本實(shí)用新型涉及電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于LoRa技術(shù)的輸變電設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù):
隨著國(guó)內(nèi)外在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,對(duì)及時(shí)掌握輸變電關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、提高設(shè)備安全運(yùn)行水平起到了積極作用。
目前,在變電站內(nèi)建設(shè)的在線監(jiān)測(cè)類型很多,包括變壓器/電抗器的油中溶解氣體監(jiān)測(cè)、局部放電監(jiān)測(cè)和鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)等,斷路器/GIS的局部放電監(jiān)測(cè),以及容性設(shè)備的絕緣監(jiān)測(cè)等等。為將諸多類型的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范統(tǒng)一的集成接入,一般在變電站內(nèi)部署狀態(tài)監(jiān)測(cè)子站或綜合處理單元之類的裝置,基于IEC 61850等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范接入各類在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并利用變電站內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)上傳到狀態(tài)監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)。
而對(duì)于輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)比較分散,電力專用網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋,則主要采用公網(wǎng)的GPRS/TD-SCDMA/EDGE/WCDMA等技術(shù),將監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送到附近基站再通過(guò)公網(wǎng)上傳到狀態(tài)監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)。此種方式不僅需要額外增加公網(wǎng)租用費(fèi)用,并且存在著信息安全風(fēng)險(xiǎn)。
ARM處理器是Acorn有限公司面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。全稱為Acorn RISC Machine。ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì),但也配備16位指令集,一般來(lái)講比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35%,卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)。AT91SAM9X25 芯片是一個(gè)高性能的基于ARM926嵌入式微處理器單元,運(yùn)行在400 MHz,并設(shè)有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)/連接外圍設(shè)備,優(yōu)化的工業(yè)應(yīng)用,如樓宇自動(dòng)化,網(wǎng)關(guān)和醫(yī)療。
LoRa作為一種無(wú)線技術(shù),基于Sub-GHz的頻段使其更易以較低功耗遠(yuǎn)距離通信,可以使用電池供電或者其他能量收集的方式供電。較低的數(shù)據(jù)速率也延長(zhǎng)了電池壽命和增加了網(wǎng)絡(luò)的容量。LoRa信號(hào)對(duì)建筑的穿透力也很強(qiáng)。LoRa的這些技術(shù)特點(diǎn)更適合于低成本大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)部署。
Semtech(升特)公司推出的RF收發(fā)IC產(chǎn)品“SX127x”,采用了該公司自主開(kāi)發(fā)的“LORA”(遠(yuǎn)程)技術(shù),最大傳輸距離在郊區(qū)可達(dá)到15km、在市區(qū)可達(dá)到2~5km,頻率范圍為137MHz~1050MHz,目前在國(guó)內(nèi)支持470MHz~510MHz的頻率范圍。適用于自動(dòng)抄表系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線報(bào)警與安全系統(tǒng)等,使用這款新IC可大幅延長(zhǎng)傳輸距離,不需要中繼裝置及復(fù)雜的通信基礎(chǔ)設(shè)施。因此,對(duì)于部署在變電站附近的輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置,可采用LoRa技術(shù)將在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到變電站,再通過(guò)電力專網(wǎng)上傳到狀態(tài)監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出了一種基于LoRa技術(shù)的輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)綜合裝置。其技術(shù)方案為:
一種基于LoRa技術(shù)的輸變電設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)裝置,包括設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置,其特征在于:還包括ARM核心處理單元、LoRa通信模塊和電源模塊;所述設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)變電設(shè)備的各種工作狀態(tài),所述ARM核心處理單元一端與所述設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置連接,另一端通過(guò)串行通訊口與所述LoRa通信模塊進(jìn)行連接,所述電源模塊為ARM核心處理單元和LoRa通信模塊提供電能。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述ARM核心處理單元與所述設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置的連接方式為有線連接。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述ARM核心處理單元包括AT91SAM9X25芯片。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述AT91SAM9X25芯片主頻為400MHz,操作系統(tǒng)為L(zhǎng)INUX。它通過(guò)有線方式與變電站內(nèi)的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置連接,實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接入、預(yù)處理及存儲(chǔ);
作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述LoRa通信模塊包括型號(hào)為SX127X的RF收發(fā)芯片。它將接收到的輸電線路在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給ARM核心處理單元進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ),并從ARM核心處理單元接收對(duì)時(shí)、數(shù)據(jù)召喚等請(qǐng)求命令。
和現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果在于 :
本實(shí)用新型提供了一種輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)綜合裝置,在現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測(cè)子站或綜合處理單元的基礎(chǔ)上,通過(guò)集成LoRa通信模塊,既可統(tǒng)一接入變電站內(nèi)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),又可統(tǒng)一接入變電站附近的輸電線路在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),簡(jiǎn)化了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),降低了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信成本。
通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、信息采集共享及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸模型等內(nèi)容進(jìn)行研究,為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加合理化,設(shè)備性能可靠化、集成化,數(shù)據(jù)的統(tǒng)一歸集、處理、分析診斷提供了參考。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖,其中 :
圖1 為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖 2 為采用本實(shí)用新型后的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)例中的附圖,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;趯?shí)用新型中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示,一種基于LoRa技術(shù)的輸變電設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)裝置,包括設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置、ARM核心處理單元、LoRa通信模塊和電源模塊;所述設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)變電設(shè)備的各種工作狀態(tài),所述ARM核心處理單元一端通過(guò)有線方式與所述設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置連接,另一端通過(guò)串行通訊口與所述LoRa通信模塊進(jìn)行連接,所述電源模塊為ARM核心處理單元和LoRa通信模塊提供電能。
圖2為采用本實(shí)用新型后的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示,在本實(shí)施例中,所述設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)變電設(shè)備的各種工作狀態(tài),主要包括變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置、GIS局部在線監(jiān)測(cè)裝置和容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置等,這些監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與所述的ARM核心處理單元進(jìn)行連接,將它們所監(jiān)測(cè)到的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紸RM核心處理單元進(jìn)行預(yù)處理及存儲(chǔ),并接收由ARM核心處理單元通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)的各種控制指令,然后根據(jù)這些控制指令調(diào)整變電設(shè)備的各種工作狀態(tài)。
結(jié)合圖1和圖2可知,在本實(shí)施例中,所述ARM核心處理單元一方面通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與變電站內(nèi)的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置連接,實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接入、預(yù)處理及存儲(chǔ),并通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)如電力專網(wǎng)與主站端的狀態(tài)監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)及控制指令接收功能等。另一方面,所述ARM核心處理單元還通過(guò)其串行通訊接口與所述LoRa通信模塊進(jìn)行連接,接收從LoRa通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),并進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ),同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)LoRa通信模塊的對(duì)時(shí)、數(shù)據(jù)召喚等請(qǐng)求命令。作為優(yōu)選方案,ARM核心處理單元采用Atmel公司的AT91SAM9X25芯片,主頻為400MHz,操作系統(tǒng)為L(zhǎng)INUX。
結(jié)合圖1和圖2可知,在本實(shí)施例中,所述LoRa通信模塊一方面通過(guò)無(wú)線方式與部署在變電站附近的輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行通信,接收由輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送過(guò)來(lái)的各種狀態(tài)數(shù)據(jù),同時(shí)也向輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置轉(zhuǎn)發(fā)各種請(qǐng)求命令和控制指令。另一方面,通過(guò)有線方式與所述ARM核心處理單元進(jìn)行連接,向ARM核心處理單元轉(zhuǎn)發(fā)它所接收到的各種狀態(tài)數(shù)據(jù),同時(shí)接收從ARM核心處理單元發(fā)送過(guò)來(lái)的各種請(qǐng)求命令和控制指令。作為優(yōu)選方案,所述LoRa通信模塊采用Semtech公司型號(hào)為SX127X的RF收發(fā)芯片,通過(guò)無(wú)線與輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置連接,實(shí)現(xiàn)輸電線路在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的接入。
在本實(shí)施例中,所述電源模塊統(tǒng)一為ARM核心處理單元和LoRa通信模塊提供電能,可以采用任何合適的電源。
如圖2所示,采用本實(shí)用新型后,輸變電設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)裝置作為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心層,部署在變電站內(nèi),輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置則部署在變電站附近合適的位置。工作時(shí),各個(gè)輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)輸電線路的各種狀態(tài),提取輸電線路的各種狀態(tài)數(shù)據(jù),然后將這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送到LoRa通信模塊,LoRa通信模塊再通過(guò)有線方式將所接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給ARM核心處理單元;與此同時(shí),設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置也在監(jiān)測(cè)變電設(shè)備的各種工作狀態(tài),提取變電設(shè)備的各種工作狀態(tài)數(shù)據(jù),然后通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紸RM核心處理單元,這樣,變電設(shè)備和輸電線路的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)一起匯總到ARM核心處理單元,由ARM核心處理單元統(tǒng)一進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ),最后通過(guò)電力專網(wǎng)上傳到狀態(tài)監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)。相反,當(dāng)要對(duì)變電設(shè)備和輸電線路的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整時(shí),由狀態(tài)監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)根據(jù)需要發(fā)出指令,這些指令會(huì)通過(guò)電力專網(wǎng)發(fā)送到輸變電設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)裝置,由其內(nèi)的ARM核心處理單元根據(jù)指令內(nèi)容相應(yīng)地轉(zhuǎn)發(fā)給設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置或LoRa通信模塊,如果是發(fā)送給設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置,則由其根據(jù)變電設(shè)備的實(shí)際情況作出相應(yīng)的響應(yīng);如果是發(fā)送給LoRa通信模塊,則由其通過(guò)無(wú)線的方式轉(zhuǎn)發(fā)給輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置,輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置將根據(jù)指令的內(nèi)容作出相應(yīng)的響應(yīng)。
這樣,通過(guò)使用本實(shí)用新型提供的輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)綜合裝置,在現(xiàn)有狀態(tài)監(jiān)測(cè)子站或綜合處理單元的基礎(chǔ)上,通過(guò)集成LoRa通信模塊,既可統(tǒng)一接入變電站內(nèi)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),又可統(tǒng)一接入變電站附近的輸電線路在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),簡(jiǎn)化了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),降低了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信成本。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。