基于无线传感器网络的输电线路覆冰监测系统设计

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1、分类号TM72密级单位代号10256学号ys1210321003硕士学位论文DissertationforMaster’sDegree基于无线传感器网络的输电线路覆冰监测系统设计学位申请人：樊汝森指导教师：王勇(教授)、杨俊杰(教授)学科专业：电气工程电工理论与新技术学位类别：工学硕士所属院系：电子与信息工程学院2015年3月分类号TM72密级单位代号10256学号ys1210321003上海电力学院硕士学位论文基于无线传感器网络的输电线路覆冰监测系统设计学位申请人：樊汝森指导教师：王勇(教授)、杨俊杰(教授)学科专业：电气工程电工理论与新技术学位类别：工学硕

2、士论文定稿日期：2015.3上海电力学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海电力学院学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海电力学院可以将本学

3、位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日中文摘要基于无线传感器网络的输电线路覆冰监测系统设计摘要输电线路是电力系统的命脉，输电线路覆冰超额将导致输电线路故障、大面积停电等严重后果，建立一套架空输电线路覆冰在线监测系统，能够有效减少输电线路故障的发生，对保障电网的安全稳定运行具有重要意义。本文提出一种基于无线传感器网络实现输电线路覆冰监测系统的设计方案，主要开展了以

4、下研究工作：1、通过分析与比较确定了覆冰在线监测系统的结构。覆冰监测终端采用拉力传感器、倾角传感器、风速风向传感器和温湿度传感器采集覆冰状态信息和气象信息，并通过ZigBee无线传感器网络和GPRS无线通信技术将监测信息传输到远程监控中心。2、研究了基于静力学的等值覆冰厚度计算模型。对绝缘子串悬挂点进行静力学分析，在垂直平面竖直方向上建立静力学平衡方程；研究了基于卡尔曼滤波算法求取绝缘子串拉力、风偏角和偏斜角的方法；综合考虑温度和应力对导线长度的影响，考虑导线最低点落在档距外和偏移的情况，在风偏平面内根据导线应变参数关系求解导线自重载荷和冰载荷，对等值覆冰厚度

5、计算模型进行了改进。3、研究了覆冰监测终端低功耗技术。从稳压芯片选型、供电控制方式、控制器休眠方式及通信控制方式等多角度降低系统功耗，基于低功耗技术设计输电线路覆冰监测终端的结构组成并分析各部分的电路原理及元器件选择。4、设计并实现了基于Z-Stack协议栈的覆冰监测终端软件。覆冰监测终端软件主要包括通信接口程序设计和传感器数据处理程序设计两方面，该软件实现了对导线覆冰状态数据和气象数据进行采集、处理和传输等功能。5、测试覆冰监测终端功能和性能并研究修正方法。结果表明：覆冰监测终端具有稳定的数据采集、数据处理和通信等功能，太阳能电池板和终端低功耗性能良好，等值

6、覆冰厚度计算模型计算精度高，满足覆冰监测要求。关键词：无线传感器网络，ZigBee技术，覆冰，在线监测，卡尔曼滤波，Z-Stack协议栈I英文摘要THEDESIGNOFTRANSMISSIONLINEICINGMONITORINGSYSTEMBASEDONWIRELESSSENSORNETWORKSABSTRACTTransmissionlineisthelifebloodofthepowersystem,transmissionlineicingexcesswillleadtotransmissionlinefault,largeareablackoutsa

7、ndotherseriousconsequences.Establishasetofoverheadtransmissionlineicingon-linemonitoringsystem,whichcaneffectivelyreducethetransmissionlinefaultoccurs,hasimportantsignificanceforensuringthesafeandstableoperationofpowergrid.Thispaperpresentedamethodtoachievethedesignoftransmissionlin

8、eicingmonitoringsys