基于Zigbee的自供电高压设备温度监测系统设计-电测与仪表.doc

基于Zigbee的自供电高压母线无线温度监测系统设计* 王长清，王昊 （河南师范大学 物理与电子工程学院 河南 新乡 453007） 摘要：为保证变电站高压母线供电安全，文中设计了自供电的高压母线无线温度监测系统，由温度传感器采集温度，Zigbee模块传输数据，实现温度无线监测，供电方式采用基于TI公司的bq25504能量采集芯片采集太阳能为无线测温模块供电，保证系统长期正常工作，从而解决了无线温度监测方式电池供电周期短的问题。 关键字：无线测温；Zigbee；高压设备；能量采集；bq25504 中图分类号：TP212.6 文献标识码：B 文章编号：1001-1390（2014）00-0000-00 Design of self-powered high voltage bus based on Zigbee technology Wang Changqing，Wang Hao (School of Physics and Electronic Engineering, Henan Normal University, Xinxiang 453007,Henan, China) Abstract: ensure the supply safety of high-voltage bus in the transformer substation. The system uses temperature sensors to collect data, and Zigbee module to transmit data to realize the wireless monitoring of temperature. TI companys bq25504 energy harvesting chip is used to collect solar energy to power wireless temperature measurement module, which can guarantee long-term normal work of the system, thereby solving the issue of short lifetime cycle of the wireless temperature monitoring battery. . Key words: wireless temperature monitoring; Zigbee; high voltage equipment; energy harvesting; bq25504 0 引言 ((智能电网建设中，对电力设备的状态监测，信息采集，数据通信等是最基本的功能。发电厂或变电站的高压母线长期工作在大电流、高电压环境下，母线接触点以及每段连接处由于老化，松动，氧化等原因会使接触电阻增大，从而导致设备升温，出现熔断，漏电，等安全故障，甚至引发火灾，因此对高压母线的温度监测极为重要[1]。目前，成熟的测温方式有红外测温法，分布式光纤测温法，无线测温法等。其中红外测温法是一种间接测温方式，但是高压设备元件 相互遮挡，影响测温结果，同时还需要红外图谱识别，成本较高，不利于推广。光纤测温法抗干扰能力强，但布线复杂，配套分析仪体积偏大，不易安装，且光纤长期使用易受到污染，雨水腐蚀等问题也使其绝缘性降低[2-3]。对比几种主流测温方式，无线测温法是相对较为理想的测温方案，它安装简单，布局灵活，无线测温模块直接安设在每段高压母线的连接处，与被测点等电位，并通过Zigbee无线传输至远处接收端，所以高压侧测温模块与低压侧接收端电气隔离，解决了高压绝缘问题，但是系统需要外接电源供电，电池寿命直接影响无线测温模块的长期工作。整体来看，电源供电问题也一直制约着无线传感网络技术的应用。传统的解决方案集中于降低系统功耗，或使用大容量电池[4]，但受小型化的设计要求和设计工艺影响，传统解决方案在工程环境下收效甚微。 1 系统总体设计原理 文中提出设计了一种采集太阳能自供电的高压设备无线温度监测系统，用于户外高压设备尤其是高压母线温度监测。主要包括无线测温模块，数据汇聚模块，监测终端三部分组成。图1为温度监测系统原理结构图。 图1 无线温度监测系统原理结构图 Fig 1 Structure of wireless temperature monitoring system 系统前端的温度采集节点和路由器组成Zigbee网络，负责采集温度数据并发送至数据汇聚节点（相当于Zigbee网络中的协调器），经过单片机处理数据，然后通过RS485总线或can总线传送数据至监控终端，监测终端PC主机通