一种基于多传感器检测的开关柜局部放电数据采集系统的制作方法

本发明创造涉及开关柜局部放电安全监测领域，具体涉及一种基于多传感器检测的开关柜局部放电数据采集系统。

背景技术：

电力设备的多数故障都是绝缘性故障，电应力作用引发绝缘材料劣化，在机械力、热和电场的共同作用下，劣化缺陷最终发展成为绝缘性故障。局部放电是导致开关柜绝缘老化和绝缘故障的主要原因，因此，通过对开关柜的局部放电进行实时数据采集，观察数据的变化趋势，可以有效的掌握开关柜的实时运行情况，并可对之后一段时间内的绝缘状态进行预测，进而对根据其绝缘状况采取合适的检修和维护策略提供了可能性，这对保障供电系统的稳定可靠运行具有重要的意义。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于多传感器检测的开关柜局部放电数据采集系统。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

一种基于多传感器检测的开关柜局部放电数据采集系统，包括无线传感器网络、数据处理模块、数据显示模块和危险报警模块，所述无线传感器网络包括簇头节点、汇聚节点和多个部署在开关柜内的传感器节点，所述传感器节点用于实时获取开关柜内的检测信号，所述簇头节点用于收集簇内传感器节点获取的检测信号，并将所述检测信号传输至汇聚节点，由汇聚节点将所述检测信号传输至数据处理模块，所述数据处理模块用于对接收到的检测信号进行信号去噪，并将去噪后的检测信号转换为数字信号，所述数据显示模块采用曲线形式对数字信号的变化趋势进行实时显示，并在所述数字信号的变化趋势超出安全阈值时即令危险报警模块采用蜂鸣器和短信的形式进行报警。

本发明创造的有益效果：通过传感器组对开关柜产生的检测信号进行实时采集，减小了数据采集系统的体积，并且具有较高的数据采集效率，通过无线传感器网络对采集得到的检测信号进行传输，无需额外布线，大大降低了数据采集系统的成本。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明结构示意图；

附图标记：

无线传感器网络1；数据处理模块2；数据显示模块3；危险报警模块4。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种基于多传感器检测的开关柜局部放电数据采集系统，包括无线传感器网络1、数据处理模块2、数据显示模块3和危险报警模块4，所述无线传感器网络1包括簇头节点、汇聚节点和多个部署在开关柜内的传感器节点，所述传感器节点用于实时获取开关柜内的检测信号，所述簇头节点用于收集簇内传感器节点获取的检测信号，并将所述检测信号传输至汇聚节点，由汇聚节点将所述检测信号传输至数据处理模块2，所述数据处理模块2用于对接收到的检测信号进行信号去噪，并将去噪后的检测信号转换为数字信号，所述数据显示模块3采用曲线形式对数字信号的变化趋势进行实时显示，并在所述数字信号的变化趋势超出安全阈值时即令危险报警模块4采用蜂鸣器和短信的形式进行报警。

优选地，所述传感器节点包括超声波信号传感器、电容式地电波信号传感器和特高频电流传感器。

优选地，所述汇聚节点采用gprs通信方式将接收的检测信号传输至数据处理模块2。

本优选实施例通过传感器组对开关柜产生的检测信号进行实时采集，减小了数据采集系统的体积，并且具有较高的数据采集效率，通过无线传感器网络对采集得到的检测信号进行传输，无需额外布线，大大降低了数据采集系统的成本。

优选地，对无线传感器网络1中的簇头节点设置门限值，当簇头节点的剩余能量值小于设置的门限值时，簇头节点在当前簇内选取中转节点，中转节点选取完成后，簇头节点将收集的检测信号先传输至所述中转节点，由所述中转节点将检测信号传输至汇聚节点，具体包括：

(1)设簇头节点si的门限值为则的表达式为：

式中，n(si)表示每一个周期中簇首节点si消耗的能量值，e0(si)表示簇头节点si的初始能量值，t(si)表示设置的簇头节点si所在簇的最大周期数，ng(si)表示簇首节点si在一个周期内感知数据消耗的能量值，nt(si)表示簇首节点si在一个周期内发送自身感知数据消耗的能量值，nr(si)表示簇头节点si在一个周期内接收数据消耗的能量值；

(2)从簇头节点si所在的簇内选举中转节点j，定义中转节点j的选举机制为：

式中，e(j)为传感器节点j的剩余能量值，为簇头节点si所在簇内的平均剩余能量值，l(si，h)为簇头节点si和汇聚节点之间的距离，l(j，si)为传感器节点j和簇头节点si之间的距离，l(j，h)为传感器节点j和汇聚节点之间的距离。

本优选实施例对无线传感器网络中的簇头节点设置了门限值，当簇头节点的剩余能量低于门限值时即在当前簇内选举中转节点来减轻簇头节点向汇聚节点传输数据的能耗，设置的门限值保证了簇头节点的剩余能量值能够在中转节点的辅助下继续实施簇头节点的作用，从而避免了簇头节点的重新选取带来的能量消耗；此外，规定的中转节点选取机制，保证了选取的中转节点在离汇聚节点和簇头节点都较近的情况下，具有较高的剩余能量，从而有效的减少了簇头节点和汇聚节点之间数据传输的能耗，又保证了中转节点具有较长的使用周期。

优选地，对无线传感器网络1中的簇头节点设置簇头轮换阈值，如果簇首节点的剩余能量值小于设置的簇头轮换阈值，则在簇内重新进行簇首选举，设簇头节点si的簇头轮换阈值为则的计算公式为：

式中，n(si)表示每一个周期中簇首节点si消耗的能量值，t(si)表示设置的簇头节点si所在簇的最大周期数，ng(si)表示簇首节点si在一个周期内感知数据消耗的能量值，nt(si)表示簇首节点si在一个周期内发送自身感知数据消耗的能量值，nr(si)表示簇头节点si在一个周期内接收数据消耗的能量值。

本优选实施例设置了簇头节点的簇头轮换阈值，相较于传统的簇头节点死亡后重新进行簇头选举的机制，本优选实施例保证了传感器节点剩余的能量能够保证其在剩余的周期中仍然能够发挥实时获取开关柜内的检测信号的作用，从而避免了因簇头节点死亡而造成的影响数据采集系统精度的问题。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。