一种基于LoRa技术的输变电设备状态综合监测装置的制作方法

本实用新型涉及电力设备状态监测及故障诊断技术领域，具体涉及一种基于LoRa技术的输变电设备状态综合监测装置。

背景技术：

随着国内外在线监测技术的进步，输变电设备在线监测系统在智能电网中的应用也越来越广泛，对及时掌握输变电关键设备的运行状态、提高设备安全运行水平起到了积极作用。

目前，在变电站内建设的在线监测类型很多，包括变压器/电抗器的油中溶解气体监测、局部放电监测和铁芯接地电流监测等，断路器/GIS的局部放电监测，以及容性设备的绝缘监测等等。为将诸多类型的在线监测数据进行规范统一的集成接入，一般在变电站内部署状态监测子站或综合处理单元之类的装置，基于IEC 61850等标准规范接入各类在线监测数据，并利用变电站内的专用网络上传到状态监测主站系统。

而对于输电线路状态监测系统，由于监测点比较分散，电力专用网络无法覆盖，则主要采用公网的GPRS/TD-SCDMA/EDGE/WCDMA等技术，将监测点的数据发送到附近基站再通过公网上传到状态监测主站系统。此种方式不仅需要额外增加公网租用费用，并且存在着信息安全风险。

ARM处理器是Acorn有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。全称为Acorn RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。AT91SAM9X25 芯片是一个高性能的基于ARM926嵌入式微处理器单元，运行在400 MHz，并设有多个网络/连接外围设备，优化的工业应用，如楼宇自动化，网关和医疗。

LoRa作为一种无线技术，基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电。较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量。LoRa信号对建筑的穿透力也很强。LoRa的这些技术特点更适合于低成本大规模的物联网部署。

Semtech（升特）公司推出的RF收发IC产品“SX127x”，采用了该公司自主开发的“LORA”（远程）技术，最大传输距离在郊区可达到15km、在市区可达到2～5km，频率范围为137MHz～1050MHz，目前在国内支持470MHz～510MHz的频率范围。适用于自动抄表系统、工业自动化设备、无线传感器网络、无线报警与安全系统等，使用这款新IC可大幅延长传输距离，不需要中继装置及复杂的通信基础设施。因此，对于部署在变电站附近的输电线路在线监测装置，可采用LoRa技术将在线监测数据发送到变电站，再通过电力专网上传到状态监测主站系统。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有技术的不足，提出了一种基于LoRa技术的输变电设备状态监测综合装置。其技术方案为：

一种基于LoRa技术的输变电设备状态综合监测装置，包括设备在线监测装置，其特征在于：还包括ARM核心处理单元、LoRa通信模块和电源模块；所述设备在线监测装置用于监测变电设备的各种工作状态，所述ARM核心处理单元一端与所述设备在线监测装置连接，另一端通过串行通讯口与所述LoRa通信模块进行连接，所述电源模块为ARM核心处理单元和LoRa通信模块提供电能。

作为优选的技术方案，所述ARM核心处理单元与所述设备在线监测装置的连接方式为有线连接。

作为优选的技术方案，所述ARM核心处理单元包括AT91SAM9X25芯片。

作为优选的技术方案，所述AT91SAM9X25芯片主频为400MHz，操作系统为LINUX。它通过有线方式与变电站内的设备在线监测装置连接，实现设备在线监测数据的标准接入、预处理及存储；

作为优选的技术方案，所述LoRa通信模块包括型号为SX127X的RF收发芯片。它将接收到的输电线路在线监测数据发送给ARM核心处理单元进行预处理和存储，并从ARM核心处理单元接收对时、数据召唤等请求命令。

和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于 :

本实用新型提供了一种输变电设备状态监测综合装置，在现有状态监测子站或综合处理单元的基础上，通过集成LoRa通信模块，既可统一接入变电站内设备的在线监测数据，又可统一接入变电站附近的输电线路在线监测数据，简化了电力设备状态监测系统的结构，降低了在线监测系统的通信成本。

通过对数据通信网络结构标准化、信息采集共享及监测数据传输模型等内容进行研究，为实现监测系统结构更加合理化，设备性能可靠化、集成化，数据的统一归集、处理、分析诊断提供了参考。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中 ：

图1 为本实用新型的结构示意图；

图 2 为采用本实用新型后的设备状态监测系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型的结构示意图。如图所示，一种基于LoRa技术的输变电设备状态综合监测装置，包括设备在线监测装置、ARM核心处理单元、LoRa通信模块和电源模块；所述设备在线监测装置用于监测变电设备的各种工作状态，所述ARM核心处理单元一端通过有线方式与所述设备在线监测装置连接，另一端通过串行通讯口与所述LoRa通信模块进行连接，所述电源模块为ARM核心处理单元和LoRa通信模块提供电能。

图2为采用本实用新型后的设备状态监测系统结构示意图。如图所示，在本实施例中，所述设备在线监测装置用于监测变电设备的各种工作状态，主要包括变压器油色谱在线监测装置、GIS局部在线监测装置和容性设备绝缘在线监测装置等，这些监测装置通过有线网络与所述的ARM核心处理单元进行连接，将它们所监测到的各种状态数据通过有线网络传输到ARM核心处理单元进行预处理及存储，并接收由ARM核心处理单元通过有线网络转发的各种控制指令，然后根据这些控制指令调整变电设备的各种工作状态。

结合图1和图2可知，在本实施例中，所述ARM核心处理单元一方面通过有线网络与变电站内的设备在线监测装置连接，实现设备在线监测数据的标准接入、预处理及存储，并通过有线网络如电力专网与主站端的状态监测主站系统连接，实现设备在线监测数据的转发及控制指令接收功能等。另一方面，所述ARM核心处理单元还通过其串行通讯接口与所述LoRa通信模块进行连接，接收从LoRa通信模块转发过来的数据，并进行预处理和存储，同时转发对LoRa通信模块的对时、数据召唤等请求命令。作为优选方案，ARM核心处理单元采用Atmel公司的AT91SAM9X25芯片，主频为400MHz，操作系统为LINUX。

结合图1和图2可知，在本实施例中，所述LoRa通信模块一方面通过无线方式与部署在变电站附近的输电线路在线监测装置进行通信，接收由输电线路在线监测装置发送过来的各种状态数据，同时也向输电线路在线监测装置转发各种请求命令和控制指令。另一方面，通过有线方式与所述ARM核心处理单元进行连接，向ARM核心处理单元转发它所接收到的各种状态数据，同时接收从ARM核心处理单元发送过来的各种请求命令和控制指令。作为优选方案，所述LoRa通信模块采用Semtech公司型号为SX127X的RF收发芯片，通过无线与输电线路在线监测装置连接，实现输电线路在线监测数据的接入。

在本实施例中，所述电源模块统一为ARM核心处理单元和LoRa通信模块提供电能，可以采用任何合适的电源。

如图2所示，采用本实用新型后，输变电设备状态综合监测装置作为设备状态监测系统的核心层，部署在变电站内，输电线路在线监测装置则部署在变电站附近合适的位置。工作时，各个输电线路在线监测装置负责监测输电线路的各种状态，提取输电线路的各种状态数据，然后将这些数据通过无线方式发送到LoRa通信模块，LoRa通信模块再通过有线方式将所接收到的数据转发给ARM核心处理单元；与此同时，设备在线监测装置也在监测变电设备的各种工作状态，提取变电设备的各种工作状态数据，然后通过有线网络传输到ARM核心处理单元，这样，变电设备和输电线路的各种状态数据一起汇总到ARM核心处理单元，由ARM核心处理单元统一进行预处理和存储，最后通过电力专网上传到状态监测主站系统。相反，当要对变电设备和输电线路的状态进行调整时，由状态监测主站系统根据需要发出指令，这些指令会通过电力专网发送到输变电设备状态综合监测装置，由其内的ARM核心处理单元根据指令内容相应地转发给设备在线监测装置或LoRa通信模块，如果是发送给设备在线监测装置，则由其根据变电设备的实际情况作出相应的响应；如果是发送给LoRa通信模块，则由其通过无线的方式转发给输电线路在线监测装置，输电线路在线监测装置将根据指令的内容作出相应的响应。

这样，通过使用本实用新型提供的输变电设备状态监测综合装置，在现有状态监测子站或综合处理单元的基础上，通过集成LoRa通信模块，既可统一接入变电站内设备的在线监测数据，又可统一接入变电站附近的输电线路在线监测数据，简化了电力设备状态监测系统的结构，降低了在线监测系统的通信成本。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。