架空输电线路无线监测系统研究

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1、架空输电线路无线监测系统研究党倩国网甘肃省电力公司信息通信公司为实现架空输电线路的自动监测，优化设计了一种架空输电线路无线监测系统。该系统可实时监测架空输电线路中的温度、湿度、风速、拉力等参数，并通过多跳的方式将数据传输到监控屮心和云服务器。基于Zigbee技术，组建丫链式无线传感器网络;蘿于CC2530芯片，设计了无线传感器节点;使用放大电路，将最大监测风速降至40m/s,提高了测量精度;利用仪表放大器，设计了拉力传感器信号调理电路，并采用太阳能电池板供电。测试结果表明，该系统能够实现架空输电线路参数的监测，也可应用于其他类似场合的环境

2、监测。关键词：Zigbee;架空输电线路;链式网络;无线传感器网络;温度;湿度;风速;拉一旦输电线路出现故障，就会大面积影响居民用电，甚至会造成严重的经济损失111。因此，它对安全性的要求非常高。由于架空输电线路常年暴露在外界环境之下，很容易受到外界影响而出现故障，因此，需要对其进行长期监测。然而，电网输电线路一般相隔距离远、所处环境恶劣，不适合长期采用人工监测。为了解决该问题，设计了一种基于Zigbee的架空输电线路参数监测系统。该系统将无线传感器网络技术应用到输电线路监测中，能实吋监测架空输电线路中的温度、湿度、风速、拉力等参数，从而

3、帮助监控人员提前排查安全隐患。1系统设计架空输电线路一般通过双回路塔架设到空中，呈“长蛇”状。由于大部分线路处于城市郊区或者山区，距离监测站非常远U1，因此必须选取传输距离远、能够逐级传递信号的无线传感器通信网络进行信号传递。作为电力物联网建设项目的前期工作，本文主要对架空输电线路中的温度、湿度、风速、拉力等重要参数进行监测。1.1无线传感器网络协议目前，无线网络领域常用的传输协议有WiFi、蓝牙和Zigbee，三者都工作在2.4GHz频段。WiFi采用IEEE802.11标准，其优点是传输速度快、覆盖范围广、技术较成熟;但其功耗大、组网

4、能力低，不便于电池供电的设备使用。蓝牙是无线数据和语音传输的开放式标准，传输速率中等，安全性高;其缺点是传输距离短。21;1）恍采用1666802.15.4标准，是一种低速率、低功耗的传输协议，安全性高，可通过在多个节点之间多跳来实现远距离通信U1。本系统传输距离远，传感器节点较多，耍求能易于扩展;但传输数据量较小，对速率要求不高。因此，木系统采用Zigbee无线传输协议。1.2系统架构设计架空输电线路参数监测系统架构如图1所示。该系统可以分为3个部分:架空输电线路监测区、本地监测区、远程监测区U1。图1系统架构图Fig.1Archite

5、ctureofthesystem无线传感器网络部署在架空输电线路监测区，可监测输电线路中的温度、湿度、风速、拉力等参数。由于架空输电线路呈“长蛇”状，距离监测站非常远，必须利用Zigbee技术的多跳功能，逐级传递到汇聚节点。因此，每个无线传感器节点都具有路由功能££。无线传感器节点配备4种传感器，监测输电线路两端的拉力及双回路塔周围的温度、湿度和风速信息。每个节点采集到数据之后，将这些数据进行组装并朝靠近汇聚节点的方向转发到下一个节点。下一个节点接收到该节点数据后，继续沿着该方向转发，直至将数据转发到汇聚节点。本地监测区指负责该条输电线路

6、运营工作的管理屮心。在该区域部署了1个汇聚节点、1台本地服务器和监控系统m。汇聚节点接收到各个无线传感器节点的数据之后，通过RS-232串口转发到本地服务器。本地服务器（可采用通用计算机）接收到数据之后，通过Internet将这些数据上传到云端服务器。木地监测界面为LED显示屏，用VGA接口连接到本地服务器，并通过访问位于云端服务器的监测网站来实现本地监测。为了实现电力系统监测数据的整合，本文将采集到的数据通过本地服务器上传到云服务器，并提供远程访问功能。云服务器上设有SQLServer2000数据库和架空输电线路监测网站。云服务器通过I

7、nternet接收木地服务器上的监测数据，对数据进行解析，并将监测结果存入数据库。监测网站读取实吋监测数据和历史监测数据，并将分析结果显示到网页上。远程用户可通过GPRS或Internet远程访问该网站，从而在任意吋间、地点获取架空输电线路的监测数据。本文的无线传感器节点硬件基于H公司生产的CC2530处理器芯片设计;软件在IAREmbeddedWorkbench集成环境卜‘开发;本地服务器采用普通计算机;位于云服务器上的网站基于Django网络框架，采用Python语言、HTML语言和JavaScript语言设计;数据库采用SQLSer

8、ver2000管理系统设计。在每一座双回路塔上，安装有1个无线传感器节点。但架空输电线路的2座双回路塔之间的距离一般为40~1000m,超出了Zigbee节点的通信距离。为了保证通信链路正常，