基于无线传感器网络的导线舞动监测系统研究

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1、基于无线传感器网络的导线舞动监测系统研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：杨柱石指导教师：周湶教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一一年五月StudyonMonitoringSystemofTransmissionLinesGallopingBasedonWirelessSensorNetworkAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByYangZhushiSupervisedbyProf.Zh

2、ouQuanMajor：ElectricalEngineeringCollegeofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.May2011中文摘要摘要高压输电线路舞动对电力系统安全运行造成了严重危害，国内外学者对导线舞动机理和防舞理论已经做了大量研究，但是由于导线舞动的复杂性，目前还没有较为成熟的可用于验证导线舞动机理和防舞效果的导线舞动监测系统。为了提升输电导线舞动预警机制以及为导线舞动机理研究提供依据，在研究现有舞动监测装置的基础上，本文结合目前发展迅速的无线传感器网络ZigBeePRO技术，应用加速

3、度传感器研制了输电线路舞动多点在线监测系统。本文研究的主要内容和结果包括以下几个方面：①研究输电导线舞动的机理及特点，总结目前输电导线舞动监测系统的不足，提出了利用无线传感器网络技术和加速度传感器进行导线舞动在线监测的方案。对加速度传感器监测导线舞动的原理和数学模型进行了分析研究。针对加速度数据数据采集和积分过程中产生的误差，提出了低通滤波和基于最小二乘法的积分基线标定数据处理算法。②选用CC2530ZDK无线传感器网络开发平台，介绍协调器节点的硬件体系结构和外围电路。在此基础上，进行了基于加速度传感器的导线舞动数据采集节点的设计。③以IAREmbeddedWorkbench为软件

4、开发平台，针对节点的硬件设计对Z-Stack协议栈进行开发与移植，实现协调器节点和加速度传感器节点的无线数据采集和传输，完成了系统软、硬件的调试。④针对导线舞动监测系统拓扑结构为线型分布的无线传感器网络的特点，提出以无线网络生存周期和网络总功耗为目标，贪心算法为核心思想的节点优化部署方案。该方案与目前常用的节点均匀部署方案进行了仿真对比。结果显示，本文提出的算法在网络生存周期与网络总功耗两方面的性能都有较大的改善。⑤对舞动监测系统进行综合调试和实验。在实验室环境下模拟舞动监测系统运行实验，结果表明，协调器节点及研制的加速度传感器节点操作简单、覆盖面广，监测系统整体性能可以满足对输电

5、线路舞动在线监测的要求，为实时掌握输电线路舞动状态提供了一种新方法，对于输电线路舞动监测具有借鉴意义。关键词：导线舞动，加速度传感器，在线监测，线型分布无线传感器网络，节点覆盖I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTGallopingofpowertransmissionlinescanleadtoseveredisruptionsintheelectricalpowersupply.Manyresearchworkaboutthemechanismandprotectionoftheconductorgallopinghasbeendoneathomeandabroad

6、.Butbecauseofthecomplexityofthegalloping,therearenomoresuccessfulconductorgallopingmonitoringsystemwhichcanbeusedtoverifythemechanismandanti-gallopingresults.Basedonthestudyofexistingmonitoringequipmentofmonitoringconductorgalloping,andinordertoimproveearlywarningmechanismsofpowerlinedancingan

7、dtoprovidethebasisforresearchingconductorgallopingmechanism.Inthispaper,amulti-pointtransmissionlinegallopingmonitoringsystemisdeveloped,whichappliestherapiddevelopmentofZigBeePROwirelesssensornetworktechnologyandaccelerationsensor.Cont