基于混沌时间序列的变电站无线测温装置预测预警研究

论文摘要

随着国民经济的快速发展,人们对电力的需求和依赖性日益提高,由于变电站设备老化、负荷过大等现象都可能引起设备温度过高,进而引发火灾、爆炸现象,不仅严重影响变电站的安全生产和用户的用电需求,而且严重威胁着城市的公共安全,还会给供电用户带来巨大经济损失。因此,对变电站设备温度进行实时监测并进行预警研究是很有必要的。当前对变电站设备的温度检测,无论是红外探测枪逐点测温还是光纤测温,都存在一定的弊端。红外探测枪逐点测温的方式经常出现漏测、误报现象,并且高电压、强辐射环境有害工作人员健康;光纤测温则存在布线困难、工程复杂、投资大等问题。因此,本文充分利用无线资源,开发了变电站无线自动测温预警系统,不仅节省人力物力,成本低,而且安装维护简单,同时可实现设备监测温度的数据存储分析和预测预警。本文运用智能温度传感器DS18B20、超低功耗单片机MSP430以及智能数传模块CC1020,首次提出多个温度传感器共用一个单片机和一个智能数传模块(“一带多”)的无线测温节点装置的设计方案,大量减小收发芯片和单片机的数量,不仅减小体积,同时功耗低。从而开发出了低功耗、高性能的无线测温新节点装置。本文还首次以混沌理论为基础,对变电站设备检测到的温度进行混沌分析,首先验证了设备温度数据时间序列的混沌性,从而利用混沌时间序列理论,结合神经网络分析计算方法,对变电站无线测温装置检测到的节点温度进行数据挖掘,找到设备温度变化的内在联系,进而预测出变电站设备温度的未来变化,及时发现设备隐患,及时实现对设备安全的预测预警。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 变电站测温预警的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 “一带多”无线测温装置节点设计
• 2.1 硬件组成
• 2.1.1 单片机
• 2.1.2 温度传感器
• 2.1.3 无线收发模块
• 2.1.4 电源管理芯片
• 2.2 “一带多”无线测温装置节点设计
• 第三章 基于混沌时间序列的设备温度预测
• 3.1 时间序列分析
• 3.2 混沌时间序列
• 3.3 混沌识别
• 3.3.1 关联维数
• 3.3.2 最大Lyapunov 指数
• 3.4 相空间重构
• 3.4.1 延迟时间的确定
• 3.4.2 嵌入维数的确定
• 3.5 混沌时间序列预测
• 3.5.1 基于RBF 神经网络的混沌时间序列预测
• 3.5.2 预测结果仿真及分析
• 第四章 变电站设备温度预警系统
• 4.1 多线程串行通信
• 4.1.1 多线程技术
• 4.1.2 串行通信对线程同步的要求
• 4.1.3 重叠I/O 方式串口通信实现温度预警系统
• 4.2 温度预警系统
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢