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基于ZigBee技术的断路器真空度在线监测系统研究

何艳楠  
【摘要】:随着电力系统去油化推广,真空断路器在中低压领域应用越来越普及。真空断路器性能的稳定性直接影响了电力系统的稳定运行,而真空断路器保持可靠开断能力的关键是灭弧室内具有高真空介质,因此对灭弧室内真空度的在线监测有重要意义。本文综合各在线监测技术比较,基于耦合电容法对真空断路器真空度在线监测系统进行了设计。在复杂的现场工作环境下,起通信作用的传统电缆具有不易布线、线路易老化等弊端,将无线传感网络代替电缆传输信号应用于电力系统中,推动智能化电网发展,也成为越来越重要的研究课题。本文对无线通信技术进行了全面的研究分析,深入研究了ZigBee技术的组网方式,以ZigBee协议为基础,设计了小型的ZigBee星型网络。在真空度在线监测系统现有研究的基础上,设计了基于ZigBee技术的在线监测系统。本文对耦合电容法的原理进行了探究,即通过灭弧室屏蔽罩上的电位改变来间接反映真空度变化。设计了耦合电容分压探头采集屏蔽罩上的电位变化,并设计了一系列信号调理电路对采集到的信号进行处理,使标定的耦合电压信号和真空度曲线更加精准。本系统实现了下位机和上位机的通信,通过ZigBee技术将控制器处理后的信号传输给上位机显示存储,设计了上位机界面,更好地实时对真空度监测,分析灭弧室运行状态。系统软件设计包括下位机和上位机两部分,下位机使用AVR单片机,采用C语言编程,实现控制A/D采样芯片的数据采集、数据处理、数据传输等功能,ZigBee技术部分采用片上系统芯片CC2530,编写驱动程序,实现了数据发送和接收功能。系统采用C++编写了上位机软件,完成了上位机和协调器之间的串口通信,实现了数据显示存储。软硬件相结合实现了系统在线监测的功能。实验验证阶段搭建了实验平台,模拟了真空断路器现场工作环境,对屏蔽罩上的耦合电压和真空度的对应曲线进行标定。在现场环境中对设计的ZigBee通信网络的组网参数进行了测试,并对传输的信号质量进行了检测,证明了无线网络可以实现数据的传输,符合现场要求。通过实验验证了设计的系统可以完成对真空度在线监测。


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