無線感測器技術在變壓器狀態監測系統中的應用
General 更新 2024年11月04日
【關鍵詞】監測,系統,應用,狀態,感測器,技術,無線,ZigBee,模
關鍵詞無限感測器技術；狀態監控系統；ZigBee協議；變壓器
在電力系統的資訊化過程中，變壓器是導致電力系統事故比較多的裝置之一，變壓器的故障將給電力系統帶來災難性的影響，目前變壓器狀態線上監測系統多采用RS485匯流排設計，但485匯流排採用的是主從式通訊，通訊期間如果下位機出現故障，只能採用主機輪循查詢，故障不能及時得到反饋。而使用無線感測器技術可以解決當下位機出現故障時，下位機能及時通知主機並有效地處理事故。
一、系統原理
採用無線感測器技術將會使變壓器狀態線上監控的資料傳輸的穩定性、安全性等各方面指標得以提高。目前無線感測器技術主要方向是ZigBee技術， ZigBee是一種強調極低耗電、極低成本的短距離無線網路技術，傳輸速度為20-250kbps。ZigBee採用DSSS技術，功耗更低。ZigBee產品可使用數月至數年之久，這一點非常適合該系統。
二、系統總體架構
以微處理器技術為核心，由無線感測器，資料採集，通訊系統和分析軟體4大模組組成。感測器將採集到的振動，噪音，電流，電壓等被測訊號經資料採集模組處理後，通過ZigBee協議傳到路由器，其上層分析軟體採用c#編制的監控程式對資料進行讀取，儲存，分析，做出判斷。
三、系統硬體實現
系統硬體實現分為獲取狀態資訊的資料採集模組和基於ZigBee協議的資料通訊兩大模組。
資料採集模組主要有感測器，訊號調理電路，濾波電路，A/D轉換電路，DSP和RAM組成。感測器獲取的模擬訊號先通過調理電路和濾波電路處理，然後通過A/D晶片MAX125轉換為數字訊號。DSP將數字訊號存入RAM，然後通過ZigBee傳送給路由器，有相應的軟體進行分析。
四、系統軟體實現
（一）ZigBee協議棧
本次硬體設計選擇的是TI公司的片上系統（SOC） CC2430，因此在軟體設計中應用了TI公司提供的Zigbee協議棧。它隨著Zigbee無線協議棧規範的發展而不斷更新。該協議棧有如下特點：使用支援2.4GHZ頻帶的TI CC2430 片上系統；支援終端裝置和協調器；在協調器節點中實現對鄰接表和繫結表的非易失性儲存；支援非時隙的星狀網路；可以在大多數PIC18系列微控制器之間進行移植；易於新增或刪除特定模組的模組化設計。
（二）伺服器程式設計
伺服器程式使用C#編制，按所要完成的功能可分為兩塊：一是資料通訊程式，通過收發短訊息獲取資料或向無線感測器***傳送指令，程式中使用C#中MSCOMM控制元件操作串列埠；二是應用程式，完成資料處理和實時趨勢圖、歷史曲線顯示及報表生成等功能。
按流程可分為組態部分和執行部分，其流程大致如下：①執行組態部分程式，由使用者設定取樣間隔、通訊波特率、各通道訊號型別、量程、各模組中SIM卡號碼等引數。②組態完成後程式進入執行部分，首先依據組態引數完成各項初始化工作，並將與無線感測器***相關的組態引數以短訊息方式通知各相應無線感測器***，程式可以從採集資料的資料庫中提取資料進行資料實時監視等工作，並等待MSCOMM控制元件的OnComm事件觸發或使用者指令。
當伺服器需要向某無線感測器***傳送指令時，指令碼及其引數依通訊協議被打包作為短訊息內容的一部分，通過GSM模組以短訊息方式傳送到指定無線感測器***。從伺服器傳送指令到無線感測器***時，通訊協議格式為裝置地址/指令碼/指令內容/校驗，其中裝置地址為指定接收短訊息的無線感測器***的簡訊號碼，校驗採用累加和校驗。
五、結束語
目前變壓器狀態線上監測系統已經在一些電力生產單位中得到廣泛的應用，但是其資料傳輸的方法和手段還很落後，如果採用無線感測器技術將會使變壓器狀態線上監控的資料傳輸的穩定性、安全性等各方面指標得以提高。目前無線感測器技術主要方向是ZigBee技術，本系統就是基於ZigBee技術基礎上的，完全能夠滿足高速資料採集和實時資料通訊的要求。
參考文獻
[1]Advanced Metering initiative Profile Specification : ZigBee Profile[s]: Nov.13.2007.
[2]MCARTHCR S D J,STARACHAN S M,JAHN G.The Design of Multi-agent Transformer Condition Monitoring System.IEEE Transactions on Power System ,2004,19***4***:1845-1852.
[3] 孫利民，李建中等.無線感測器網路[M].北京：清華大學出版社，2005年.
例談等效法在各種電路中的應用
分析在鋼鐵冶煉裝置中的故障診斷
關鍵詞無限感測器技術；狀態監控系統；ZigBee協議；變壓器
在電力系統的資訊化過程中，變壓器是導致電力系統事故比較多的裝置之一，變壓器的故障將給電力系統帶來災難性的影響，目前變壓器狀態線上監測系統多采用RS485匯流排設計，但485匯流排採用的是主從式通訊，通訊期間如果下位機出現故障，只能採用主機輪循查詢，故障不能及時得到反饋。而使用無線感測器技術可以解決當下位機出現故障時，下位機能及時通知主機並有效地處理事故。
一、系統原理
採用無線感測器技術將會使變壓器狀態線上監控的資料傳輸的穩定性、安全性等各方面指標得以提高。目前無線感測器技術主要方向是ZigBee技術， ZigBee是一種強調極低耗電、極低成本的短距離無線網路技術，傳輸速度為20-250kbps。ZigBee採用DSSS技術，功耗更低。ZigBee產品可使用數月至數年之久，這一點非常適合該系統。
二、系統總體架構
以微處理器技術為核心，由無線感測器，資料採集，通訊系統和分析軟體4大模組組成。感測器將採集到的振動，噪音，電流，電壓等被測訊號經資料採集模組處理後，通過ZigBee協議傳到路由器，其上層分析軟體採用c#編制的監控程式對資料進行讀取，儲存，分析，做出判斷。
三、系統硬體實現
系統硬體實現分為獲取狀態資訊的資料採集模組和基於ZigBee協議的資料通訊兩大模組。
資料採集模組主要有感測器，訊號調理電路，濾波電路，A/D轉換電路，DSP和RAM組成。感測器獲取的模擬訊號先通過調理電路和濾波電路處理，然後通過A/D晶片MAX125轉換為數字訊號。DSP將數字訊號存入RAM，然後通過ZigBee傳送給路由器，有相應的軟體進行分析。
四、系統軟體實現
（一）ZigBee協議棧
本次硬體設計選擇的是TI公司的片上系統（SOC） CC2430，因此在軟體設計中應用了TI公司提供的Zigbee協議棧。它隨著Zigbee無線協議棧規範的發展而不斷更新。該協議棧有如下特點：使用支援2.4GHZ頻帶的TI CC2430 片上系統；支援終端裝置和協調器；在協調器節點中實現對鄰接表和繫結表的非易失性儲存；支援非時隙的星狀網路；可以在大多數PIC18系列微控制器之間進行移植；易於新增或刪除特定模組的模組化設計。
（二）伺服器程式設計
伺服器程式使用C#編制，按所要完成的功能可分為兩塊：一是資料通訊程式，通過收發短訊息獲取資料或向無線感測器***傳送指令，程式中使用C#中MSCOMM控制元件操作串列埠；二是應用程式，完成資料處理和實時趨勢圖、歷史曲線顯示及報表生成等功能。
按流程可分為組態部分和執行部分，其流程大致如下：①執行組態部分程式，由使用者設定取樣間隔、通訊波特率、各通道訊號型別、量程、各模組中SIM卡號碼等引數。②組態完成後程式進入執行部分，首先依據組態引數完成各項初始化工作，並將與無線感測器***相關的組態引數以短訊息方式通知各相應無線感測器***，程式可以從採集資料的資料庫中提取資料進行資料實時監視等工作，並等待MSCOMM控制元件的OnComm事件觸發或使用者指令。
當伺服器需要向某無線感測器***傳送指令時，指令碼及其引數依通訊協議被打包作為短訊息內容的一部分，通過GSM模組以短訊息方式傳送到指定無線感測器***。從伺服器傳送指令到無線感測器***時，通訊協議格式為裝置地址/指令碼/指令內容/校驗，其中裝置地址為指定接收短訊息的無線感測器***的簡訊號碼，校驗採用累加和校驗。
五、結束語
目前變壓器狀態線上監測系統已經在一些電力生產單位中得到廣泛的應用，但是其資料傳輸的方法和手段還很落後，如果採用無線感測器技術將會使變壓器狀態線上監控的資料傳輸的穩定性、安全性等各方面指標得以提高。目前無線感測器技術主要方向是ZigBee技術，本系統就是基於ZigBee技術基礎上的，完全能夠滿足高速資料採集和實時資料通訊的要求。
參考文獻
[1]Advanced Metering initiative Profile Specification : ZigBee Profile[s]: Nov.13.2007.
[2]MCARTHCR S D J,STARACHAN S M,JAHN G.The Design of Multi-agent Transformer Condition Monitoring System.IEEE Transactions on Power System ,2004,19***4***:1845-1852.
[3] 孫利民，李建中等.無線感測器網路[M].北京：清華大學出版社，2005年.
分析在鋼鐵冶煉裝置中的故障診斷