变电站直流电源无线监测系统的设计

马新惠，林美玲，潘科

（1.贵州电网有限责任公司培训与评价中心；2.贵州电力职业技术学院，贵州 贵阳 550000）

随着电网建设的快速发展，变电站直流电源的负载设备急剧增加，直流电源一旦发生故障，将中断变电站的继电保护、电力通讯、调度自动化、信息网络等系统的正常运行。为了避免因直流设备故障而造成事故，对直流电源设备进行工况远程在线监测分析，十分有必要。本文针对直流电源的在线监测，采用无线传感器进行遥测，将实时掌握变电站直流电源设备的运行工况，加强了变电站直流系统设备的预检预修工作，提高了变电站直流电源设备的运行管理水平，保障了变电站保护、通讯、调度自动化等系统运行的稳定性和安全性，避免了因直流设备故障而造成事故。系统在投运后变电站直流电源系统故障将明显下降，并产生良好的经济效益，将会大大提高变电站的安全稳定运行水平。

1 系统整体设计

变电站直流电源监测系统主要由无线传感器节点、无线网络协调器和在线监控中心3 部分组成，其遥测系统图如图1 所示。

图1 变电站直流电源无线遥测系统图

图中直流电源监测传感器终端节点对各自节点对应的直流电源设备进行温度、电压以及电流的实时监测，然后通过无线传感器网络技术经由无线网络协调器将实时采集的数据送入在线监测中心的系统平台上，实现系统的无线遥测。

1.1 无线传感器节点设计与实现

无线传感器网络节点是无线传感器网络中部署到研究区域中用于收集和转发信息、协作完成指定任务的对象。每个节点上运行的程序可以完全相同，但ID 是惟一的。无线传感器节点由传感器模块、无线电通信模块、发射模块以及供电模块4 部分组成,整个结构如图2 所示。

图2 无线传感器终端节点示意图

本系统针对变电站直流电源设备，主要进行了温度、电压以及电流几个参数的监测，相应的信号检测均由非接触传感器完成，实现了直流电源设备的实时监测，各自相应的检测单元分别与无线收发核心模块CC2530 和RF 模块CC2592导线连接后将采集的信号送入无线网络协调器中。

1.2 无线传感器协调器设计与实现

本文设计的无线网络协调器包括信息采集模块、无线收发核心模块、GPRS 模块、供电模块以及RS485，无线传感器协调器示意图如图3 所示。

图3 无线传感器协调器示意图

无线网络协调器主要负责接收系统中各个无线传感器节点传送过来的实时数据，进行相关处理后，无线发射送至在线监测中心中系统平台上，经过计算机处理后，实现系统中直流电源设备的实时远程在线监测。

2 系统硬件组成

2.1 系统检测单元设计

本文针对直流电源设备的实时监测分别进行了温度、电压和电流的参数检测，其中温度检测单元采用了DHT11 数字温湿度传感器，电压检测单元采用霍尔电压传感器，电流检测单元采用HST6416 开合式霍尔电流传感器。

（1）温度检测单元设计。本文温度检测单元采用的DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。其精度湿度+-5%RH，温度+-2℃，量程湿度20%～90%RH，温度0 ～50℃。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。

（2）电压电流检测电路设计。本文设计的变电站直流电源设备中电压和电流的检测均由非接触式传感器完成实现，其中电压检测采用霍尔电压传感器，而电流检测采用HST6416 开合式霍尔电流传感器。

2.2 系统主控单元设计

系统中采用德州仪器研发的CC2530芯片进行数据处理、控制以及无线传输，该芯片为2.4GHz 射频系统单芯片,它延用了以往CC2430 芯片的架构,主要是由增强型8051 微处理器以及射频芯片组成。系统采集的温度、电压以及电流信号均送入CC2530 芯片中进行信息处理，经由无线网络协调器送至系统平台，实现实时在线检测，图4 为CC2530 核心版节点电路。

3 系统实验

本文针对变压器直流设备中蓄电池组进行了检测实验，并将实验测试的实时参数送入系统平台计算机中，通过界面加以显示，显示结果如图5 所示，显示界面中分别实时显示了检测的温度、电压以及电流值。

图5 蓄电池组实时监测结果

4 结语

针对变电站直流电源设备的监测问题，本文设计了无线传感网络的实时远程在线监测系统，分别对直流电源设备的信号实时检测，无线传感器网络节点设计、无线传感器网络协调器以及系统平台显示等内容进行了分析和设计，并对直流电源设备中蓄电池组进行了监测实验，实验结果表明，该系统能够很好地实时地监测设备中相关参数的实时监控。系统在投运后变电站直流电源系统故障将明显下降，并产生良好的经济效益，将会大大提高变电站的安全稳定运行水平。

图4 系统节点电路