隨著我國經濟不斷發展， 工業和民用用電需求不斷增加，因此更好地實現國家智能電網安全、穩定運行的控制目標顯得特別重要。

為了保證電力設備的安全運行，近年來變壓器設備在線故障診斷逐漸受到電力企業的普遍重視，但變壓器電流、電壓、功率負荷、油溫和鐵芯入地電流等參數的測量，以及傳感器的安裝、供電、網絡通信連接布線仍是個難題。于是，尋求一種沒有復雜的引線、絕緣性能好、低功耗、可在線供電或電池供電、能夠就近安裝及實時監測電能參數和溫度的傳感器成為首要考慮的問題。低功耗電能參數測量芯片和無線網絡ZigBee技術的出現，使得在線供電或電池供電的電能參數無線監測系統成為可能。下面將介紹一種基于無線通信ZigBee技術的電能參數及溫度監測系統。

ZigBee是一種用于控制和監視的短距離、低速率、低功耗、成本低廉、高可靠無線網絡技術，它基于IEEE802.15.4國際標準，上層協議為ZigBee協議棧。其網絡路由功能強大，組網靈活，自恢復及冗余性能優異，能簡單地覆蓋廣闊范圍，每個ZigBee網絡最多可支持65,535臺設備，也就是說，每臺ZigBee設備可以與另外65,534臺設備相連接。近年來ZigBee技術在智能家居、照明控制、建筑自動化、工業自動化、自動抄表和醫療等方面逐漸展開應用，是目前嵌入式應用的一大熱點。它的許多特點和優勢也使之具有廣闊的應用領域和市場前景。

本文介紹的基于ZigBee技術的電能參數無線監測系統主要應用于變電站、發電廠的電力變壓器等高壓設備的電能參數及溫度實時監測。這種無線監測系統可以幫助用戶及時發現設備隱患的存在，從而避免事故的發生；減少運行人員現場巡檢的工作量；提高設備使用壽命，降低企業的總體成本。

一、系統硬件設計

圖1為電能參數無線監測系統。

該系統采用三層結構，即由無線電能參數及溫度采集模塊、ZigBee接收節點和計算機工作站三部分組成。無線電能參數及溫度采集模塊完成被測對象的電能參數及溫度測量，然后通過ZigBee無線通信接口把數據傳給ZigBee接收節點，ZigBee接收節點把接收到的數據經過簡單處理后通過RS485、CAN和以太網等總線將數據傳輸到計算機工作站作一進步處理。

電能參數無線監測系統硬件設計主要由無線電能參數及溫度測量模塊（傳感器）和無線電能參數監視儀（ZigBee接收節點）兩部分組成。圖2為電能參數無線監測系統硬件原理框圖，左邊部分為無線電能參數監視儀硬件原理框圖，右邊則為無線電能參數及溫度測量模塊。

圖2：電能參數無線監測系統硬件原理框圖。

1. 無線電能參數監視儀

無線電能監視儀硬件主CPU采用基于32位ARM7TDMI-S內核、內部嵌入128K字節高速Flash存儲器和16K字節靜態RAM的LPC2134嵌入式微處理器。外圍電路由LCD顯示模塊、數據存儲電路、報警輸出電路、按鍵接口電路、ZigBee無線通信模塊、RS485通信接口電路和RTC實時時鐘電路等組成。LCD顯示模塊作為人機交互接口顯示電壓有效值、電流有效值、頻率、功率、功率因數和溫度等參數測量值及棒狀圖、實時趨勢圖、歷史趨勢圖和報警記錄等；數據存儲電路采用上海貝嶺的EEPROM存儲器BL24C256和Intersil公司內部集成看門狗電路的存儲器X5043.其中BL24C256用來存儲系統狀態信息、電壓、電流、溫度等參數歷史數據及越限報警記錄等，X5043存儲器功能是給主CPU作看門狗復位電路及保存系統組態參數；報警輸出電路在測量值超過報警限值時，輸出無源開關量觸點給聲、光報警顯示屏或作為開關量信號傳給計算機監控系統，使維護人員及時排除故障，避免事故的發生；按鍵接口電路功能是配合人機交互接口LCD顯示模塊，便于用戶現場調試、修改系統組態參數及切換測量數據顯示畫面；ZigBee無線通信模塊集成了ZigBee無線收發器和一個單指令內嵌Flash空間的51CPU核，同時還有GPIO,功能為接收無線電能參數及溫度測量模塊發送過來的測量數據，然后把數據送給主CPU進行處理；RS485通信接口電路功能是把測量的數據傳送到計算機工作站監控系統，通信接口電路可根電感電壓據用戶需要配置成CAN或以太網接口；RTC時鐘電路采用上海貝嶺的BL5373芯片，給整個系統提供實時時鐘信號。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠