基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型發(fā)明涉及電力線纜故障檢測(cè)，具體涉及一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，包括：固定在電力線纜的若干電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，組建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的zigBee協(xié)處理器，安裝在線路塔上的至少一個(gè)嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)，以及設(shè)置于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的服務(wù)器。所述電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)至少包括電力載波通信模塊和zigBee無(wú)線通信模塊，在電力線纜上按照一定間距分布，并與其相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信；所述zigBee協(xié)處理器通過(guò)組建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與各個(gè)電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通信；所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)與zigBee協(xié)處理器通過(guò)串口通信，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)融合；所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程服務(wù)器通過(guò)GPRS模塊通信。本實(shí)用新型系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠性高且成本低，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在電力線上分段可靠通信和通斷檢測(cè)，并能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)定位，克服了目前電力線通斷在線可靠檢測(cè)的技術(shù)難題，適合于對(duì)電力線纜的監(jiān)測(cè)和維護(hù)。
【專利說(shuō)明】基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型發(fā)明涉及電力線纜故障檢測(cè)，具體涉及一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電纜線路是電力傳輸最常見(jiàn)的通路，雷擊、山洪暴發(fā)、工程建設(shè)施工和人為因素等易造成電力線纜中斷損壞。此外，邊遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)用電纜、路燈電纜和高速公路電纜的被盜情況時(shí)有發(fā)生，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)電力線纜故障都是人工巡檢和維修完成的，無(wú)法及時(shí)報(bào)警。隨著電力線纜的分布面積不斷擴(kuò)大，人工巡檢工作量大大增加且工作被動(dòng)，管理困難。國(guó)外低壓電力載波通信無(wú)論是應(yīng)用技術(shù)還是理論研究，比較成熟且應(yīng)用廣泛；而國(guó)內(nèi)，低壓電力線傳送著220V/50HZ的電能，諧波干擾大，通信信道干擾強(qiáng)且多變，對(duì)電力線纜的檢測(cè)，存在誤報(bào)率高、故障點(diǎn)定位不準(zhǔn)確、檢測(cè)功能受電纜帶電情況影響大和系統(tǒng)性價(jià)比低等缺點(diǎn)，無(wú)法真正滿足電力線纜檢測(cè)需求。因此，設(shè)計(jì)一種能更穩(wěn)定地隨時(shí)在線檢測(cè)，更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)定位，更好地提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力，減少誤報(bào)率的線纜故障檢測(cè)系統(tǒng)，已是行業(yè)的迫切需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有電力線纜檢測(cè)故障誤報(bào)率高、故障點(diǎn)定位不準(zhǔn)確、系統(tǒng)性價(jià)比低等存在的缺陷，提出了一種解決該缺陷，使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性得到提升的基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng):包括固定在電力線纜的若干電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，組建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的ZigBee協(xié)處理器，安裝在線路塔上的至少一個(gè)嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)，以及設(shè)置于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的服務(wù)器。所述電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)至少包括電力載波通信模塊和ZigBee無(wú)線通信模塊，在電力線纜上按照一定間距分布，并與其相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信；所述ZigBee協(xié)處理器通過(guò)組建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與各個(gè)電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通信；所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)與ZigBee協(xié)處理器通過(guò)串口通信，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)融合；所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程服務(wù)器通過(guò)GPRS模塊通信。
[0006]所述電力載波模塊由載波通信模塊BPW09及外圍電路實(shí)現(xiàn)，且在電力線纜上按照一定間距設(shè)置，并通過(guò)電力載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)各電力載波檢測(cè)模塊間的通信。
[0007]所述ZigBee無(wú)線模塊采用基于IEEE802.15.4協(xié)議棧的CC2530芯片。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用Z-Stack協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)帶有網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)功能的星型ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
[0008]所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)由ARM處理器、GPRS模塊、SM卡和電源接口電路等部分實(shí)現(xiàn)。
[0009]所述ARM 處理器為 STM32F103VET6。
[0010]所述GPRS模塊型號(hào)是SM900A。[0011]所述電源模塊是采用穩(wěn)壓芯片LM1117-ADJ及其外圍電路實(shí)現(xiàn)。
[0012]所述遠(yuǎn)程服務(wù)器用于接收嵌入式網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行交互處理、存儲(chǔ)，以表格及圖形界面相結(jié)合的方式顯示線纜狀況。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠。電力載波模塊米用FSK和DSSS的調(diào)制傳輸信號(hào)，保證傳輸信號(hào)的抗干擾和傳輸距離。此外，終端節(jié)點(diǎn)在檢測(cè)電纜時(shí)采用接力式輪詢檢測(cè)的方法，即檢測(cè)的順序是沿著電線一端順序往另一方向傳遞，這樣就有效避免了相同時(shí)間同一電纜上的檢測(cè)信息相互干擾。ZigBee動(dòng)態(tài)組網(wǎng)技術(shù)，使得個(gè)檢測(cè)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，保證了信息傳輸?shù)目煽啃浴?br> [0015]低功耗、傳輸距離長(zhǎng)、成本低。CC2530和SM300芯片均可工作于低功耗模式，減少了網(wǎng)絡(luò)建立和維護(hù)費(fèi)用。且CC2530具有極高的接收靈敏度，抗干擾性也較強(qiáng)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)中最多可容納的節(jié)點(diǎn)數(shù)為65000個(gè)節(jié)點(diǎn)，相鄰電力載波模塊間的最佳有效通信距離為200m，整個(gè)系統(tǒng)可以檢測(cè)約13000km的電力線纜。SM300內(nèi)嵌強(qiáng)大的TCP/IP協(xié)議，數(shù)據(jù)傳速率高，降低了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸?shù)牟豢煽啃浴?br> [0016]準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)定位。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中協(xié)處理器可為每一個(gè)節(jié)點(diǎn)分配唯一的ID地址。同時(shí)采用算法冗余，5次采集信號(hào)的方法，在惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，使故障點(diǎn)定位更準(zhǔn)確。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)的原理框圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)的檢測(cè)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1
[0022]如圖1所示，為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，在電力線纜(I)上按照一定間距設(shè)置檢測(cè)模塊(2)，檢測(cè)模塊上的ZigBee模塊通過(guò)串口發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)，電力載波模塊接收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)藕合電路加載到電力線纜；接收端接收到載波信號(hào)，通過(guò)串口將該檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的ZigBee模塊。Zigbee模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，確定通信狀態(tài)后，將線纜狀況通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)ZigBee協(xié)處理器(3)，完成對(duì)線纜的在線檢測(cè)。如果電纜被損壞，信號(hào)中斷傳輸，則電力載波模塊將故障報(bào)文通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)ZigBee協(xié)處理器。嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)(4)對(duì)ZigBee協(xié)處理器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合、處理，然后通過(guò)接入的GPRS模塊，將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器(5)。服務(wù)器對(duì)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互處理、存儲(chǔ)，并以表格及圖形界面相結(jié)合的方式顯示線纜狀況，為電力線纜的運(yùn)行維護(hù)提供決策依據(jù)。
[0023]所述ZigBee無(wú)線模塊采用基于IEEE802.15.4協(xié)議棧的CC2530芯片。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用Z-Stack協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)帶有網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)功能的星型ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
[0024]如圖2所示，所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)由ARM處理器、GPRS模塊、SIM卡和電源接口電路等部分實(shí)現(xiàn)。微處理器STM32F103VET6分別與ZigBee協(xié)處理器、GPRS模塊和電源接口電路相連，并通過(guò)GPRS模塊和SIM卡將故障報(bào)文的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。其中，微處理器STM32F103VET6用來(lái)對(duì)ZigBee通信模塊進(jìn)行相應(yīng)配置，并接收檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；通過(guò)AT指令初始化GPRS通信模塊，利用TCP/IP協(xié)議將網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商動(dòng)態(tài)分配的IP地址，與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心終端或服務(wù)器建立有效連接。所述GPRS模塊為SIM900A模塊，工作性能穩(wěn)定，性價(jià)比高。
[0025]如圖3所示，為本實(shí)用新型系統(tǒng)的檢測(cè)工作流程圖:采用接力式輪詢檢測(cè)的方法，即檢測(cè)的順序是沿著電線一端順序往另一方向傳遞，這樣就有效避免了相同時(shí)間同一電纜上的檢測(cè)信息相互干擾。從信號(hào)發(fā)送端算起，第I個(gè)節(jié)點(diǎn)不間斷地發(fā)送載波信號(hào)，載波信號(hào)沿電力線路傳遞到節(jié)點(diǎn)2進(jìn)行握手，握手成功，信號(hào)再由節(jié)點(diǎn)2發(fā)送，與節(jié)點(diǎn)3握手，一直傳遞到遠(yuǎn)端線路檢測(cè)節(jié)點(diǎn)N。若檢測(cè)節(jié)點(diǎn)不工作，則進(jìn)入待機(jī)低功耗狀態(tài)。若各個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到正確的信息，則線路無(wú)故障，本次檢測(cè)結(jié)束。如此一直循環(huán)。若當(dāng)某條電力線路發(fā)生故障或異常情況時(shí)，則位于該故障線路兩端的檢測(cè)模塊則重復(fù)新一輪的檢測(cè)判斷，如果接收端等待超時(shí)，則接收端的電力載波檢測(cè)節(jié)點(diǎn)上的ZigBee將相應(yīng)的ID地址發(fā)送到ZigBee協(xié)處理器，無(wú)線網(wǎng)關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過(guò)接入的GPRS模塊將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。路政人員接到信息后，可以推斷定位出線纜故障所在位置，便可迅速趕往出事地點(diǎn)，進(jìn)行處理。
[0026]在通信過(guò)程中，數(shù)據(jù)傳輸總會(huì)受到電力線網(wǎng)絡(luò)的載波干擾，因此，在每幀數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收中必須采取一定的措施，減少誤報(bào)率。本設(shè)計(jì)采取的算法方案是:每個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送5遍，接收時(shí)分別將其存入5個(gè)寄存器，然后比較5個(gè)寄存器中的數(shù)據(jù)，至少2個(gè)寄存器中數(shù)據(jù)相等即為正確信息，這樣可確保信息傳遞的正確性和可靠性。
[0027]根據(jù)上述【具體實(shí)施方式】，便可很好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
【權(quán)利要求】
1.一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:它包括固定在電力線纜(I)的若干電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)(2)，組建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的ZigBee協(xié)處理器(3)，安裝在線路塔上的至少一個(gè)嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)(4)，以及設(shè)置于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的服務(wù)器(5)，所述電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)至少包括電力載波通信模塊和ZigBee無(wú)線通信模塊，在電力線纜上按照一定間距分布，并與其相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信；所述ZigBee協(xié)處理器通過(guò)組建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與各個(gè)電力線纜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通信；所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)與ZigBee協(xié)處理器通過(guò)串口通信，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)融合；所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程服務(wù)器通過(guò)GPRS模塊通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:電力載波通信模塊由載波通信模塊BPW09及外圍電路實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述ZigBee無(wú)線模塊采用基于IEEE802.15.4協(xié)議棧的CC2530芯片，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用Z-Stack協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)帶有網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)功能的星型ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述嵌入式無(wú)線網(wǎng)關(guān)由ARM處理器、GPRS模塊、SIM卡和電源接口電路等部分實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述ARM處理器為STM32F103VET6。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述GPRS模塊型號(hào)是SIM900A。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊是采用穩(wěn)壓芯片LM1117-ADJ及其外圍電路實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于在線載波檢測(cè)的電力線纜無(wú)線保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述遠(yuǎn)程服務(wù)器接收嵌入式網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行交互處理、存儲(chǔ)，以表格及圖形界面相結(jié)合的方式顯示線纜狀況。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK203574865SQ201320586125
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月14日
【發(fā)明者】馬銳軍, 唐露新, 黃潔波, 吳燦鋒, 黃栒立, 林柏宇, 黃旭豪 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)