基于ZigBee技术的变压器局放在线监测系统的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及一种新型的变压器局放在线监测系统，属于电气自动化、无线传输等领域。
【背景技术】
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[0002]以往对于变压器局放在线监测的探讨，往往仅限于单一变压器的监测方法的改进，而没有考虑到在现场监测中，多台变压器组成的系统需要构造一个联合监测网络，以综合利用整个系统的监测信息，从而提高调度效率。在变压器局放的监测方法上，超声波监测可以在运行状态下进行测量，受电气干扰小，可实现远距离无线测量。但是当前的超声传感器灵敏度很低，在现场无法得到有效应用。
[0003]新兴的ZigBee技术具有低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率、低成本的优点，非常适合应用于自动控制和远程控制。在可靠性方面，ZigBee在物理层采用了扩频技术，能够在一定程度上抵抗干扰；在能耗方面，不需要通信时，节点能耗大约只有正常工作时的千分之一；从组网和路由性的角度看，ZigBee有大规模的组网能力，可以布置范围很广的网络。
[0004]PVDF压电薄膜是一种新型的高分子压电换能材料。在超声监测方面，与PZT压电陶瓷相比，PVDF压电薄膜传感器具有更好的性能。经封装的PVDF压电薄膜传感器具有以下优点:PVDF压电薄膜传感器灵敏度高；可以耐受强电场作用；PVDF压电薄膜声阻抗仅为PZT的十分之一，封装成传感器后精确度十分可靠。
【实用新型内容】:
[0005]在ZigBee网络通信技术的基础上，建立了该变压器局放在线监测系统，从而实现了多台变压器的联合在线监测。
[0006]该系统由光纤传输模块、PVDF压电薄膜传感器、抗干扰设备、协调器节点模块和DSP控制处理中心模块构成。在监测网络中，多台变压器内的机械震动信号通过其所对应的光纤传输到各个无线PVDF压电薄膜传感器节点，这些传感器节点组成数据采集网络。变压器实时信息将通过数据采集网络被传递到协调器节点，继而传输至DSP控制处理中心进行分析处理。因此这一过程可以对多台监测网络所覆盖的变压器进行同时进行监测，从而有利于电网的统一调度。
[0007]其中，信息采集所用的ZigBee技术是一种近距离、低能耗、简单可行、节约成本的双向无线通讯技术，在其网络中可以安装多台传感器以多跳的无线通信方式进行互相协调的通信，从而提高了工作效率。引入PVDF压电薄膜传感器，能够充分利用变压器局放的超声监测的优点，达到小干扰、高灵敏度的效果，从而为远距离无线测量提供可靠的监测信息来源。
【附图说明】
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[0008]附图1为变压器超声监测系统网络结构图
[0009]附图2为协调器节点硬件框架图
【具体实施方式】
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[0010]本系统由光纤传输模块(I)、PVDF压电薄膜传感器(2)、抗干扰设备(3)等组成超声波数据传输网络，通过协调器节点(4)和DSP控制处理中心(5)实现对系统中变压器局部放电的判断和决策。其中，协调器节点(4)由处理器单元，存储器单元，I/O单元和供电单元组成。
[0011]在监测网络中，多台变压器内的机械震动信号通过其所对应的光纤传输模块(I)传输到各个PVDF压电薄膜传感器(2)，这些PVDF压电薄膜传感器(2)组成数据采集网络。
[0012]由于该监测系统长期工作在高压的环境中，必定会受到很强的电磁辐射干扰，同时变压器内部及输电线路中产生的各种放电也将形成很强烈的瞬变噪声干扰，这些因素都会影响系统的正常运行。本系统中的抗干扰设备(3)采用电磁屏蔽的方法，即利用电磁感应现象有效地避免PVDF压电薄膜传感器⑵受到外界的电磁影响。其原理在于外界电磁场一旦交变，屏蔽壳中将产生相反的感应电磁场来抵消外界电磁场对屏蔽壳内部的影响。
[0013]变压器中超声波的实时信息将通过数据传输网络被传递到协调器节点(4)，继而传输至DSP控制处理中心(5)进行分析处理。因此，这一过程可以对多台监测网络所覆盖的变压器进行同时进行监测，从而有利于电网的统一调度。
【主权项】
1.一种基于ZigBee技术的变压器局放在线监测系统，系统由光纤传输模块(I)、PVDF压电薄膜传感器(2)、抗干扰设备(3)、协调器节点(4)和DSP控制处理中心(5)组成，其特征是，多台变压器内的机械震动信号通过其所对应的光纤传输模块(I)，传输到各个PVDF压电薄膜传感器(2)，这些PVDF压电薄膜传感器(2)组成数据采集网络；抗干扰设备(3)采用电磁屏蔽的方法，即利用电磁感应现象有效地避免PVDF压电薄膜传感器⑵受到外界的电磁影响；变压器中超声波的实时信息将通过PVDF压电薄膜传感器(2)被传递到协调器节点(4)，继而传输至DSP控制处理中心(5)进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的变压器局放在线监测系统，其特征是，所述的协调器节点(4)由处理器单元、存储器单元、I/O单元和供电单元组成，该部分以处理器单元为核心，处理器单元负责对数据进行处理，对其他单元的工作进行调度控制；存储器单元负责数据的存储；I/O单元进行数据的传输，包括无线远距离传输和两种接口传输；供电单元为各个单元提供电能。
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于ZigBee技术的变压器局放监测系统，该系统可将多台变压器的超声信号同时监测，利用ZigBee数据采集网络对多台变压器进行监测，多台变压器内的机械震动信号通过其所对应的光纤传输模块(1)，传输到各个PVDF压电薄膜传感器(2)，这些传感器组成数据采集网络，变压器实时信息将通过数据采集网络被传递到协调器节点(4)，继而传输至DSP控制处理中心(5)进行分析处理，从而通过联合监测网络提高了电网统一调度的水平。
【IPC分类】G08C17-02, G08C23-06
【公开号】CN204537417
【申请号】CN201420568819
【发明人】崔笑菲, 常芳源, 范文杰, 邹潺, 张晓宏
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2014年9月30日