基于无线射频通讯的高压电网接点温度在线监测系统的设计

文章针对目前多行业电力温度监控中出现的不安全、不可靠及无法预知等三大瓶颈问题进行研究,提出采用无线温度采集、GSM手机短信报警、GPRS通讯等技术,并借助测温模块DS18B20和ASK超外差无线接收模块的高灵敏温度传送/接收功能,设计可扩展的高压电网接点温度在线监控系统,从而实现电力、冶金、石化、矿山、建筑等行业的电力温度监控;目前通过对赣州市沙河某电站30kV的高压电网开关柜进行系统的测试,试运行结果显示,本温度监测系统运行稳定,安全可靠,测温精度高达±0.5℃,有效测温范围为-30～500℃,测温模块和接收模块间通信准确率可达100%,系统对故障的反应及时准确,系统的预警、故障报警、启动应急服务程序等功能简单可靠,易于实现多检测点、远距离检测与传输,为高压电网节点温度监测提供了理想的解决方案。     

基于ZigBee技术高压开关柜温度在线监测系统研究

为了解决高压开关柜触头温度在线监测的实时通信、远程测控、低功耗和低成本等问题,以荧光式光纤测温传感器为基础,结合ZigBee短距离无线通信及RS485总线网络,设计一种高压开关柜温度在线监测系统。通过温度传感器分节点、ZigBee协调器节点和远程监控主站的软硬件设计,实现了温度数据的实时采集、无线传输和集中控制等功能。实测数据对比分析表明,在线监测系统实测数据的误差和温升变化率均满足高压电气设备温度监测应用需求,系统集成封装功能完备,应用效果好。     

智能电网环境下的电力调度安全运行监控方法研究

为了解决智能电网电力调度监控力度弱、运行安全差的问题,采用方案设计出一种电力调度安全监控网络,提高电网运行中的安全性;通过设计电力调度系统,总体把握电力运行过程,实现调度指令集中控制;建立DOS运行模型,对电力输送路径进行更新,为电力输送提供安全保证;建立安全监控网络,通过在运行节点设立监控设备,对电力运行实时监控,随时传达设备运行状态;采用生成对抗网络(ACGAN)算法,根据设立的电力安全标准,结果实现电力调度的安全优化设计;最后根据实验报表将电力调度安全等级分为三级,安全性达到Ⅲ级,允许并网;通过对比分析发现本研究安全指标达到90％以上;电力调度中波动频率在40～60 Hz,整体稳定性较好;从而验证了该设计方法的优越性,证实了本研究的可行性.     

换流站阀厅红外在线测温系统设计

为减少换流站阀厅人工测温的劳动强度,提升阀厅设备异常诊断效率,保障和提高电力设备的运行可靠性,需要对换流站阀厅在线测温系统进行设计。当前方法利用人工接触式测温,并采用固定的监控实现阀塔温度的检查,存在劳动强度大、测温仪的盲区较多,巡检人员的技能水平和责任心致使巡检质量的随机性较大等问题。很难实现巡视范围的全方位覆盖,阀塔设备运行过程中存在较大的隐患。为此,提出一种基于红外对换的流站阀厅在线测温系统。该系统利用AT89C51单片微型计算机、温度采集、测温电路、系统电源电路以及看门狗电路等模块结合组建测温系统的整体结构,通过PXA270处理器、复位电路、A/D转换器、USB接口、温度传感器、红外测温探头、RS485接口等构成系统的硬件部分。根据DS18B20对在线测温电路进行设计,通过7805三端稳压片实现系统电源电路的设计。系统的软件部分对换流站设备辐射度和温度之间的关系进行研究,并利用换流站阀厅温度异常判断方法实现换流站设备故障诊断。实验结果证明,所提方法能够有效对换流站阀厅电力设备的早期缺陷进行实时监测,提高在线测温系统的运行效率,减少各种因阀厅温度的增加而导致设备产生故障的概率。     

基于监控大数据的设备监控业务评价指标体系的设计与实现

随着智能变电站的逐步覆盖,以及智能电网监控运行大数据分析系统数据接入范围的扩大,监控大数据系统具备海量数据的基本特征。本文设计的基于监控大数据系统的调控机构设备监控业务评价指标体系,主要包括数据管理、业务指标计算、GIS展示等功能,其中业务指标计算是以全网设备运行数据为基础,业务指标的计算具备数据规模大、计算复杂的特点。为了解决海量数据的统计效率,系统采用去中心化的建设思路,设计采用分级复用、面向服务和内存计算策略的多级指标计算框架,实现各类监控业务指标的高效统计,能够满足系统快速响应的非功能性需求,同时结合面向服务的分布式架构设计,实现不同系统之间的数据贯通,提升设备监控的业务协同能力,系统具备良好的扩展性。     

博物馆展柜微环境通信系统设计

对于保存文物的博物馆展柜,需要监控多种物理量。每种物理量均由专门设备负责监控。通常,一台设备就是一个对外通信节点。单台展柜节点数量较多,对上位机的运行造成较大负荷。为了减少单台展柜的通信节点数量、统一展柜对外的通信协议及通信接口、降低上位机的运行压力,设计了一种展柜微环境通信系统,以实现监控设备和上位机之间的数据传输,完成双向通信。系统以MC9S12XS128为微控制器进行嵌入式软硬件设计,与上位机通过Wi Fi进行通信、与监控设备进行RS-485通信,实现了数据汇集、存储整合、远程通信等功能。对系统进行了持续168 h(7天)的通信测试,证明系统与上位机及监控设备整体通信测试通过率大于99%,满足文保行业要求。该系统实现了对展柜微环境的分布式监控,使得每个展柜微环境能够独立、灵活、高效地调控,加快了博物馆管理从人工监控到电子信息化的过渡。系统能够辅助实现文物微环境的实时监测、控制和记录,这些数据对文物的科学研究和保护工作具有重要参考价值。     

无线电力设备测温系统规范化设计研究

研究设计了一种基于传感网技术的无线电力设备温度监测网。分析了目前国内外电网设备测温技术现状和国内电网测温装置技术规范及电网系统通信协议技术规范,对目前电力设备测温产品及技术的不足进行了阐述,并总结了设计符合标准无线电力测温产品的要点,同时对研究设计出的无线电力设备温度监测网的总体结构、传感器节点外形及原理以及系统软件特点进行了描述。系统已被电网公司应用和认可,对与各电网设备状态监测相关的工程技术人员具有重要的参考价值。     

新一代DCS中智能温度监控系统设计与实现

传统的分布式温度监控方法存在费时费力、不便应用在特殊环境、不便用于多点融合监控等弊端,因此设计并实现了新一代DCS智能温度监控系统,通过核心为ARM7LPC2292芯片的下位机及时调整全部温控点的温度,自主设置温度、显示实际温度与报警;采用核心为89C51微处理器模块,将上、下位机的信息互相传递,确保上位机随时查询温度信息;通过CC2530终端节点实时采集测温终端的温度数据,将温度数据无线发送给CC2530协调器节点,不再采用传统的中转服务器方式,而是采用协调器节点通过串口与上位机进行通信,并在上位机中进行温度数据的处理和存储;软件设计过程中,对系统监控过程中上位机和下位机间的主从通信方式进行详细分析,并给出了系统温度监控数据通信传输的流程图,分析了系统实现温度监控的数据库访问代码以及温控曲线显示代码的设计;实验结果说明,所设计系统性能好、操作简单、控制准确率高.     

基于物联网的电信运营商机房能耗监控系统

基于物联网技术设计了电信运营商机房的能耗监控管理系统。通过对子节点电信机房主设备及空调用电、机房温度等数据进行采集与分析,采用TCP/IP协议完成了远程数据服务器的采集,实现了对主设备及空调情况的远程监控;在此基础上,设计了能耗分析与管理系统,实现了用电设备不合理报警,并基于能效最大化空调控制算法实现了对远程机房空调用电的有效控制。系统实际运行表明,该系统运行稳定,能有效地降低运营商机房的能耗,机房平均月节能达到10%到20%,对于机房能耗管理有很大的意义。     

输变电设备集中监控大数据研究及应用

随着智能电网的快速发展和调控一体化运行体系的深入推进,接入调控中心的输变电设备集中监控信息数据成倍增长,如何从海量的监控信息数据中挖掘出需要的信息,直接指导监控员的工作,由被动监控转为主动监控,显得尤为迫切。国网浙江省电力有限公司针对现状率先开展了输变电设备集中监控信息大数据技术的研究与应用,基于智能电网调控技术支持系统搭建了一个由各类监控信息分析模块组成的信息分析中心,通过对输变电设备告警信息进行挖掘分析实现集中监控信息的优化整合和分类处置,可以显著提升监控员的日常工作效率。文章首先概述了输变电设备集中监控信息分析中心的总体结构,然后介绍了其采用的优化算法,最后结合浙江电网的实际运行情况,对各类监控信息分析模块进行了具体应用,其分析结果可为监控员提供相应的辅助决策,为浙江电网的安全运行提供保障。     

面向电力设备的温度检测节点功耗研究及自供电电源设计

对电网中电力设备进行实时的温度检测是避免电网设备故障与安全事故的重要手段,采用非接触式的无线测温技术是近年来电力系统向智能化发展的重要体现。针对智能电网的发展需求,设计了一种基于无线射频通信技术的温度检测节点,该节点由温度传感器DS18B20、超低功耗单片机PIC18LF14K50与无线射频收发芯片MRF49XA组成,可实现休眠等待、数据采样处理与无线通信3种工作状态。通过设置不同工作状态下的关键参数,对温度检测节点的平均功耗进行测试比较,总结归纳了节点功耗规律。在此基础上,为温度检测节点设计了一种基于LTC3588-1芯片的自供电电源管理单元,采用成熟可靠的感应电流取能技术满足温度检测节点的自供电需求。研究表明,当节点处于充满电状态时,一旦切断能量源,节点仍能持续稳定工作47 h,足以维持温度检测节点的正常工作直至电网恢复正常运行。     

基于LoRa自组网的电能采集系统设计与实现

为了实现用电设备运行状况的远程监测,需要对设备运行时的电能参数进行采集并上报至云平台。针对上述目的,本项目设计了一种基于LoRa自组网技术的电能采集系统,整个系统主要由数据采集节点和集中器组成。数据采集节点采用RN8209电能计量芯片实现负载电能数据的精确采集,并通过LoRa通信模块将数据发送至集中器。集中器采用了基于NB-IoT通信模块和LoRa通信模块的双模组设计,通过LoRa模块接收节点上报的数据,并通过NB-IoT模块转发至物联网云平台。本系统利用LoRa载波侦听技术设计了基于CSMA/CA的星型自组网络,实现了节点与集中器间的无线通信,适用于低成本、小规模的远程电能数据采集系统。通过实验验证,该方案的数据采集功能、LoRa自组网通信功能和NB-IoT通信功能均能够正常实现,达到了设计目标。     

一种基于智能终端的温度/振动点检系统设计

工业设备在故障发生前通常伴随着异常振动或者局部超阈值高温，针对机械设备重要环节实施振动、温度监测对机械设备安全可靠运行和故障预警具有重要意义。鉴于当前设备状态点检系统自动化程度低、数据汇总滞后等问题，提出一种基于智能终端的温度/振动点检系统。系统由状态监测层、点检终端层和数据汇总层组成。状态监测层基于红外温度传感器和ICP型加速度传感器设计了便携式状态监测节点；点检终端层以Android系统为开发平台设计了终端软件，软件功能包括：数据曲线绘制、阈值报警、历史数据查看和数据统计参量获取等；数据汇总层利用Java和MySQL设计实现了数据库服务器。系统验证实验结果表明：状态监测节点加速度、温度测量准确，相比于标准测量系统，本系统加速度测量最大相对误差为0.21%，终端软件和数据库服务器运行正常，符合预期设计目标。     

一种高压开关综合数据采集与监测系统设计

高压开关是电力系统中实现电路分合控制的重要电力装备,对高压开关进行在线监测可以实时监测其运行状态,进而为故障诊断、预测、电寿命、绝缘等分析提供数据来源,可以提高高压开关整体运行可靠性和减少故障时间;数据采集与监测装置是实现这种在线监测功能的核心装置,基于FPGA+STM32双处理器架构的高速数据采集系统,利用FPGA灵活的可编程特性实现高速并行数据采集,利用STM32微控制器强大的处理能力和丰富的外围接口实现数据处理、控制和传输,FPGA和STM32之间通过FSMC接口实现快速数据交换;装置采集了高压开关设备多个传感器数据,通过工业串口液晶屏作为本地人机交互界面,同时以太网接口通过TCP协议上传数据给远端,实现了高压开关运行状态的在线监测。     

基于大数据平台的电力设备运作状态监测系统研究

针对目前电力设备运作状态监测系统焦点都在集群的硬件索引上,对电力设备的线状、性能、节点状况和指令反馈等数据层的监控不足,本文采用大数据技术对电力设备运作状态的显著性及统计因子变量进行相应的决策分析,建成一套通过主动监测设备潜在的运行状态变化的多元回归系统模型。从而有效解决了电力设备运行过程实时监控,潜在故障预警、评估、回溯管理等问题。通过宁夏电力公司的试运行结果表明该模型平台能预期捕获电力设备运作状态下的各项影响变量因素,对这些因素进行掌控将广泛应用于电力设备运作部署与运维。据此结论为该大数据平台的电力设备运作状态监测系统,可自定义设备运行分析报表,实现数据分析结果的随需展现,起到保障电力设备安全、可靠运作,具有一定的推广意义。     

基于嵌入式的电量计量采集系统研究

考虑到目前电量计量采集系统线路布置复杂,针对窃电行为的监测和判断能力弱,本文研究一种基于嵌入式的电量计量采集系统。嵌入式电量计量系统的构成有两部分：高压侧用电信息无线监测装置和低压侧用电信息远程监测装置。高压侧用电信息无线监测装置的工作原理为对高压侧的电路信息进行采集,之后通过发射模块将信息传递至远程监控单元,监测人员可通过监控中心直接对电路信息进行远距离实时读取。低压侧用电信息远程监测装置对各个用电用户的用电信息进行直接识别,而后将识别分析结果输送到监控主站的信息库中。实验结果表明：高压无线检测装置检测到的数据通过换算后得到的用户用电情况曲线却不能和低压侧无线检测装置得到的数据曲线重合,说明该装置能够检测到人为窃电操作,验证了本文研究的嵌入式电量计量采集系统能够实现窃电的精确识别。     

基于CAN总线的电气火灾远程监控系统

为了解决传统电气火灾监控系统在远距离数据通信时误码率高、总线上可连接的终端节点数量少、传输速率低等问题,设计了一种基于CAN总线及STM32F103单片机的电气火灾远程监控系统。给出了系统的整体框架及其组成,重点阐述了火灾终端监控设备的硬件及软件设计思路,制订了火灾监控设备与上位机的通信协议。系统实现了消防联动设备的工作状态、被监控设备的供电电压、电流,被保护用电设备的剩余电流值,以及用电设备工作的环境温度的实时监测,并通过CAN总线将监测状态实时传输到远端计算机。在实现火灾监控的基础功能上,增加了通过现场总线与现场其它监控设备通信的主机功能。测试结果表明,系统在远距离数据通信时传输速率提高、增加监控节点的情况下,系统间的数据通信误码率非常低。     

基于无线传感网络的爆炸场振动监测系统

爆炸场振动测试中节点分布范围广、数量多,对各测试节点的状态监控及全局管理难以有效实现,传统测试方案中节点部署后难以快速更改状态;针对上述问题,依据模块化、标准化和稳定性原则,设计了一种基于无线技术的振动监测系统;给出了爆炸场振动监测系统的基本功能单元,包括数据采集设备、无线组网设备;数据采集设备具有高精度采集、数据存储、高精度同步、定位定姿等功能;利用无线网桥技术构建了覆盖广域范围的无线网络,支持IEEE802.11 n/ac协议,实现了对远程分布式测试节点的集中管理、状态监控、数据传输,也可对指定测试节点的工作模式进行快速设置,以满足测试需求;测试节点的振动测量范围为0～10 g,室外1公里数据传输;通过模拟测试试验验证了系统的有效性,各项功能满足工程需要.     

基于智能传感器网络的环境信息监测系统设计

通过分析和研究环境参数大滞后和大惯性的特点,设计一种基于Zig Bee CC2430的无线通信技术多环境参数监测系统。在监测区域部署网络节点,监测环境中的温度和湿度等环境参数,完成数据无线传输,由监控系统对数据进行处理,实时监测环境参数变化并为其有效控制提供依据。该系统克服了传统方式的布线复杂、节点功耗大、监测管理不便等缺陷,且具有功耗低、组网灵活、可扩展性强等优点。将该系统应用于环境温湿度的监测,监测实验结果表明:该系统运行稳定,数据精度高,可广泛应用于各领域的环境参数自动监测,适合推广应用。