馬新惠，林美玲，潘科

（1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司培訓(xùn)與評價中心；2.貴州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽 550000）

隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，變電站直流電源的負載設(shè)備急劇增加，直流電源一旦發(fā)生故障，將中斷變電站的繼電保護、電力通訊、調(diào)度自動化、信息網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)的正常運行。為了避免因直流設(shè)備故障而造成事故，對直流電源設(shè)備進行工況遠程在線監(jiān)測分析，十分有必要。本文針對直流電源的在線監(jiān)測，采用無線傳感器進行遙測，將實時掌握變電站直流電源設(shè)備的運行工況，加強了變電站直流系統(tǒng)設(shè)備的預(yù)檢預(yù)修工作，提高了變電站直流電源設(shè)備的運行管理水平，保障了變電站保護、通訊、調(diào)度自動化等系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，避免了因直流設(shè)備故障而造成事故。系統(tǒng)在投運后變電站直流電源系統(tǒng)故障將明顯下降，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，將會大大提高變電站的安全穩(wěn)定運行水平。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計

變電站直流電源監(jiān)測系統(tǒng)主要由無線傳感器節(jié)點、無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和在線監(jiān)控中心3 部分組成，其遙測系統(tǒng)圖如圖1 所示。

圖1 變電站直流電源無線遙測系統(tǒng)圖

圖中直流電源監(jiān)測傳感器終端節(jié)點對各自節(jié)點對應(yīng)的直流電源設(shè)備進行溫度、電壓以及電流的實時監(jiān)測，然后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器將實時采集的數(shù)據(jù)送入在線監(jiān)測中心的系統(tǒng)平臺上，實現(xiàn)系統(tǒng)的無線遙測。

1.1 無線傳感器節(jié)點設(shè)計與實現(xiàn)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中部署到研究區(qū)域中用于收集和轉(zhuǎn)發(fā)信息、協(xié)作完成指定任務(wù)的對象。每個節(jié)點上運行的程序可以完全相同，但ID 是惟一的。無線傳感器節(jié)點由傳感器模塊、無線電通信模塊、發(fā)射模塊以及供電模塊4 部分組成,整個結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 無線傳感器終端節(jié)點示意圖

本系統(tǒng)針對變電站直流電源設(shè)備，主要進行了溫度、電壓以及電流幾個參數(shù)的監(jiān)測，相應(yīng)的信號檢測均由非接觸傳感器完成，實現(xiàn)了直流電源設(shè)備的實時監(jiān)測，各自相應(yīng)的檢測單元分別與無線收發(fā)核心模塊CC2530 和RF 模塊CC2592導(dǎo)線連接后將采集的信號送入無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器中。

1.2 無線傳感器協(xié)調(diào)器設(shè)計與實現(xiàn)

本文設(shè)計的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器包括信息采集模塊、無線收發(fā)核心模塊、GPRS 模塊、供電模塊以及RS485，無線傳感器協(xié)調(diào)器示意圖如圖3 所示。

圖3 無線傳感器協(xié)調(diào)器示意圖

無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器主要負責(zé)接收系統(tǒng)中各個無線傳感器節(jié)點傳送過來的實時數(shù)據(jù)，進行相關(guān)處理后，無線發(fā)射送至在線監(jiān)測中心中系統(tǒng)平臺上，經(jīng)過計算機處理后，實現(xiàn)系統(tǒng)中直流電源設(shè)備的實時遠程在線監(jiān)測。

2 系統(tǒng)硬件組成

2.1 系統(tǒng)檢測單元設(shè)計

本文針對直流電源設(shè)備的實時監(jiān)測分別進行了溫度、電壓和電流的參數(shù)檢測，其中溫度檢測單元采用了DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器，電壓檢測單元采用霍爾電壓傳感器，電流檢測單元采用HST6416 開合式霍爾電流傳感器。

（1）溫度檢測單元設(shè)計。本文溫度檢測單元采用的DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。其精度濕度+-5%RH，溫度+-2℃，量程濕度20%～90%RH，溫度0 ～50℃。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。

（2）電壓電流檢測電路設(shè)計。本文設(shè)計的變電站直流電源設(shè)備中電壓和電流的檢測均由非接觸式傳感器完成實現(xiàn)，其中電壓檢測采用霍爾電壓傳感器，而電流檢測采用HST6416 開合式霍爾電流傳感器。

2.2 系統(tǒng)主控單元設(shè)計

系統(tǒng)中采用德州儀器研發(fā)的CC2530芯片進行數(shù)據(jù)處理、控制以及無線傳輸，該芯片為2.4GHz 射頻系統(tǒng)單芯片,它延用了以往CC2430 芯片的架構(gòu),主要是由增強型8051 微處理器以及射頻芯片組成。系統(tǒng)采集的溫度、電壓以及電流信號均送入CC2530 芯片中進行信息處理，經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器送至系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)實時在線檢測，圖4 為CC2530 核心版節(jié)點電路。

3 系統(tǒng)實驗

本文針對變壓器直流設(shè)備中蓄電池組進行了檢測實驗，并將實驗測試的實時參數(shù)送入系統(tǒng)平臺計算機中，通過界面加以顯示，顯示結(jié)果如圖5 所示，顯示界面中分別實時顯示了檢測的溫度、電壓以及電流值。

圖5 蓄電池組實時監(jiān)測結(jié)果

4 結(jié)語

針對變電站直流電源設(shè)備的監(jiān)測問題，本文設(shè)計了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的實時遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)，分別對直流電源設(shè)備的信號實時檢測，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器以及系統(tǒng)平臺顯示等內(nèi)容進行了分析和設(shè)計，并對直流電源設(shè)備中蓄電池組進行了監(jiān)測實驗，實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠很好地實時地監(jiān)測設(shè)備中相關(guān)參數(shù)的實時監(jiān)控。系統(tǒng)在投運后變電站直流電源系統(tǒng)故障將明顯下降，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，將會大大提高變電站的安全穩(wěn)定運行水平。

圖4 系統(tǒng)節(jié)點電路