHz，所述高頻電流傳感器的頻帶范圍為500kHz?50MHz ;所述微水傳感器測試范圍 1ppm ?lOOOppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Zigbee無線組網(wǎng)的GIS狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述超高頻傳感器、超聲波傳感器及高頻電流傳感器與檢測前置單元之間通過高頻電纜線連接；微水傳感器與檢測前置單元之間通過多芯電纜線連接。
【文檔編號】G01R31/12GK104267321SQ201410524398
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】劉明軍, 周求寬, 王鵬, 黃成軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 上海華乘電氣科技有限公司