没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
于基无线通信的输电杆塔振动识别单元设计--本科毕业设计.doc
0 下载量 60 浏览量
2023-07-02
20:02:05
上传
评论
收藏 3.97MB DOC 举报
温馨提示
试读
37页
于基无线通信的输电杆塔振动识别单元设计--本科毕业设计.doc
资源推荐
资源详情
资源评论
I
摘 要
随着我国电力事业的快速发展,输电线路网络大面积铺设,并呈现出杆塔多、线路
长的特征。输电杆塔大多处在复杂的野外自然环境,并且具有高耸入云的特殊结构。一
旦输电杆塔遭到破坏,将导致电力供应中断,影响工农业生产及人民群众的正常生活,
严重时会导致火灾等次生灾害,造成无法挽回的经济损失。因此,杆塔振动分析及监测
具有重要的研究价值和使用价值。
本文研究的主要内容:针对输电杆塔高耸入云的特殊结构及其所处的特殊外部环境,
设计一种输电线路杆塔振动状态识别单元。具体方法:在输电杆塔上安装振动传感器,
采集输电杆塔受外部异物撞击时的振动信号。信号经调理电路处理后,送入单片机进行
处理。采样得到的振动数据信息,经傅里叶变换(FFT)后,得到振动信号的振动频率
及其对应的幅值,将其作为振动特征参数,判断输电杆塔的振动情况。同时利用无线通
信 ZigBee 技术将监测结果实时地发送至远端的主站。
经仿真实验及实践分析表明,输电杆塔振动识别单元准确性高,监测距离长,具有
较强的抗干扰能力。杆塔振动识别单元具有重要的研究意义和现实价值。
关键词: 输电线路杆塔; 快速傅里叶变换(FFT); ZigBee 技术; 振动检测
II
Abstract
With the rapid development of China’s power industry, transmission line network shows
the characteristics of having more tower and longer cable. Transmission towers are mostly in
complex natural environment, and having a special structure high into the air. Once the
transmission towers are destroyed, it will cause power outages, and will influence industrial
and agricultural production and people's normal life, even will lead to serious secondary
disasters such as fire, resulting in irreparable economic losses. Therefore, the tower vibration
analysis and monitoring has important research value and use value.
The main content of this paper: in view of the special structure of the transmission tower
high into the sky and the special external environment around it, a transmission line tower
vibration state recognition unit is designed. Specific methods: vibration sensors are installed
on transmission tower, collecting the vibration signals when transmission tower is hit by
objects from outside. After processed by adjusting circuit , signals are sent into the
microcontroller for processing. It will get the vibration frequency and the corresponding
amplitudes after Fourier transform (FFT) of the sampled Vibration data, as vibration
characteristic parameters to determine the vibration transmission tower. At the same time
using the ZigBee wireless communication technology, the monitoring results in real-time will
be sent to the remote host.
The simulation experiments and practical analysis have showed that the transmission
tower vibration identification unit has the features of high accuracy, long distance monitoring
and strong anti-interference ability. Tower vibration identification unit has important research
significance and practical value.
Key words: Transmission line tower; Fast Fourier transform(FFT); ZigBee;
Vibration detection
III
目 录
1 绪论.......................................................................................................................................1
1.1 课题研究的意义.............................................................................................................1
1.2 国内外发展与现状.........................................................................................................1
1.3 本文主要研究内容.........................................................................................................2
2 输电杆塔振动识别单元的整体设计方案...........................................................................3
2.1 输电杆塔振动识别单元的硬件设计方案.....................................................................3
2.1.1 传感器......................................................................................................................4
2.1.2 微处理器..................................................................................................................5
2.1.3 无线通信..................................................................................................................5
2.1.4 电源转换模块..........................................................................................................6
2.2 软件设计方案.................................................................................................................8
2.3 本章总结.........................................................................................................................8
3 输电杆塔振动识别单元的硬件实现.................................................................................10
3.1 系统电源设计...............................................................................................................10
3.1.1 IAS-2W 系列 DC-DC 转换器...............................................................................11
3.1.2 AS1117 芯片电路连接图 .....................................................................................11
3.1.3 MC1403 电路连接图 ............................................................................................12
3.2 振动信号调理电路设计...............................................................................................12
3.2.1 放大电路设计........................................................................................................12
3.2.2 滤波电路设计........................................................................................................13
3.2.3 限幅电路设计........................................................................................................14
3.2.4 加法电路设计........................................................................................................15
3.3 微处理器芯片外围电路设计.......................................................................................16
3.3.1 JTAG 调试接口.....................................................................................................17
3.3.2 晶体振荡电路........................................................................................................17
3.4 通讯模块的实现...........................................................................................................18
3.5 本章总结.......................................................................................................................18
4 输电杆塔振动识别单元的软件实现.................................................................................20
4.1 总体程序设计...............................................................................................................20
IV
4.2 单片机相关配置...........................................................................................................22
4.2.1 端口配置................................................................................................................22
4.2.2 ADC0 和 DMA0....................................................................................................23
4.3 MODBUS 通信协议 ......................................................................................................24
4.4 快速傅里叶变换...........................................................................................................24
4.5 本章总结.......................................................................................................................27
5 测试与分析.........................................................................................................................28
5.1 系统功耗测试...............................................................................................................28
5.2 调理电路测试与分析...................................................................................................28
5.3 无线通信测试与分析...................................................................................................30
6 结束语.................................................................................................................................32
参考文献...................................................................................................................................33
致 谢.......................................................................................................................................35
附录 A.......................................................................................................................................36
1
1 绪论
1.1 课题研究的意义
安全生产是电力企业永恒的主题,一旦电网出现故障,停电区域的工农业生产将完
全停止,而电力安全事故绝大多数是由于输电网络的杆塔倒塔、导线断线等造成的。输
电网络分散,区域跨度大,基本延伸到了每一个角落,一般处在高山,河流等地质环境
复杂的区域,仅靠电力系统的巡线人员去定期巡检,将会浪费大量的人力、物力,且不
可能取得好的巡检效果。
随着智能电网建设的加速及国民经济高速发展导致用电量激增,国家电网为减少因
为定期人工检修从而对设备“过渡”检修及造成人力浪费和对设备漏检造成杆塔灾害事
故,进而降低输电杆塔运行的可靠性和造成电力企业自身的经济损失,迫切需要输电杆
塔在线监测装置和故障诊断系统来即使可靠的提供杆塔运行状态以提示寻线人员进行
针对性的巡检,以降低电力安全事故的发生概率,确保电网安全稳定运行。
本课题的研究意义为通过研制一套针对输电杆塔振动的在线识别监测系统为输电
杆塔的安全稳定运行“保驾护航”。通过实时动态监测,及时掌握输电杆塔的运行工作
状态使输电杆塔的监测达到智能化水平;通过故障诊断使得在后续的检修中,能够对故
障点快速定位和对故障原因的了解,使得巡线人员能够及时地进行有针对性的故障排除
工作,从而大大提高工作效率。
1.2 国内外发展与现状
国外对输变电设备工作状态的监测研究工作开展的比较早,早在 20 世纪 70 年代,
美国就开始了以在线监测为基础的状态检修技术的研究与应用,但是该技术应用到输变
电设备上是从 80 年代才开始的,比较成功的有澳大利亚昆士兰的合成绝缘子泄漏电流
监测设备;美国电气研究协会研发的输电线路动态容量监测系统,国内方面,输变电设
备的检修机制经历了故障发生后的事后检修到定期检修的管理制度再到现在先进的状
态检修机制三个阶段。
随着近年来输电事故的频发,特别是 2008 年的南方电网特大冰雪灾害增强了对输
电线路杆塔监测的紧迫性和必要性,国内科研院所也陆续展开了针对输电设备监测系统
的研究与开发工作,武汉超高压研究所、国网电力科学研究院对雷击定位系统的研究;
清华大学和武汉超高压研究所研制了以微处理器为主的泄漏电流监测系统;上海交通大
学研究了通过对输电设备现场实际气象条件和输电线路自身属性参数等数据的综合分
析来实时动态确定输电容量的监测系统;视频远程监控方面,随着三大电信运营商 3G
无线通信网络的社会化和商用化,使得输电设备远程视频监控系统的应用发展迅速,在
2008 年南方电网冰雪灾害事故中,通过视频监控系统远程查看杆塔、导线的现场覆冰情
剩余36页未读,继续阅读
资源评论
智慧安全方案
- 粉丝: 3669
- 资源: 59万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
- Python脚本,用于从用户那里获取两个数字,并计算它们的和、差、积和商
- 编程题类别+样题.rar
- hiprint for Vue2/Vue3 打印、打印设计、可视化设计器、报表设计、元素编辑、可视化打印编辑
- python从网络上获取某个网页的内容,并解析HTML,提取并打印出页面上的所有链接
- python从用户输入中读取两个数字,并计算它们的和
- python从一个文本文件中读取数据,统计文件中每个单词的出现次数
- 一套权限管理系统的用户界面(UI)实现
- python从一个文本文件中读取数据,然后计算并打印出文件中单词的频率
- 基于Java的PPT文档生成器设计源码
- 从用户输入中获取两个数字,并计算它们的和
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功