ZigBee在电力系统温度测量中的应用

作者：时间：2009-08-11来源：网络收藏

1引言
随着现代电力系统向着高电压、大机组、大容量的迅速发展，对供电可靠性的要求也越来越高。发电厂、变电站的高压开关柜是重要的电气设备。在设备长期运行过程中，开关柜中的母线接点、高压电缆接头等部位因老化或接触电阻过大而发热，使相邻的绝缘部件性能劣化，甚至击穿而造成事故。据统计，电力系统发生事故原因中有相当一部分与发热问题有关。因此，电气设备温度在线监测问题己经成为电力系统中电气设备安全运行所急需解决的实际问题，是提高电气设备可靠性的迫切需要，对保障电力系统安全稳定运行具有十分重要的意义，必须采取有效措施监控母线温度。当温升超过允许值时，必须发出报警信号及时提醒有关人员采取措施，避免事故的发生。
由于开关柜中的母线处于高压电位，每相对地和不同相之间都存在很高的电压，且结构狭小，无法进行人工巡查测温，所以直接检测高压母线温度一直是电力系统检测中的一个难题。现有的测温系统根据数据传输方式有三类：普通电缆，光纤和无线传输。对于电力母线接点、高压电缆接头等，网点数多，电压高，电磁干扰强。普通电缆显然是不行的。光纤式温度在线监测装置，一般是采用光纤传导信号，不受高压和环境的干扰。缺点是光纤具有易折、易断、不耐高温的特点，并且布线难度较大，比较昂贵。基于这些可以使用无线传输，高压电会产生很强的电磁场，对无线电波干扰很大，需要选择适当频率的无线网络，另外测温设备要用电池供电，测温设备必须低功耗，工作时间长。体积小，易安装。尽管国内外已经研究了多种方案来监测母线温度，但均有一定的局限性和不足。Zigbee无线网络的低成本、短时延、免执照频段、高安全、近距离、低复杂度，低功耗等优点，满足高压母线测温的条件，是解决的良好途径。2 ZigBee技术
1999年，蓝牙热潮席卷全球，然而发展数年，一直受芯片价格高、厂商支持力度不够、传输距离限制及抗干扰能力差等问题的困扰。
IEEE无线个人区域网（PAN）工作组的 IEEE802.15.4技术标准是 ZigBee技术的基础。 IEEE802.15.4满足国际标准组织（ ISO）开放系统互连（OSI）参考模式。它定义了单一的 MAC层和多样的物理层（如图 1所示）。802.15.4标准旨在为低能耗的简单设备提供有效覆盖范围在 10-75米的低速连接， IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是 2.4GHz物理层和 868/915GHz物理层[2]。2.4GHz波段为全球统一的无需申请的 ISM频段，有助于 ZigBee设备的推广和生产成本的降低。 2.4GHz的物理层通过采用高阶调制技术能够提供 250kbps的传输速率，有助于获得更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。