基于ZigBee的高压开关柜无线温湿度检测系统
基于ZigBee技术的高压开关柜温度在线监测系统
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来越 困难 。介绍一种新型高压开关 柜温度在线监测方法 ，运用 基于 Ｚｇ ｅ ｉ ｅ技术 的无线传 感器 网络 ，在 Ｂ 开关 柜 内合理布置数字温度传感器 ，获得开关柜实时温度数据 。
关 键 词 ：开 关 柜 ；ＺｇＢ ｅ 术 ；温 度 传 感 器 ；在线 监 测 ｉ ｅ技 ｅ 中图 分 类 号 ： Ｍ ６ ． Ｔ ７ ４１ 文献标志码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：１０ — ８ １ ２ １ ）２ ０ １— ３ ０ ７ １ ８ （０ ２ ０ — ０ ６ ０
基于zigbee的温湿度系统检测控制设计
基于zigbee的温湿度系统检测控制设计基于Zigbee的温湿度系统检测控制设计可以分为以下几个步骤：1. 硬件选择：选择适用于Zigbee通信的温湿度传感器和控制器。
常见的温湿度传感器有DHT11、DHT22等，控制器可以选择Zigbee模块集成的单片机或开发板。
2. 系统架构设计：设计系统的整体架构，包括传感器节点、网关节点和控制节点。
传感器节点负责采集温湿度数据，网关节点负责接收传感器数据并将其发送给控制节点，控制节点根据接收到的数据进行温湿度控制。
3. 通信协议选择：选择适用于Zigbee的通信协议，常见的有Zigbee 3.0、Zigbee PRO等。
根据需求选择合适的协议版本。
4. 网络拓扑设计：设计Zigbee网络的拓扑结构，可以选择星型、网状或混合结构。
根据实际情况确定传感器节点、网关节点和控制节点的位置和数量。
5. 软件开发：根据硬件选择和系统架构设计，进行软件开发。
传感器节点需要编写采集温湿度数据的程序，网关节点需要编写接收传感器数据并发送给控制节点的程序，控制节点需要编写根据接收到的数据进行温湿度控制的程序。
6. 系统测试和调试：完成软件开发后，进行系统测试和调试。
测试传感器节点、网关节点和控制节点之间的通信是否正常，测试温湿度数据的准确性和控制节点的响应速度。
7. 系统部署和应用：完成系统测试和调试后，部署系统到实际应用环境中。
根据实际需求进行系统配置和参数设置，监测温湿度数据并进行相应的控制操作。
需要注意的是，以上步骤只是一个基本的设计流程，具体的实现细节和功能需求会根据实际情况有所不同。
在设计过程中，还需要考虑安全性、稳定性和可扩展性等因素，以确保系统的可靠性和可用性。
[测温,开关柜,高压]基于ZigBee的高压开关柜无线测温系统的设计
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基于ZigBee的高压开关柜无线测温系统的设计0 引言随着国民经济的发展，社会对供电可靠性提出了更高的要求电力设备的安全可靠性是大规模输配电和电网安全保障的重要环节。
高压开关柜是现代电力传输系统中的重要设备之一，在发电厂、变电所有着广泛应用，而柜内导线连接处的接触特性直接影响到开关柜工作的可靠性。
这些故障一方面来自开关柜本身的质量问题，更重要的原因在于目前缺乏有效地监测手段。
基于以上问题，本项目拟开发一种基于zigbee开关设备温升在线监测系统[1]，将温度传感器安装到开关柜等输变电设备带电接头上，在线测量该点温度后，以无线方式将数据上传，集中显示，并实现超温报警，并与后台计算机连接，用户在远端监视设备温度运行状态，系统发现设备温度异常，自动远程报警。
1 zigbee技术简介2 系统的主要内容2.1 系统设计结构图本文设计了是基于zigbee开关设备温升监测系统，整个系统包括若干传感器节点、协调器节点（传感系统、数据采集及传输系统）和上位监控中心等三个部分构成，如图1。
2.2 单个开关柜内部结构单个开关柜内部结构及下位机基本工作原理示意图如图2所示。
3 zigbee自组网方案设计3.1 Zigbee网络拓扑结构Zigbee网络只支持2种物理设备：全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD），其中FFD 设备可提供全部的MAC服务，可充当任何zigbee节点，不仅可以发送和接收数据，还具备路由功能，因此可以接收子节点；而RFD设备只提供部分的MAC服务，只能充当终端节点，不能充当协调器和路由节点，它只负责采集的数据信息发送给协调器和路由节点，并不具备路由功能，因此不能接收子节点，并且RFD之间的通信必须通过FFD才能完成。
另外，RFD仅需要使用较小的储存空间，这样就可以非常容易的组建一个低成本和低功率的无线通信网络。
Zigbee标准在此基础上定义了三种节点：Zigbee协调点、路由节点和终端节点。
基于ZigBee的高压开关柜无线测温系统的设计
基于ZigBee的高压开关柜无线测温系统的设计兰西柱;李海鹏;颜文婧【期刊名称】《安徽理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(031)001【摘要】根据高压开关柜的特点,分析了现有的测温技术所存在的缺陷,提出了以ZigBee无线传输技术为基础的高压开关柜无线测温系统的设计方案.并对温度采集、数据传输、数据处理、超限报警模块提出了具体的软硬件设计优化方案.该系统能对高压开关柜工作过程中触头温度进行全程监控,信号采集稳定,测温仪与无线温度监测点、上位机相互通信状况良好,能够确保高压开关柜更好的稳定运行和统一的监测站管理.%According to the characteristics of high voltage switch cabinet, the existing deficiencies of temperature measurement technology were analyzed.The design of wireless temperature measurement system of high voltage switch cabinet based on ZigBee wireless transmission technology was proposed.The detailed and optimized design of software and hardware in terms of temperature collection, data transmission, data processing and over ranging alarm was proposed.Temperature of contactor can by monitored by the system during the whole working process of high voltage switch cabinet.Signal acquisition is stable.The communication among thermometer, wireless temperature monitoring points and the host computer works in good condition.This design is capable of ensuring stable operation of high voltage switch cabinet, and unifying the management of monitor station.【总页数】6页(P45-50)【作者】兰西柱;李海鹏;颜文婧【作者单位】中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,北京,100083;中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院,北京,100083;约翰芬雷华能设计有限公司,北京,100004【正文语种】中文【中图分类】TM591【相关文献】1.ZigBee的高压开关柜无线测温系统设计研究 [J], 郑桂城;2.基于ZigBee技术的高压开关柜智能无线测温系统 [J], 褚燕伟;杨波;刘衡3.ZigBee的高压开关柜无线测温系统设计研究 [J], 郑桂城4.基于ZigBee的高压开关柜无线测温系统的设计 [J], 包飞翔;尤婷;吕梅蕾;沈建位5.基于ZigBee的高压开关柜无线测温系统的设计与实现 [J], 丁惠忠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ZigBee技术的高压开关柜智能无线测温系统
基于 基于ZIGBEE ZIGBEE技术的高压开关柜温度在线检测系统介绍
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高压开关柜实行温度在线监测的必要性（三）
高压开关柜温度过高的几点原因（2）
3. 连接部位紧固螺栓压力不当。部分安装或检修人员在导体连接上认为连接螺 栓拧得愈紧愈好，其实不然。特别是铝质母线，弹性系数小，当螺母的压力 达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造 成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大，从而影响导 体接触效果。 4. 选用的导体材料电导率不满足要求，多数属于导体原材料纯度不够。 5. 现场的其它因素，比如可能存在安装检修工艺不当，如母线在加工、连接、 安装过程中，对母线接触表面处理不到位、不平整、不光滑、没有涂专用电 力脂等，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。
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高压开关柜实行温度在线监测的必要性（一）
高压开关柜作为电力系统中非常重要的电气设备。现代电力系统对电能 质量的要求越来越高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要 求。随着电网的发展和设备技术的提高，10，35kV系统开关柜在电网中 已大量使用。而开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中的常见问 题，由于开关柜体的密闭性，在一些负荷较重的地区，存在开关柜的温 升超标问题。开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳定运行，而 且，过热问题是一个不断发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不 断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很大的影响。目前，对电力 系统内部使用的开关柜，严格遵守设备采购程序及技术政策，确保入网 的开关柜都通过型式试验，尤其对温升的要求比较严格。运行中，负荷 通常都不会达到开关柜的设计满容量，开关柜的温升问题应该不会很突 出，但是实际情况并不尽然。开关柜内部实际温升情况，尤其是母排连 接等部位，通常总是比型式试验测出的数据高。
基于ZigBee的高压开关柜在线监测
基于ZigBee的高压开关柜在线监测摘要：本文介绍了一种基于ZigBee技术的高压开关柜在线监测系统。
该系统采用无线传感器网络技术，在线监测高压开关柜各种参数，如电流、电压、温度等，实现了对高压开关柜的实时监控。
通过无线传输技术，将数据传输给监测中心，实现对高压开关柜的远程监测。
该系统具有实时性、高效性、精准性等特点，可以实现高压开关柜的故障预警和及时处理，提高供电系统的可靠性和稳定性。
关键词：ZigBee；高压开关柜；无线传感器网络；在线监测1.引言高压开关柜是电力系统的重要组成部分，用于控制和保护电力设备，保证供电系统的运行和安全。
为了及时发现和处理高压开关柜的故障，对其进行在线监测显得尤为重要。
传统的高压开关柜监测方法多采用人工巡视和手动测试，工作量大、效率低、易出现疏漏，无法全面、准确地了解开关柜内部的运行情况。
因此，开发一种基于ZigBee的高压开关柜在线监测系统显得尤为必要。
2.系统概述本系统采用无线传感器网络技术，利用ZigBee协议进行数据传输。
传感器节点部署在高压开关柜内部，对各种参数进行在线监测，如电流、电压、温度等。
传感器节点将采集的数据通过ZigBee无线传输技术传输到协调器节点，协调器节点将数据传输给监测中心。
3.系统设计与实现3.1 传感器节点设计传感器节点由传感器、微控制器、无线模块等组成。
其中，传感器用于监测高压开关柜各种参数；微控制器负责采集和处理传感器采集的数据；无线模块用于数据的无线传输。
传感器节点的实现过程如下：（1）选取合适的传感器，如电流传感器、电压传感器、温度传感器等。
（2）选取适合的微控制器，如基于ARM等架构的微控制器，进行数据的采集、处理。
（3）选取合适的无线模块，如ZigBee模块，进行数据的无线传输。
3.2 协调器节点设计协调器节点负责接收和处理来自传感器节点的数据，并将数据传输给监测中心。
协调器节点的实现过程如下：（1）选取合适的微控制器，如基于ARM等架构的微控制器，进行数据的接收和处理。
基于zigbee的变电站无线温度监测系统
基于zigbee的变电站无线温度监测系统关键词：zigbee 无线测温智能电网变电站引言：基于zigbee的无线温度监测系统是利用微型温度传感器、zigbee无线组网通信技术和现代信息处理技术实现对电力电缆、高压开关柜、输配电线路、变电站高压母线接头等待测点的温度实时在线监测。
系统具有低功耗、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作灵活、组网方便等优势。
一、应用需求输配电电缆接头、电力设备的导电母线接头、高压开关柜触头、刀闸开关、干式变压器、箱式变电站等设备，在长期运行过程中母线承接电流过大或开关接触电阻过大时，极易引起温升过高，而这些发热部位的温度无法监测，由此最终导致火灾事故。
如得不到及时解决将使绝缘部件性能降低，甚至导致击穿，造成恶性事故，从而造成重大经济损失。
及时测量高压母线接头和高压开关触点温度，为采取有限措施提供准确信息，将是电力系统安全运行的重要保障。
应用范围：1），电力电缆可实时监测电缆接头的温度、电缆本身温度、电缆分支箱内接头开关等设备的温度2），高压开关柜可实时监测高压开关柜内开关触点、母线接头、电缆接头等设备的温度3），输配电线路、变压器输配电线路的温度、变压器及其连接件设备的温度4），变压站高压母线接头温度在线监测及过热预警二，工作原理无线温度传感器直接安装在电缆、电缆接头、电容器外壳等可能发热处。
每个传感器都具有唯一ID，实际安装时要记录监测点物理位置，并一起录入主机数据库中。
传感器定时启动测量并发送监测点温度数据。
当监测点温度超过预设值时立即报警并提高工作频率。
这些温度数据通过2.4GHz无线信道传输到中心基站。
中心基站通过RS-485（CAN、以太网）总线或者GPRS将温度数据上传给主机，并响应主机的各种命令。
主机将总线温度数据进行处理并保存，用图形化的界面实时显示各监测点的温度，通过分析监测点温度变化趋势、比较设备与环境的相对温升，分析可能过热或急剧升温的情况，提前发出预警信号，提醒管理人员进行处理。
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基于ZigBee的高压开关柜无线温湿度检测系统
摘要：本文针对高压开关柜温湿度监测的必要性和迫切性，提出了利用ZigBee
技术，并采用CC2430&Z-Stack芯片和温湿度传感器DS18B20可以完成对高压开关柜的温湿度监测，有效地防止事故的发生，可靠性高、安装方便、终端感测节点
功耗低，是高压开关柜温湿度监测的理想监测系统。
关键词：温湿度监测系统；ZigBee ；高压开关柜
1 引言
作为输配电领域的关键设备，高压开关柜承担着闭合和断开电力线路的重要
作用。
在长期运行过程中，高压开关柜因多种原因造成接触不良，引起柜内温度
升高，严重时可能出现烧毁高压开关柜，甚至导致大面积停电事故的发生。
为保
证高压开关柜的正常运行，有必要对高压开关柜温湿度进行在线监测，及时发现
系统故障隐患，从而提高电力系统运行的稳定性和可靠性。
目前，高压大电流设备内的母线接头部位温湿度监测的方法主要有示温蜡片，红外测温，光纤测温，半导体温度传感器测温等。
示温蜡片测温法不能反映温度
变化值，并且还需定期的人工检查。
红外测温法要受到传感器与被测点之间距离
和光路遮挡的影响，对某些特殊的被测点，由于光路被阻断，难以进行测量；另外，还受到环境光线的限制，因而影响测量的准确性，从而限制了在某些特殊场
合的应用。
光纤测温法中光纤易折易断，耐温性能较差，在运行环境较为恶劣的
情况下容易积累灰尘，易于造成爬电现象，从而降低了高压开关设备的绝缘等级。
另外，由于要采用光纤传输温度数据，使得在空间有限的高压开关柜内布线比较
困难。
半导体温度传感器测温法是将数字温度传感器或集成温度传感器直接安放
在被测物体的表面上，从而可以监测被测物体的温度。
半导体温度传感器测温方
法的优点在于：数字温度传感器和集成温度传感器可以方便地与单片微处理器相
结合，由单片微处理器对温度传感器的输出信号进行分析处理，再通过无线发射
电路发射出去，由外部接收电路接收处理。
这种测温方式特别适合对高压开关柜
内部易发热部位的接触式无线温度监测。
综上所述，对高压开关柜的温度监测有很多种方法，但不同的方法各有优缺点。
采用半导体温度传感器与无线通信技术相结合的温度监测方法，是目前高压
开关柜温湿度监测的主要研究方向。
2、高压开关柜无线温湿度监测系统的实现
2.1 监测参数的选择
高压开关柜监测的内容是在对历年事故分析的基础上建立起来的。
根据上面
所论述的故障表现以及相关故障的机理分析，普遍认为高压开关柜在线监测主要
包括了以下几方面的内容。
（1）环境参数在线监测：A、B、C 三相开关侧和电
缆侧的触头温度，柜内温度，柜内湿度等。
（2）机械特性参数在线监测：断路
器振动信号，断路器操作次数，断路器行程，合、分闸的线圈电流等。
（3）绝
缘状态参数在线监测：如漏电，局部放电，介损等指标。
（4）电气性能参数在
线监测：A、B、C 三相的电流，电压，功率，断路器的开断电流等。
2.2 通信方式的选择
几种短距离无线通信技术情况如下图所示：
通过以上对各种无线通信技术方式的比较，可以看出，ZigBee无线传感器网络通信技术
能够满足高压开关柜在线监测系统对无线信号的传输要求。
因此，选择ZigBee技术实现各监
测点与监测单元之间的无线组网通信。
2.3 硬件设计
本文提出的高压开关柜温湿度监测系统的网络节点的硬件设计基于TI公司推出的符合ZigBee技术标准的CC2530芯片。
由于高压开关柜工作在高电压、大电流环境，为了解决系
统绝缘问题，避免故障的发生，网络节点采用印刷电路板天线或者陶瓷天线。
ZigBee网络包
括协调器、路由器和终端节点。
终端节点带有温湿度传感器DS18B20，是主要的感测节点，
放置在高压开关柜内。
开关柜内空间狭小，无法安装多余电缆，同时系统采用休眠模式，利
用电池供电。
协调器和路由器节点为其他网络节点提供传输数据，因此采用市电供电，这样
可以保证协调器和路由器节点能够一直处于工作状态。
2.4 软件设计
软件设计基于TI公司推出的ZigBee协议栈的最新版本Z-S tack 1.4.2。
ZigBee网络设备根
据功能的不同可以分为协调器、路由器和终端节点。
终端节点申请加入网络，成为协调器或
者路由器的子节点后，可以主动向网络中的任何节点发送数据报，也可以询问它的父节点是
否有发送给它的数据报并接收。
路由器包含终端节点的所有功能，此外还可以作为父节点允
许其他节点加入网络，给网络中的其他节点路由转发数据报，对逻辑网络地址进行分配，维
护邻居设备表等。
协调器除了包含路由器的所有功能外，还包括创建一个新网络的功能。
新建网络流程图
协调器通过NLME NETWORK FORMA TION. request原语来启动一个新网络的建立过程。
然后网络层请求MAC层对协议所规定的信道或由物理层所默认的有效信道进行能量检测扫描，以检测可能的干扰。
网络层收到成功的能量检测扫描结果后，以递增的方式对所测量的能量
值进行排序，并舍弃那些能量值超出许可范围的信道。
如果网络层找到了合适的信道，则为
新建的网络选择一个PAN标识符，接着选择0x0000作为协调器的网络地址。
当网络层选定
网络地址后，通过向MAC层发送MLMES TART. request原语完成ZigBee网络的创建过程。
ZigBee网络支持星型网、簇状网和网状网3种网络结构，其中网状网的任意两个网络节点之
间都可以进行通信。
2.5 电源设计
考虑到高压开关柜的高压特点，设计电源时需要做到良好的绝缘性能和稳定性，目前常
用的电源主要有互感器取电法和蓄电池法。
互感器取电方案利用穿心式电流互感器从高压侧
母线感应能量，互感器取电后经过能量控制、整流、滤波、稳压等一系列措施后，最终测温
装置提供稳定电源，但是这种方案成本高，且结构复杂，不适合在密闭且空间狭小的高压开
关柜中。
ZigBee温度采集器具有能耗低的特点，一块蓄电池可以使用2-3年时间，且价格便宜，因此本系统选择采用蓄电池供电通过TPS79533转换为3.3V工作电压的供电方案。
3、结语
本文提出的基于ZigBee技术的无线温湿度监测系统中带有传感器的测温模块安装在高电
位设备的表面，与低电位接收设备之间无电气联系，从根本上解决了高压绝缘问题，实现对
开关柜内关键点位温湿度监测, 有效地防止了重大事故的发生，保证高压开关柜的稳定运行，提高电力系统的可靠性。
系统实现成本低廉、安装方便、不受高压开关柜的结构限制、终端
节点功耗低、工作稳定、具有很强的工程实用性和市场推广价值。
目前，基于ZigBee的高压开关柜温湿度监测系统正处于火热的研究阶段，ZigBee技术在
很长的一段时间内将会是高压开关柜温湿度监测的主流技术手段，如果能克服技术上的缺陷，高精度，高质量的实现高压开关柜温湿度的在线监测，那么，此系统在未来将会在我国的电
力系统中得到广泛应用。
参考文献：
[1] 丁道振.基于ZigBee的高压开关柜触头温度在线监测系统研究，2013
[2] 吴荣光.张剑雄.基于ZigBee的高压开关柜无线温湿度检测系统.期刊论文.现代电子技术，2008。