CN112665647A - 基于ZigBee的电网变压器远程在线监控*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，包括数据采集部分，无线数据传输部分以及上位机监控部分；数据采集部分用于对相应的变压器各状态信息进行数据采集；无线数据传输部分在无线网络中经路由节点传输至主节点，再由主节点汇聚后最终通过串口发送至上位机监控部分；上位机监控部分通过串口接收主节点上传的各组状态数据，在上位机监测界面进行显示。该***对变压器绕组温度、局部放电、高压套管电流以及油中溶解气等参量的实时监控，根据实时监测到的数据还可以及时预测设备可能的故障，防患于未然，减小设备故障带来的各项损失。

Description

基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***

技术领域

本发明涉及一种电网变压器远程在线监控***，尤其涉及一种基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***。

背景技术

变压器是电力***的重要设备之一，在输电、供电等各个环节离不开变压器。通常变压器都是安装在野外且较为分散，一旦出现问题很难及时发现并维修，这会造成一定程度的经济损失，

早期我国电力***采用了变压器“定期检修”的方式，通过定期预防性试验，判断变压器的各项运行指标是否正常，并根据指标的变换趋势预测变电器潜在的故障，从而减少变压器的故障率。但是定期检修也不可避免地存在诸多不足，一方面，检修周期的制定过于死板，无论变压器运行状态是好是坏，到预定的检修周期就检修，这样势必导致部分状态良好，不需要检修的变压器也被检修，极易带来各项资源的浪费。更为严重的是，大修会延长变压器内部暴露在空气中的时间，大大增加空气中的潮气和灰尘进入变巧器的可能性，可能会引起新的隐患，因此反而可能导致大修之后，变压器在绝缘水平不升反降，违背了定期检修的目的。另一方面，定期检修是在离线停电状态下进行，并不能准确表征现场工作中的变压器绝缘性能和工作状况。

发明内容

本发明的目的是：建立完整的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，能够采集到变压器实时更新的数据，并实现变压器与诊断评估平台的数据通信，完成简单的运行状态评估。

本发明的技术方案如下：

基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，包括：数据采集部分；

无线数据传输部分；以及上位机监控部分；

所述数据采集部分包括布置于变电站监测区域内的多组监测单元，用于对相应的变压器各状态信息进行数据采集；每一组监测单元按照状态信息类型包括局部放电信号监测单元、气体含量比例监测单元、高压套管监测单元和绕组温度监测单元；

所述无线数据传输部分基于ZigBee技术的组网，包括主节点、路由节点和与所述多组监测单元一一对应的终端节点；所述终端节点与相应一组监测单元通过电路连接获取该组状态数据，在无线网络中经路由节点传输至主节点，再由主节点汇聚后最终通过串口发送至上位机监控部分；

所述上位机监控部分通过串口接收主节点上传的各组状态数据，在上位机监测界面进行显示。

较佳的，所述局部放电信号监测单元采用超声波传感器，固定在变压器油箱壁上；超声波传感器通带为70-150kHZ。

较佳的，所述气体含量比例监测单元采用光纤气体传感器，通过油气分离器经固定连接件安装在变压器油路中，使流动的油直接接触光纤气体传感器的探头。

较佳的，所述高压套管监测单元采用电压及电流传感器，用于获得被试套管和参***的相对介损差值和电容量比值。

较佳的，所述绕组温度监测单元采用光纤光栅温度传感器，直接安装在变压器绕组热点上。

较佳的，所述终端节点包括供电模块、CPU、存储器、天线和射频收发器，其中CPU通过I/O接口与同一组的多种监测单元连接，将获取的状态数据存入所述存储器中，并经天线和射频收发器进入所述无线网络。

较佳的，所述终端节点采用芯片CC2530。

较佳的，所述主节点采用嵌入式芯片STC89C51，利用串口转换芯片SP3232实现与上位机监控部分的数据通讯。

较佳的，所述上位机监控部分基于MATLAB的GUI，以图形的方式在上位机监测界面显示主节点上传的各组状态数据。

较佳的，所述上位机监控部分还设置有故障判断模块以及报警模块，用于将故障状况及时准确通知相关人员，同时将报警信息存储于数据库中。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

1、本发明采用数据采集部分采集到变压器设备实时所得的数据，采用无线数据传输部分对所得的实时数据进行传输至上位机监控部分，根据实时所得数据，对设备运行状态进行评估，实时监测设备是否出现异常，若出现异常及时进行设备的控制与检修；另外，根据实时监测到的数据还可以及时预测设备可能的故障，防患于未然，减小设备故障带来的各项损失。

2、本发明提出一种基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，完成了无线传感器网络的结构搭建和传感器选型、无线传输芯片选型等，该***主要包括传感器数据采集、ZigBee无线数据传输以及基于MATLAB的数据监控汇总平台。该***功能完整，可以实现对变压器绕组温度、局部放电、高压套管电流以及油中溶解气等参量的实时监控，对变压器状态在线监测领域具有一定参考价值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***总体结构示意图；

图2是局部放电超声波监测***示意图；

图3是油中气体光纤监测***示意图；

图4是高压套管数据采集过程示意图；

图5是光纤光栅测温***结构图；

图6是绕组温度数据采集过程示意图；

图7是CC253芯片连接示意图；

图8是CC2530数据发送、接收流程图；

图9是变压器监测***流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

目前，国内外在对电网出现异常进行分析时往往集中在电网本身，而对电力设备故障的研究较少。电力设备的健康状况直接影响电网是否能够稳定运行，尤其是变压器等大型输变电设备对电网的运行状况至关重要。

图1是基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***总体结构示意图，如图1所示，本发明的技术方案如下：

基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，包括：数据采集部分；无线数据传输部分；以及上位机监控部分；所述数据采集部分包括布置于变电站监测区域内的多组监测单元，用于对相应的变压器各状态信息进行数据采集；每一组监测单元按照状态信息类型包括局部放电信号监测单元、气体含量比例监测单元、高压套管监测单元和绕组温度监测单元；所述无线数据传输部分基于ZigBee技术的组网，包括主节点、路由节点和与所述多组监测单元一一对应的终端节点；所述终端节点与相应一组监测单元通过电路连接获取该组状态数据，在无线网络中经路由节点传输至主节点，再由主节点汇聚后最终通过串口发送至上位机监控部分；所述上位机监控部分通过串口接收主节点上传的各组状态数据，在上位机监测界面进行显示。

需要说明的是：数据采集部分主要是通过节点完成变压器状态数据的采集。要实现电力变压器长时间的稳定运行，必须实时对变压器运行状态进行监测。针对其运行过程中可能产生的各种故障的表征参量，其次考虑到各项技术指标的数据来源在技术上易于获得，综合以上，本次变压器信息采集***设计选择以下四种监控参量：

第一参量：局部放电信号监测：局部放电主要是变压器以及其他高压电气设备在高电压的作用下，其内部绝缘发生的放电，局部放电会对变压器绝缘材料产生较大的破坏作用，运行中的变压器，内部绝缘的老化与破坏通常是从局部放电现象开始的。

第二参量：气体含量比例监测：变压器存在局部过热或局部放电时，故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分子烃类气体(如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等)和其他气体(如H2、CO等)。上述每种气体在油中的浓度和油中可燃气体的总浓度(TCG)均可作为变压器设备内部故障诊断的指标。

第三参量：高压套管监测：套管是电力设备(如变压器、电抗器等)内部的高、低压引线引到油箱外部的出线装置。高压套管绝缘性能的好坏可以由套管内部绝缘体的介质损耗、末屏等效电容和末屏泄漏电流来判定。

第四参量：绕组温度监测：电力变压器的寿命与绕组温升有密切联系，绕组温度异常通常是变压器故障的重要表现之一，所以需要对变压器绕组温升进行在线监测。主要考虑到变压器在额定负载或超负载情况下运行时，变压器绕组温升是否超过限定值作为故障判断的重要条件。

无线数据传输部分，这部分主要是实现将从节点能采集到的变压器数据通过无线网络传送到主节点，再由主节点汇聚后最终通过串口发送至上位机以达到监测的目的，并且可以通过路由器节点的布置来扩展通信距离，从而扩大无线传感器网络的覆盖范围。

变压器监测设备通常同变压器一并架设在野外且变压器监测中需要研究的参量较多，那么监测设备需要具有低能耗和相当大的可扩展网络性，相比与其他无线通信技术，Zigbee无线通信技术ZigBee具有以下优点：

(1)低功耗：工作模式下，信号的收发时间很短，在非工作模式情况下，ZigBee的节点处于休眠状态，这使得ZigBee节点非常省电。ZigBee节点的电池工作时间通常可以长达6个月到2年，甚至可以超过十年。相比较蓝牙仅能工作数周，WIFI仅可工作数小时，ZigBee技术有着明显优势。

(2)低成本：通过大幅简化协议，降低了对节点存储和计算能力的要求。根据研究以8051的8位微控制器测算，全功能设备需要32K的代码，精简功能只需要4KB的代码，而且ZigBee协议专利免费。

(3)网络容量大：一个ZigBee的网络节点最多包括有255个ZigBee网络节点，其中有一个是主控(Master)设备，其余则是从属(Slove)设备。若是通过网络协调器(NetworkCoordinator)，整个网络可以支持超过64000个ZigBee网络节点，再加上各个网络协调器可以相互连接，整个ZigBee的网络节点的数目将是十分可观。

基于MATLAB的GUI上位机监控部分，这部分功能主要是将通过串口接收网络传送过来的数据，以图形的方式用上位机监测界面直观地显示出来，将故障状况及时准确通知相关人员，并将报警信息存储于数据库中，以便值班人员采取相应的保障措施。

在变压器远程监测过程中，要实现设备现场与数据处理中心的数据通信，必须搭建合理的网络通信架构，可以应用无线传感网络技术实现变电站内变压器运行状态信息采集。该***要求部署传感器节点使其在变电站监测区域内构成无线传感器网络，由终端节点完成运行状态中的变压器数据的实时采集，通过搭建的无线传感器网络将采集到的数据传送给监控中心。无线传感网络主要包括基于终端节点的数据采集部分和基于ZigBee组网的无线传输部分。

基于传感器终端节点的变压器数据采集部分，主要利用终端节点的设置通过传感器对变压器的各状态信息量进行采集，包括绕组温度、局部放电量、油中气等变压器运行状态相关的多种数据，并将采集到的数据以数据帧的方式发送给上层网络[19]，终端节点可以根据所采集变压器信号的不同来配置不同的传感器，实现运行中变压器的多状态量数据信息的采集。

其中采集数据的传感器均采用上一节中选定的传感器种类。

基于ZigBee技术的组网、无线数据传输部分，这部分主要是实现将终端节点能采集到的变压器数据通过无线网络传送到协调器节点，再由协调器节点汇聚后最终通过串口发送至上位机以达到监测的目的，并且可以通过路由器节点的布置来扩展通信距离，从而扩大无线传感器网络的覆盖范围。

较佳的，所述局部放电信号监测单元采用超声波传感器，固定在变压器油箱壁上；超声波传感器通带为70-150kHZ。

局部放电监测——超声波传感器：局部放电是指变压器、互感器以及其他一些高压电气设备在高电压的作用下，其内部绝缘发生的放电现象。传统的局放监测方法为脉冲电流法，脉冲电流法是局部放电研究的基础，但是电脉冲信号在现场检测时会有很大的干扰，很难正确得到放电信号，另外还存在在线结果与离线结果的等效性等问题。而新型的超声波传感器就完美的规避了这些问题。首先超声波传感器抗电磁干扰能力强，目前采用的超声波局部放电检测法是利用超声波传感器在电力设备的外壳部分进行检测。由于电力设备在运行过程中存在着较强的电磁干扰，而超声波检测是非电检测方法，其检测频段可以有效躲开电磁干扰，取得更好的检测效果。其次，超声波传感器可以实现放电定位，确定局部放电位置既可以为设备缺陷的诊断提供有效的数据参考，也可以减少检修时间。同时超声波信号在传播过程中具有很强的方向性，能量集中，因此在检测过程中易于得到定向而集中的波束，从而方便进行定位。根据超声波信号传播途径的不同，超声波局部放电检测可分为接触式检测和非接触式检测。接触式超声波检测主要用于检测如GIS、变压器等设备外壳表面的超声波信号，而非接触式超声波检测可用于检测开关柜、配电线路等设备。

目前市面上已有比较成熟的定位***。对于局部放电问题的监测采用压电式超声波传感器，因为该传感器既具有很好的抗干扰性同时具备定位的能力，可以实现监测局放并且对其放电发生位置进行准确定位。通常采用固定在变压器油箱壁上的超声传感器接收变压器内部局放产生的超声波，从而来检测局放的大小和位置。工程上采用的为压电式超声波传感器，选用的频率范围为70-150kHz，目的是为了避开铁心的磁噪声和变压器的机械振动噪声。超声检测法主要用于定性判断是否有局放信号，结合电脉冲信号或直接利用超声信号对局放源进行物理定位。

当变压器内部发生局部放电时，有超声波放出，因此根据接受到的信号波形及频谱分析就可确定是否发生了局放并对局放源进行定位。局部放电数据采集***包括超声波信号获取、前置放大、滤波、主级放大以及A/D转换几个部分构成。变压器的局部放电信号的频谱较宽，通常40kHz-130kHZ上均有分布看，并且起伏较大，超高压大型变压的局放信号中心频率为148kHz。本次采用的超声波传感器通带为70-150kHZ。局放超声定位***是在强背景噪声下的微弱信号检测***，如图2所示，所以必须增加高敏度低噪声的放大、滤波模块。将耦合变压器与前置放大器的输入级匹配，前置放大直接组合在传感器里，采用光纤模拟传送电信号的方法，在前置放大与主放大滤波器之间加人光电转换设备，而用光纤传送局放信号，理论上讲可以传送任意长的距离。在主级放大前端采用二级滤波结构对前放信号进一步放大，数据采集子***主要完成局放声信号的A/D变换，同时提供一个D/A输出端口，可以用示波器实时观察A/D变换后存储的局放信号，以达到动态监测的目的。

较佳的，所述气体含量比例监测单元采用光纤气体传感器，通过油气分离器经固定连接件安装在变压器油路中，使流动的油直接接触光纤气体传感器的探头。

油中气体监测——光纤气体传感器：变压器存在局部过热或局部放电时，故障部位的绝缘油或固体绝缘物将会分解出小分子烃类气体(如CH4、C2H6、C2H4、C2H2等)和其他气体(如H2、CO等)。上述每种气体在油中的浓度和油中可燃气体的总浓度(TCG)均可作为变压器设备内部故障诊断的指标，变压器内部故障不同，产生的气体既有相同也有不同。一般认为对于判断变压器故障有特定意义的主要气体有：H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、O2、N2等。经过以上分析，变压器内故障状态、程度、危害等情况可以从由其造成的气体释放的组成、含量和产气速率进行分析和诊断。

对于变压器油中气的监测采用光纤气体传感器，利用气体在石英光纤透射窗口内的吸收峰，测量因气体吸收产生而的光强衰减，可以得到气体的浓度。通过标定吸收峰的位置，可进一步对气体的种类进行识别。气体组分特征随着故障类型、故障能量及其涉及的绝缘材料的不同而不同，对油中溶解气体数据信息进行收集时，首先采用油气分离器通过连接件(法兰或螺纹形式)安装在设备油流动好的位置，使流动的油直接接触渗透膜，溶解在油中的故障特征气体经过渗透膜实现油气分离后，进入气室作用在光纤气体传感器上，气体传感器将气室内气体浓度值转换成电信号，经过放大传递到主模块上得到数据信号。其过程如图3所示。

较佳的，所述高压套管监测单元采用电压及电流传感器，用于获得被试套管和参***的相对介损差值和电容量比值。

高压套管漏电监测——电压电流传感器：变压器高压套管通常采用电容均压方式的绝缘结构，介质损耗tanδ及电容量是衡量变压器高压套管绝缘性能优劣最直接、有效的参数，在设备的运行过程中准确监测变压器高压套管介损和电容量的大小尤为重要。首先从高压套管末屏接地线上，利用电流传感器获取原始电流信号，并转化为电压信号，同时从电压互感器(PT)的二次端子箱获取基准电压信号，将两个电压信号经过滤波、放大和整形处理后，利用以快速傅里叶变换为核心的纯数学方法，通过谐波分析来准确求取两个电流信号基波分量的相位差，从而获得被试套管和参***的相对介损差值和电容量比值。其过程如图4所示。

较佳的，所述绕组温度监测单元采用光纤光栅温度传感器，直接安装在变压器绕组热点上。

绕组测温传感器——光栅光纤温度传感器：变压器内部是一个高压强磁场的环境，如采用传统的温度传感器经由金属导线传输电信号实现测量，那么油箱中传感器导线与绕组间的电势差会使变压器绝缘油击穿。目前在变压器绕组温度的监测中，工程上主要采用直接测量法，将测温传感器探头植入绕组附近，这样便可以较准确地得到绕组的温度分布情况，从理论上分析，这种测温方法的结果应该较为准确，但是考虑到变压器内部的封闭性，植入变压器绕组中的传感器探头可能会破坏其结构，影响绝缘性，进一步影响变压器的正常运行，所以这种直接测温法对传感器和变压器的结构设计要求较高。通常情况下也会采用绕组温度表来监测变压器绕组温度，在油温表的基础上配备一台电流匹配器和电热元件，通过温度叠加来反映变压器绕组温度。这种测温方法简单，但误差大。光纤技术的引入为测量变压器绕组的温度提供了很好的一个途径。在变压器绕组直接埋设光纤传感器，当传感器温度发生变化时，光的一些物理参数会随之改变，所以我们可以对光进行调制得到测温探头周围的温度分布情况，光的调制有很多种类比如波长调制、振幅调制、频率及相位调制等，所以根据不同的调制方法，就产生了基于光纤的不同测温传感器。但是每种调制方法都有其优势和缺点，因此其应用场合也有较大区别。

在众多类型的光纤传感器中性能最优的是光纤光栅温度传感器，其结构如图5所示，由于这种温度传感器的感温装置是光栅，当外界的被测量温度、应力等改变时都会导致反射光的中心波长发生变化。由于光纤光栅对被感测信息用波长编码，而波长是一种绝对参量，它不会受到光源功率波动以及光纤弯曲等因素引起的***损耗的影响，因而光纤光栅传感器具有非常好的可靠性和稳定性。将光纤安装在绕组热点上，受温度影响，光纤光栅的反射波长发生移动，波长的移动与温度变化成线性关系，则可以得到测点温度。光栅是通过紫外光技术写入光纤中的，所以传感器探头实际上就是光纤，非常容易安装。总体来说，光纤光栅温度传感器相比于其他类型的传感器，优势明显，由于不需要在现场进行供电，所以变压器周围的强电磁干扰不会影响温度的测量，测量的分辨率和精度高，响应速度很快，可以长时间的放置于腐蚀性强、高湿度、高温度的测温环境中，线路损耗和光源衰减也不会造成影响，传感器也可以实现分布式布置，实现多点测量，可以适配变压器分散在野外的监控需求。

光栅温度测量通过锯齿波控制滤波器上的压电体使其反复扫描自由光谱范围，当滤波器的波长和光纤光栅传感器的中心波长相吻合时，光电探测器中将会探测到从光纤光栅传感器中反射回来的光，数据采集卡采集光电探测器中的电压值，外来输入信号经温度传感器转化为电压信号，经信号调理电路调整为标准信号范围，然后经A/D转换电路变为数字信号，如图6所示。

较佳的，所述终端节点包括供电模块、CPU、存储器、天线和射频收发器，其中CPU通过I/O接口与同一组的多种监测单元连接，将获取的状态数据存入所述存储器中，并经天线和射频收发器进入所述无线网络。

较佳的，所述终端节点采用芯片CC2530。

较佳的，所述主节点采用嵌入式芯片STC89C51，利用串口转换芯片SP3232实现与上位机监控部分的数据通讯。

ZigBee芯片采用CC2530，通过该芯片及其***电路可以实现与终端节点相连，即实现与传感器的连接，将传感器一端直接与ZigBee的终端节点通过电路相连，另一端嵌入安装在变压器的箱体内或与相应监测部位的变压器箱体相连接。根据实际检测的需要针对不同的应用来配置不同类型的传感器，如温度、气体传感器等等。网络协调器采用嵌入式技术和Zigbee通信模块，协调器节点接收和存储终端节点发送来的变压器数据信息，通过嵌入式芯片STC89C51的微处理器进行简单数据处理，然后利用串口转换芯片SP3232实现与PC机的数据通讯，以达到无线传感器网络与PC机(监控中心)的互联。芯片连接图如图7所示，数据发送和接收过程如图8所示。

较佳的，所述上位机监控部分基于MATLAB的GUI，以图形的方式在上位机监测界面显示主节点上传的各组状态数据。

采用MATLAB设计用户实时监测***，MATLAB的开发环境具有拖放式的用户界面库，用户可以通过拖放控件配置板中的控件来方便、快捷的设计出非常专业的界面。它拥有数以千计的内置函数，通过函数配置板以拖放的方式可以很方便的快速创建应用程序。其内置的采集、分析和显示工具，使得它可以轻松地与任何测量硬件相连接，通过超过500个内置函数，无需考虑复杂的底层算法就可以从采集的数据中提取有效信息，分析测量结果和对信号进行处理，并且可以通过形象化的显示工具将数据直观的显示出来。

监测界面的设计采用了模块化的设计思路，应用MATLAB软件分别对各个子界面进行设计，创建并生成相对应的程序，最后将这些模块的子程序连接起来就完成整个监测界面的设计，监测界面的设计主要包括了：登陆界面的设计、启动界面的设计、主界面的设计以及变压器监测功能界面的设计和编程。其中由于数据与上位机的通信是通过GUI显示的，因此监测***的串口通信程序也由MATLAB进行编写。变压器监测***流程如图9所示。

较佳的，所述上位机监控部分还设置有故障判断模块以及报警模块，用于将故障状况及时准确通知相关人员，同时将报警信息存储于数据库中。需要说明的是：在电力设备故障发生前及时发现并进行维修，提高运行设备的可靠性能够提高电网运行的运行性能。设备的运行状态能够直接反应其健康状况，如果设备出现异常，相应的运行参数则与正常运行时相比有明显不同。不断发展的状态监测技术为掌握电气设备的运行状态提供了可能，使我们能够克服传统的检修方式的检修不足或检修过剩的缺点，提高设备的可靠性。因此，我们应该根据设备状态监测所得数据，对设备运行状态进行评估，在监测数据出现异常时提高警惕，对设备加以分析，预测设备的可能故障，对设备进行控制或检修，防患于未然，减小设备故障带来的损失。

综上，变压器监控***功能包括：变压器运行状态数据实时显示功能、数据实时保存功能、异常状态报警功能、历史数据的查询功能。该***可以实现各参量数据的监控功能(例如温度监控、局放监控等)。实时显示参数的变化趋势，将接受到的数据信息动态的显示在监控平台的坐标图中，可以看到实时波形的更新变化，并在数据异常时进行警示与报警，提示工作人员可能出现温度过高或可燃气体含量变动等情况，由人员可以结合该报警情况设计针对性的检修方案。同时该平台可以对数据进行实时保存，也可以调取历史的监控数据进行比对，以方便工作人员进行按需检修的安排。

变压器故障通常会造成电力***中断，从而产生巨大的经济损失和社会影响。本发明提出一种基于ZigBee无线通信技术的变压器状态监测***，完成了无线传感器网络的结构搭建和传感器选型、无线传输芯片选型等，该***主要包括传感器数据采集、ZigBee无线数据传输以及基于MATLAB的数据监控汇总平台。该***功能完整，可以实现对变压器绕组温度、局部放电、高压套管电流以及油中溶解气等参量的实时监控，对变压器状态在线监测领域具有一定参考价值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于，包括：

数据采集部分；

无线数据传输部分；

以及上位机监控部分；

所述数据采集部分包括布置于变电站监测区域内的多组监测单元，用于对相应的变压器各状态信息进行数据采集；每一组监测单元按照状态信息类型包括局部放电信号监测单元、气体含量比例监测单元、高压套管监测单元和绕组温度监测单元；

所述无线数据传输部分基于ZigBee技术的组网，包括主节点、路由节点和与所述多组监测单元一一对应的终端节点；所述终端节点与相应一组监测单元通过电路连接获取该组状态数据，在无线网络中经路由节点传输至主节点，再由主节点汇聚后最终通过串口发送至上位机监控部分；

所述上位机监控部分通过串口接收主节点上传的各组状态数据，在上位机监测界面进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述局部放电信号监测单元采用超声波传感器，固定在变压器油箱壁上；超声波传感器通带为70-150kHZ。

3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述气体含量比例监测单元采用光纤气体传感器，通过油气分离器经固定连接件安装在变压器油路中，使流动的油直接接触光纤气体传感器的探头。

4.根据权利要求1所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述高压套管监测单元采用电压及电流传感器，用于获得被试套管和参***的相对介损差值和电容量比值。

5.根据权利要求1所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述绕组温度监测单元采用光纤光栅温度传感器，直接安装在变压器绕组热点上。

6.根据权利要求1所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述终端节点包括供电模块、CPU、存储器、天线和射频收发器，其中CPU通过I/O接口与同一组的多种监测单元连接，将获取的状态数据存入所述存储器中，并经天线和射频收发器进入所述无线网络。

7.根据权利要求6所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述终端节点采用芯片CC2530。

8.根据权利要求6所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述主节点采用嵌入式芯片STC89C51，利用串口转换芯片SP3232实现与上位机监控部分的数据通讯。

9.根据权利要求1所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述上位机监控部分基于MATLAB的GUI，以图形的方式在上位机监测界面显示主节点上传的各组状态数据。

10.根据权利要求9所述的基于ZigBee的电网变压器远程在线监控***，其特征在于：所述上位机监控部分还设置有故障判断模块以及报警模块，用于将故障状况及时准确通知相关人员，同时将报警信息存储于数据库中。

Images