基于zigbee高压开关sf6气体泄漏监测系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com《自动化与仪器仪表》2014年第1期（总第171期）基于ZigBee的高压开关SF6气体泄漏监测系统设计续文浩1，宿筱21（山东大学机械工程学院山东济南，250061）2（山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博，255049）摘要：针对高压开关对SF6气体泄漏监测的需要，分析了现有监测技术存在的缺陷，提出了以ZigBee无线传感网络技术为基础的高压开关SF6气体泄漏监测新方法。采用红外吸收光谱检测原理，实现SF6气体浓度的精确测量，以CC2530单片机为控制处理核心，控制SF6气体浓度数据的采集、处理与传输，实现自组网无线浓度监测。文中介绍了系统架构、硬

2、件方案和软件设计。关键词：SF6气体；ZigBee；泄漏；监测Abstract：AccordingtotheneedsofdetectingtheleakageoftheSF6inthehigh-voltageswitchgear,thepaperanalysesthefaultofthecurrenttechnologyofthemonitoring,putsforwardanewmethodaboutdetectingtheleakageoftheSF6inthehigh-voltageswitchgearbasedonZigBeewirelesssensortechnology.We

3、adopttheinfraredspectrumabsorptionprincipletomeasuretheaccurateconcentrationoftheSF6andmaketheCC2530single-chipmicrocomputerasitscontrolcoretocontrolthecollecting,dealingandtransmissingoftheconcentrationdata,realizingthewirelessconcentrationmeasurmentoftheself-networking.Thesystemstructure,thehard

4、wareschemeandthedesignofthesoftwareisgiveninthispaper.Keywords:SF6gas；ZigBee；Leakage；Monitoring中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1001-9227（2014）01-0059-030引言1系统架构SF6气体以其优良的绝缘和灭弧性能，被广泛应用于电力1.1ZigBee技术高压开关设备中，随着使用年限的增加，因设备制造、安装不ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据传良或密封材料老化等问题可导致SF6气体泄漏，如不能及时发输速率、低成本的双向无线通信技术，是采用IEEE802

5、.15.4标现和处理，将给设备的安全运行和操作人员的人身安全带来严准的新一代无线传感网络系统。ZigBee网络具有自动组网、自重威胁[1]。因此，对SF动路由和自愈功能，可工作在2.4GHz的免执照频段，采用调6气体泄漏进行实时监测，可以提前发现安全隐患，及时采取处理措施，提高系统可靠性。频及扩频技术具有时延短、网络容量大的优点。同时2.4GHz现有的SF6气体泄漏监测主要有负电晕放点检测、电子捕无线信号在强磁场、高电压环境中的传播性能较好，数据传输获探测、半导体传感器探测、气压表测量及密度继电器测量等能力强，可靠性高，是实现高压开关SF6气体泄漏无线组网监方式。负电晕放点检测是利用SF[

6、3]6气体的负电性对负电晕放电测的理想解决方案。的抑制特性来实现对SF6气体浓度的检测，缺点是传感器使用1.2红外吸收光谱检测寿命短；电子捕获探测需要内置辐射源，在使用、存放和运输红外吸收光谱检测，是利用物质对红外电磁辐射具有选择等方面受到严格限制；半导体传感器探测利用半导体材料的亲性吸收的特性，来对物质进行定性或定量分析的方法。根据红氟化物吸附特性，气体浓度变化引起材料电阻率变化来实现外理论，许多化合物分子在红外波段都有一定的吸收峰，吸收SF6气体浓度的检测，缺点是精度低、稳定性差；气压表测量峰的强弱及所在波长由分子本身的结构决定，气体分子的吸收法是利用气压表测量SF峰主要分布在1μm～

7、25μm波长的红外区[4]6气体的压力，实现对SF6气体泄漏的监，如SF6气体在测，受环境温度影响大，只在泄漏明显的情况下才起作用，而10.55μm有很强的吸收峰。当红外光通过气体时，气体分子且还需要人工巡检；密度继电器为机械装置，抗振性能差，精吸收光能量，在相应的波长处就会产生光强衰减，而衰减程度度不高，不能实时反映安全值以上的气体微量泄漏[2]。与气体浓度的高低有关，其关系服从Lamber-Beer定律。基于以上几种