1.前言
随着电气设备在线监测技术的发展和进步，逐步产生了状态检修的方法，即对运行中电气设备的运行状态进行实时监测，随时掌握设备的运行情况然后对潜在故障危险进行排除。目前，我国电气设备基本上还是计划性维修。长期的工作经验表明，计划性维修存在着很大的局限性。作为状态维修的技术基础，电气设备在线监测技术受到了高度的重视，成为了当今电力系统研究领域的新课题[1]。
我国的电气设备在线监测技术近年来得以迅速发展，从最初的单片机监测、DSP技术监测到现在的新型总线技术和网络技术结合的综合监测系统。但是现有的电气设备在线监测系统，均需要将各传感器提供的信号通过相应的有线电缆传输至数据处理中心。目前，我国在电气设备在线监测方面所用的通信手段主要有：RS-485 总线和现场总线。使用这种有线通信的方式存在诸多缺点，所以现有的电气设备在线监测系统存在诸多缺点[2]。
无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术，能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，在军事、工业、医疗、环境监测、交通管理、抢险救灾等领域有着巨大的应用价值和潜在的应用前景[3]。本文将无线传感器网络应用于电气设备运行状态的监测中，紧密跟踪国际应用研究前沿。该系统具有监测对象多样性、节点较多、实时性要求较高的特点，再在对现有无线传感器网络节点分析的基础上，选用应用较广的MICA系列节点，设计一个适用于电气设备在线监测的无线传感器节点。系统对多个方面具有着深远的意义，应用前景非常广阔。
2.硬件设计
系统整体框架如图1。在电气设备如变压器上的绕组和绝缘子外围安装上带有紫外脉冲、超声波、温度、湿度等传感器的无线传感器网络节点。当绕组或绝缘子表面有放电时，节点可以检测到放电信号，并将信号量化、简单处理、按IEEE802.15.4 规范封装成帧，向附近节点传输。
本系统的无线传感器节点设计框图如图2 所示，由传感器模块、数字信号处理模块和无线网络运行模块构成。各个模块定义了相应的接口，使模块之间相对独立，从而有利于独立开发。
① 传感器模块由专业研究人员根据数字信号处理模块所提供的接口，针对不同电气设备和应用场合进行设计。从而使该部分研究人员不必过多的考虑与无线通信相关的问题。
② 数字信号处理模块由一片可编程片上系统（PSoC）构成，专门针对各种不同的监测对象做相应的数据采集和处理，并通过无线网络运行模块提供的接口将数据上传。放大器，滤波器和 A\D 转换器等分立器件全部被 PSoC 内部集成的相应器件所代替。运用 PSoC 集成的这些模拟器件来代替传统的分立器件，极大地降低了系统的能耗，并且使其结构简单可靠、体积变小、成本降低、开发周期缩短。
3.软件设计
软件的系统流程图如图3所示：
该上位机应用系统主要实现对数据的动态显示, 并以实时曲线的方式使工作人员能对采集到的数据有比较直观的了解, 然后可以根据需要利用 Visual C++与SQL Server 2000 数据库结合编程对采集的数据进行实时存储和对历史数据进行查询，提供的相关函数完成曲线的绘制以及动态的显示功能。
4.结尾语
本文的研究工作对于提高电气设备运行的可靠性，加强生产安全等各个方面都有着深远的意义，可满足电气设备在线无线监测，应用于工业等一系列需要电气设备的运行的行业，具有较广的应用范围。
参考文献：
[1] 黄夏钊.电气设备绝缘在线监测与故障诊断[J].技术与应用,2015，No.4.
[2] 贾婷.浅析电气设备在线监测[J].技术与市场, 2014，Vol.21, No.7.
[3] 孙泽华，裴二荣，韩昊哲.无线传感器网络中基于网络覆盖的节点睡眠调度机制[J].网络与通信技术，2016，Vol.33, No.9.
作者：童涛,衢州学院2015级电气工程及其自动化本科学生；指导教师：许大星。
资助项目：衢州学院大学生科技创新项目；衢州市科技局项目（2016Y007）
论文作者:童涛,吕志超,谷志浩 项群雯 许大星
论文发表刊物:《科技新时代》2018年2期
论文发表时间:2018/5/14
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