《输电线路导线测温装置的研发》.pdf

输电线路导线测温装置的研发 摘要 当前输电线路导线测温装置存在能耗高、节点容量小、投资高等问题。 本文提出将ZigBee 技术应用于输电线路导线测温系统。采用德州仪器公司 CC2530 超低功耗单片机构成节点的方案，并且在Z-Stack 协议栈的基础上， 架构了应用于输电线路无线温度监测的超低功耗ZigBee 网络，可满足无线 测温系统长时间工作的要求。该系统采用树形拓扑结构，终端节点挂载温度 传感器，通过路由节点通过转发数据从而延长了传输距离，网络协调器将数 据通过3G 模块传送到总站服务器。在考虑了不同节点类型 用性好、可扩 展性好、成本合理等要求后，设计出了功能基本完善的硬件电路图。软件系 统采用Z-Stack 协议栈，在对Z-Stack 协议栈结构进行了深入的研究之后， 根据硬件电路的设计原理图修改底层驱动程序，并编写了用户程序，基本实 现了组网通信。 键词 ZigBee；CC2530；导线测温；Z-Stack 第1 章 绪论 1.1 课题背景 随着国民经济的快速发展，我国用电需求日益增长，改革开放以来，国 家在电力建设上投入了巨大的财力，目前已经形成华北、 北、华 、华中、 西北和南方6 大省际电网以及海南、新疆、西藏3 个省内电网。为了优化能 源结构，西电 送、南北互供的电力供配模式应运而生，使得煤炭风能等能 源分布密集的西北及内蒙地区的电能通过远距离输电线路为东南沿海经济 发达地区供电。但是，受到用电负荷的变化和发展，以及各种技术条件的限 制，现有电网己经难以担负送电任务。通过增加输电线路的输电容量以及实 施状态检修在很大程度上缓减了这一矛盾。国家“十二五”期间对智能电网 1 PDF created with pdfFactory Pro trial version 建设的投入进一步促进了相关技术的发展。 1.1.1 电线路增容技术的发展 线路的传输容量与电力系统的稳定性和经济性有很大关系。目前，国内 [1] 外提高输电线路传输容量的方法主要有 ：改善导线材料结、采用大截面耐 热导线、采用同杆多回线路设计、投入FACTS 装置、静态提温增容技术。 导线的载流量 线路的传输容量有密切关系。静态增容技术是突破现行 技术规程的限制，让线路上风速和光照强度完全按照规程要求，环境温度仍 按40 ℃考虑，将导线的最高允许温度由70℃提高的 80℃甚至更高。实验结 果表明静态增容技术可提高输电容量16.3%以上，并且导线和配套金具的机 械强度在温升后仍然符合规程要求，导线温度每升高10℃，400m 档距弧垂 增加不超过0.5m，而线路的传输容量可增加15%一36% 。 动态增容技术最大的特点就是不突破现行技术规程，因此可以有效保证 系统和设备的稳定、安全运行。 动态增容是根据载流量的各种影响因素，在线路上安装对应的在线监测 设备，对导线温度、弧垂、应力、日照强度、环境温度、风速等进行实时监 测。结合各种监测量与线路传输容量的关系建立理论模型，计算任意时刻导 线的最大允许载流量、实时载流量和隐性容量。导线温度是影响导线应力和 弧垂的直接因素，无论是弧垂还是应力的变化，都可以归结到导线温度的变 化上来，因此本课题设计了输电线路导线测温系统，监测导线实时温度。 1.1.2 状态检修与在线监测 电力系统是一个由发电、输电、配电、用电设备连接而成的大