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基于物联网的智能电网传感节点的研究

王玉峰  
【摘要】:输电线路是智能电网的动脉,其运行状态直接决定电网运行的安全和效益。因此,迫切需要一种既能够实时监测输电线路的运行状况,又可以及时上报故障信息的设备。本文所讨论的智能电网传感节点融合了现代传感技术、物联网技术、嵌入式系统技术和绿色能源技术,可用于智能电网的故障检测,集异常识别、故障区段定位和状态信息反馈于一体,能够实时监测点电位的电压和电流及其他相关信息,发现线路运行中出现的潜在危险、保护电力系统的运行安全,有助于提高智能电网运行的可靠性。 该传感节点以STM32增强型ARM微控制器作为控制核心,由三个智能检测终端构成(包括两个子机和一个主机),安装在需要监测的三相中高压输电线上。每部智能检测终端都可对所在的固定点处电压和电流的变化进行独立的实时在线监测;通常输电线路发生故障之前总会有一定的先兆现象,因此部分智能检测终端还具备了对状态信息量进行监测的功能,便于及早发现故障隐患并发出预警信息;利用无线通信技术将子机、主机、远程服务器同维护人员共同组成一个有机的网络,实现故障信息与状态信息便捷有效的传递反馈;本文还讨论了一种非接触式自取电电源的设计,可以实现持续提供稳定安全的电源,从而确保传感节点能够长时间地工作。 本文的前两章主要介绍了国内外关于输电线单相接地故障和相间短路故障的检测定位方法及相关检测装置的研究情况与发展现状,并对小电流接地系统的输电线路中各种故障产生的原因及特征进行了分析。本文的第三、第四章分别着重介绍了智能电网传感节点的硬件部分与软件部分的设计过程,同时详细阐述了各个功能模块的实现方法。第五章则对智能电网传感节点进行了实验,从而验证了本设计是有效可行的。


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