一種基于wsn的變電站監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于無線傳感器網絡技術領域，具體涉及一種基于WSN的變電站監控系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國國民經濟的迅速發展，國民生產總值的不斷提高，國家對于電力的需求和依賴性越來越大，久而久之，對變電站及電網的安全性和穩定性也提出了更為嚴格的要求。國家的電力部門需要實時采集變電站設備運行狀態，避免電力設備因為天氣或人為因素而遭到破壞，將損失減小到最低值。變電站中使用大量的隔離開關，隔離開關在電路中起隔離作用，工作可靠性要求高，對變電所、電廠的設計、建立和安全運行的影響均較大，隔離開關的刀閘的主要特點是無滅弧能力，只能在沒有負荷電流的情況下分、合電路，對于隔離開關的轉速扭矩檢測的同時需嚴格檢測線路電壓電流，分閘后，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的設備或線路與電源用一個明顯斷開點隔開，以保證檢修人員和設備的安全;其次，變電站中常使用六氟化硫氣體作為滅弧介質和絕緣介質的，六氟化硫氣體是一種無色、無毒、不燃燒的惰性氣體，在相對密封的空間內，由于空氣流通不暢或高溫分解，六氟化硫氣體及其分解物在室內沉積，當產生泄漏后，六氟化硫氣體分解，產生低氟化合物，這些化合物會引起絕緣材料的損壞，且這些低氟化合物是劇毒氣體，從而對巡視、檢修人員產生極大的危害而造成重大事故，六氟化硫氣體分解反應與水分有很大關系，因此要及時檢測環境溫濕度并采取去潮措施。
[0003]對變電站大范圍的監測需要一個系統全面的監控系統，無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，以協作地感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內被感知對象的信息，而現有的變電站監控技術領域大部分使用網絡視頻監控或采用定期進行檢修的辦法，網絡視頻監控遲緩且對環境感知能力差，定期進行檢修這種方法存在檢修過度和維修不到位的缺點，過度檢修會造成設備的利用率下降，浪費人力、物力和財力；而維修的不到位會導致不能及時發現故障隱患。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于WSN的變電站監控系統，其設計新穎合理，結構簡單，成本低，采用多級方式組成無線傳感器網絡監測變電站安全，數據采集與數據處理精度高，可靠穩定，功能完備，實用性強，便于推廣使用。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:包括用于無線監測變電站內環境安全的主監控平臺和多個布設在變電站各處且均與所述主監控平臺無線數據交換的無線傳感器節點;每個所述無線傳感器節點均包括用于數據中轉及數據預處理的數據收發模塊和多個布設在變電站現場各處且均與所述數據收發模塊無線數據傳輸的前端檢測模塊;所述前端檢測模塊包括控制器以及與所述控制器相接的時鐘電路和第一天線，所述控制器的輸入端接有六氟化硫傳感器、溫濕度傳感器、用于檢測隔離開關分合扭矩及轉速數據的轉速扭矩檢測模塊和用于檢測變電站高壓輸電線路中電壓電流參數的壓流檢測模塊，所述控制器的輸入端接有指示燈，所述轉速扭矩檢測模塊包括扭矩傳感器和與所述扭矩傳感器輸出端相接的第一信號調理電路，所述壓流檢測模塊包括電壓互感器、電流互感器以及與所述電壓互感器的輸出端和電流互感器的輸出端均相接的第二信號調理電路，所述第一信號調理電路的輸出端和第二信號調理電路的輸出端均與控制器的輸入端相接;所述數據收發模塊包括數據收發器以及與所述數據收發器相接的第一無線通信模塊和第二無線通信模塊，所述數據收發器的輸出端接有第一報警器，所述第一天線通過所述第一無線通信模塊與所述數據收發器進行無線通信;所述主監控平臺包括計算機以及與所述計算機相接的第三無線通信模塊和數據存儲器，所述計算機的輸出端接有第二報警器，所述第三無線通信模塊與所述第二無線通信模塊進行無線通信。
[0006]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于：所述控制器包括型號為CC2530的第一芯片。
[0007]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:所述第一無線通信模塊包括型號為CC2530的第二芯片和與所述第二芯片相接的第二天線。
[0008]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:所述第二無線通信模塊包括型號為DTD433M的第一模塊，所述第一模塊通過串口與數據收發器進行數據通信。
[0009]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:所述第三無線通信模塊包括型號為DTD433M的第二模塊，所述第二模塊通過串口與計算機進行數據通信。
[0010]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:所述扭矩傳感器包括扭矩傳感器 NCTES2000。
[0011 ]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:所述第一信號調理電路包括兩端接口 JP1、型號為TLP521-1的隔離芯片U1、型號為TLP521-1的隔離芯片U2、型號為⑶4060的計數芯片U8和型號為⑶4060的計數芯片U9，所述隔離芯片Ul的第I管腳與兩端接口 JPl的一端相接，隔離芯片Ul的第4管腳分兩路，一路經電阻R2與12V電源相接，另一路與三極管Ql的基極相接;三極管Ql的集電極分兩路，一路與計數芯片U8的RST管腳相接，另一路經電阻R4與12V電源相接;三極管Ql的發射極接地，計數芯片U8的Q14管腳與第一芯片相接;所述隔離芯片U2的第I管腳與兩端接口 JPl的另一端相接，隔離芯片U2的第4管腳分兩路，一路經電阻R3與12V電源相接，另一路與三極管Q2的基極相接;三極管Q2的集電極分兩路，一路與計數芯片U9的RST管腳相接，另一路經電阻R13與12V電源相接;三極管Q2的發射極接地，計數芯片U9的Q14管腳與第一芯片相接，所述扭矩傳感器NCTES2000通過可插拔的方式設置在所述兩端接口 JPl上。
[0012]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:所述第二信號調理電路包括四端接口 JP2、型號為LMlOlA的運放U4、型號為LMlOlA的運放U5、型號為LMlOlA的運放U6和型號為LMl OIA的運放U7，所述運放U4的反向輸入端與四端接口 JP2的第I管腳相接，運放U4的同向輸入端經電阻R20接地，運放U4的輸出端分兩路，一路經電阻R19與運放U5的同向輸入端相接，另一路經并聯的電阻R16和電容C7與運放U4的反向輸入端相接;運放U5的輸出端分兩路，一路經電阻R17與運放U5的反向輸入端相接，另一路經電阻R18與第一芯片相接;所述運放U6的反向輸入端經電阻R23與四端接口 JP2的第2管腳相接，運放U6的同向輸入端經電阻R26接地，運放U6的輸出端分兩路，一路經電阻R25與運放U7的同向輸入端相接，另一路經并聯的電阻R21和電容ClO與運放U6的反向輸入端相接;運放U7的輸出端分兩路，一路經電阻R22與運放U7的反向輸入端相接，另一路經電阻R24與第一芯片相接；四端接口 JP2的第3管腳和第4管腳均接地。
[0013]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:所述六氟化硫傳感器為SM-SF6六氟化硫傳感器，所述SM-SF6六氟化硫傳感器的信號輸出端與第一芯片相接。
[0014]上述的一種基于WSN的變電站監控系統，其特征在于:所述數據收發器為ARM微控制器或PLC模塊。
[0015]本實用新型與現有技術相比具有以下優點：
[0016]1、本實用新型采用多級方式組成無線傳感器網絡，在變電站現場設置第一級前端檢測模塊，前端檢測模塊中的控制器采用成本低，效率高的芯片CC2530，芯片CC2530內置藍牙無線通信模塊;在變電站多個第一級前端檢測模塊周圍設置第二級數據收發模塊，數據中轉及數據預處理與該數據收發模塊無線通信的多個前端檢測模塊的數據，數據收發模塊中的第一無線通信模塊同樣采用成本低，效率高的芯片CC2530，通過藍牙無線數據通信的方式與第一級前端檢測模塊進行數據傳輸，同時第二級數據收發模塊中還設置有工業級無線數據通信模塊DTD433M作為第二無線通信模塊;在變電站監控室設置有第三級主監控平臺，主監控平臺中的第三無線通信模塊同樣采用工業級無線數據通信模塊DTD433M接收第二級數據收發模塊無線傳輸的數據，電路簡單，效率高，便于推廣使用。
[0017]2、本實用新型通過設置扭矩傳感器，采用NCTES2000扭矩傳感器，NCTES2000扭矩傳感器具有采集扭矩參數的同時