基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于智能電力安全預(yù)警監(jiān)測與定位領(lǐng)域，特別涉及一種基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井下的動力來源是井下的電網(wǎng)，電網(wǎng)的安全對于整個礦井下的安全和生產(chǎn)活動有決定性的作用。為了確保電能持續(xù)穩(wěn)定的供應(yīng)，快速判斷故障線路并且確定故障位置成為了供電系統(tǒng)保護(hù)的主要任務(wù)。在煤礦供電系統(tǒng)中，井下的用電是由地面變電所通過兩條或多條高壓電纜經(jīng)煤礦井筒傳送至井下中央變電所，然后用多種成套的配電裝置傳送到井下各采區(qū)變電所或者移動變電站，經(jīng)過降壓后向采區(qū)的低壓設(shè)備供電。礦井下電力供應(yīng)系統(tǒng)在現(xiàn)實的應(yīng)用中，為使電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，減少系統(tǒng)故障發(fā)生的幾率，礦井下每個變電所的供電動力系統(tǒng)都采用兩根后三根動力電纜，其電源來自其它區(qū)域的變電所或中央變電所，井下電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作節(jié)點(diǎn)，由井下線路和獨(dú)立電源進(jìn)行供電。礦井下工作的風(fēng)機(jī)、大型采集設(shè)備等機(jī)電設(shè)備的電力由礦井下各采區(qū)變電所供給，形成了復(fù)雜的礦井下供電網(wǎng)絡(luò)。
[0003]由此可見，礦井下電力安全要求級別高，然而傳統(tǒng)的電網(wǎng)檢測系統(tǒng)只有當(dāng)發(fā)生故障時才能檢測，針對國內(nèi)外的電網(wǎng)診斷定位方法的研宄和基于礦井下特殊的供電網(wǎng)絡(luò)，有必要研宄出一套適合礦井下高壓動力電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)，用來對礦井下電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)控，為故障的巡線和定位提供依據(jù)，保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低由于故障原因所造成的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對傳統(tǒng)的電網(wǎng)檢測系統(tǒng)只有當(dāng)發(fā)生故障時才能檢測的不足，本實用新型目的是:提供一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的礦井電網(wǎng)故障主動監(jiān)測與定位的系統(tǒng)，當(dāng)未發(fā)生故障的時候主動測試電網(wǎng)的安全性，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障的時候，及時的預(yù)警和報告故障的位置。以便給礦井下工作的的人員爭取時間撤離和維修人員及時的維修故障，這極大的提高了安全性和工作效率。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)，包括；
[0007]用于監(jiān)測電網(wǎng)和用電設(shè)備的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，所述監(jiān)測節(jié)點(diǎn)在組態(tài)軟件中進(jìn)行標(biāo)識；
[0008]用于接收監(jiān)測節(jié)點(diǎn)信息，并對信息進(jìn)行初步處理的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在基站內(nèi)；
[0009]對初步處理后的數(shù)據(jù)的特征量分析，控制預(yù)警裝置預(yù)警的上位機(jī)。
[0010]優(yōu)選的，所述監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括安裝在井下變電所的電壓電流監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，安裝在井下各變電所的動力電纜中的壓電測力傳感器節(jié)點(diǎn)和安裝在大型用電設(shè)備上的紅外監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。
[0011]優(yōu)選的，所述壓電測力傳感器節(jié)點(diǎn)包括壓電測力傳感器模塊、用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)處理和控制故障檢測與校驗的嵌入式處理器模塊、無線通信模塊和獨(dú)立電源模塊。
[0012]優(yōu)選的，所述電壓電流監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括變壓模塊、變流模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、無線通信模塊和電源模塊。
[0013]優(yōu)選的，所述高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器和數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)包括接入現(xiàn)場的電流互感器的二次側(cè)電流，提取行波分量的濾波電路，A / D轉(zhuǎn)換電路和FPGA控制模塊。
[0014]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)特征量包括時間能量特征和時間頻率特征。
[0015]優(yōu)選的，整個系統(tǒng)運(yùn)行在以EEE802.15.4 / ZigBee協(xié)議基礎(chǔ)結(jié)合煤礦具體的環(huán)境需求計算的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法而構(gòu)建的一個井下傳感網(wǎng)絡(luò)上。
[0016]本實用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0017]1.對基于傳感網(wǎng)絡(luò)的礦井電網(wǎng)安全故障主動監(jiān)測與定位研宄，利用礦井下安裝的傳感器網(wǎng)絡(luò)采集電網(wǎng)故障信息，并通過該故障診斷系統(tǒng)構(gòu)建整個系統(tǒng)環(huán)境，用來對礦井下電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)控，為故障的巡線和定位提供依據(jù)，保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低由于故障原因所造成的損失。
[0018].當(dāng)未發(fā)生故障的時候主動測試電網(wǎng)的安全性，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障的時候，及時的預(yù)警和報告故障的位置。以便給礦井下工作的的人員爭取時間撤離和維修人員及時的維修故障，這極大的提高了安全性和工作效率。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述:
[0020]圖1為本實用新型一種基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2為本實用新型一種基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)的工作流程圖；
[0022]圖3為本實用新型一種基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)的壓電測力傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0023]實施例:
[0024]如圖1所示，該基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)由終端網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測部分、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸部分和數(shù)據(jù)分析計算部分組成。
[0025]在構(gòu)建的井下安全系統(tǒng)中，終端網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測部分即為電壓電流監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，壓電測力傳感器節(jié)點(diǎn)，紅外監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。電壓電流監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和壓電測力傳感器節(jié)點(diǎn)安裝在井下各變電所中，壓電測力傳感器節(jié)點(diǎn)安裝在進(jìn)出變電所動力輸出線上，一條動力電纜上卡裝一個節(jié)點(diǎn)；由于大型設(shè)備的工作功率和方式不一樣，將紅外監(jiān)測節(jié)點(diǎn)安裝在大型用電設(shè)備上時需要先將設(shè)備工作時的紅外輻射等信息記錄下來以供檢測故障使用。礦井下的區(qū)域供電是由變電所提供的，所以變電所可以用來安裝一個區(qū)域的基站，在此變電所中的所有無線節(jié)點(diǎn)均可與基站通信，一旦監(jiān)測節(jié)點(diǎn)檢測到電纜或者用電設(shè)備出現(xiàn)異常狀態(tài)，則節(jié)點(diǎn)將信息通過天線發(fā)送到本所的基站中，基站與地面監(jiān)控主站的通信是通過井下環(huán)網(wǎng)的光纜進(jìn)行。
[0026]整個系統(tǒng)運(yùn)行在由EEE802.15.4 / ZigBee協(xié)議基礎(chǔ)結(jié)合煤礦具體的環(huán)境需求計算的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法而構(gòu)建的一個井下傳感網(wǎng)絡(luò)上。監(jiān)測節(jié)點(diǎn)采用嵌入式微處理器控制系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)在基于控制器的系統(tǒng)數(shù)據(jù)移植將輸出信號經(jīng)放大器放大后送入ACL8111數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將電壓、電流、電纜壓力信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入計算機(jī)，完成整個系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0027]根據(jù)礦井下電網(wǎng)布局進(jìn)行監(jiān)測節(jié)點(diǎn)安裝，并在組態(tài)軟件中進(jìn)行標(biāo)識。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時