高压线路故障监测与告警系统

论文摘要

10kV配电线路是电力系统的重要组成部分，实际运行的电力线路多为架空线路，造价低，可靠性较差，容易受到恶劣天气影响和人为破坏。10kV配网线路供电半径大，一旦发生故障，将导致停电范围大、时间长，需要电力工作人员到现场采用分段、逐段、逐杆塔检查等传统方法进行排查，耗费大量人力和物力。随着电子技术、通讯技术、计算机网络技术在配电线路中的广泛应用，对线路运行状态的监控以及故障的自动诊断，已成为电力系统自动化发展的趋势。本课题通过分析无线信道的特性以及比较几种无线通信技术的特点，应用故障检测技术、低功耗无线通信技术以及GPRS技术来实现高压线路故障的监测与告警，针对高压线路实际架设的特点以及线路的网络拓扑特性，提出合适的无线传输网络拓扑结构。系统通过无线传输方式将故障指示器监测到的实时线路运行信息传送到电力监控主机。无线传输分成从线路上的采集节点到地面的中继节点的纵向传输以及从中继节点到最后一个中继节点(即集中器节点)的横向传输。纵向传输部分采用低功耗单片机PIC16F690以及无线射频芯片CC2500，把监测到的线路运行信息从采集节点传送到地面上的中继节点。横向传输部分采用内嵌51内核的无线射频芯片CC1110，把线路运行信息通过中继节点的转发传送给集中器节点。集中器节点通过GPRS将线路运行信息传送给电力监控主机。通过对系统各模块的测试表明，通信的距离、可靠性以及各个节点的功耗等均满足实际要求，达到了预期的设计目标。当线路运行正常时，系统可以实时、快速地将线路的运行信息通过无线传输方式传送给电力监控主机。一旦发生故障，监控中心的工作人员可以通过主站软件对上报数据进行查询，统计和分析，确定故障发生区段，引导维护人员迅速准确地找到故障点，提高工作效率，减轻工作人员的劳动强度。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.3 课题来源和主要研究工作
• 1.4 本文的结构安排
• 第二章 相关理论和技术
• 2.1 故障指示器
• 2.1.1 短路故障检测原理
• 2.1.2 接地故障检测原理
• 2.2 无线信道
• 2.2.1 噪声
• 2.2.2 自由空间传播损耗
• 2.2.3 大气对微波传输的影响
• 2.3 无线通信技术
• 2.3.1 ISM 开放频段
• 2.3.2 无线拓扑结构
• 2.3.3 无线通信技术
• 2.4 数字调制技术
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 系统设计目标
• 3.2 功能要求和性能指标
• 3.3 系统总体设计
• 3.3.1 系统组成
• 3.3.2 系统工作原理
• 3.3.3 网络拓扑选择
• 3.3.4 系统硬件选择方案
• 3.3.5 软件开发工具
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 纵向通信模块
• 4.1.1 PIC16F690 单片机介绍
• 4.1.2 CC2500 射频芯片介绍
• 4.1.3 PIC16F690 和 CC2500 硬件连接方案
• 4.2 横向通信模块
• 4.2.1 CC1110 射频芯片介绍
• 4.3 系统硬件总体设计
• 4.3.1 节点的硬件设计
• 4.3.2 供电方式
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 纵向通信软件设计
• 5.1.1 PIC16F690 与 CC2500 初始化配置
• 5.1.2 EEPORM 数据存储器操作
• 5.1.3 CCA 信道检测
• 5.1.4 WOR 功能
• 5.1.5 节点软件设计
• 5.2 横向通信软件设计
• 5.2.1 CC1110 初始化配置
• 5.2.2 Flash 存储器操作
• 5.2.3 节点软件设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统测试与分析
• 6.1 无线通信模块的测试与实验
• 6.1.1 通信距离测试
• 6.1.2 通信网络实验
• 6.2 节点功耗测试
• 6.3 系统在线运行测试
• 6.4 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 附录一 采集节点和通信模块实物图
• 致谢
• 个人简历，在学期间的研究成果及发表的学术论文