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2 无线传感技术应用特点
无线传感器网络(WSN)就是由许多集传感与驱动控制能力、计算能力、通信能力于一身,嵌入式节点传感器通过2.4GHz无线通讯方式互连起来的网络,采用TDMA突发跳时扩频和跳频扩频模式结合的方式通讯,传输基站与主机间通过RS-485总线(或CAN)互联,WSN网络结构图如图1:
WSN技术应用到避雷器泄漏电流状态监测上特别合适。采用WSN技术可以很好的解决避雷器泄漏电流监测问题,由于WSN是无线通讯网络,每个电压、电流传感器与路由和主机都是通过无线联系,任何一个传感器的故障不会导致整个监测网络的崩溃,也不会将雷电流引入控制室,所以不会给变电站监测系统带来任何额外的风险,具有高度的系统可靠性。
3 状态监测系统原理分析
采用基本法分析检测避雷器泄漏电流及诊断运行状况。通常流经金属氧化物避雷器电流包含容性成分IC和阻性成分IR,IC主要为基波成分,IR则除含有基波成分外,还含有丰富的谐波成分,这是由避雷器的非线性特性造成的。避雷器是否正常的主要特征就是判断其IR是否在正常的范围以内,监测系统主要任务就是从全电流中提取出IR。在正常状态下,其阻性电流IR远小于容性电流IC,因此全电流主要表现为IC。虽然IC在相位上超前于IR90°,但对于两者的基波来说,在不引入外部参考信息的情况下很难将IR分离出来。由于IR和该项电压同相位,因此只要引入该项引入电压信号即可精确求取IR分量。
基于上述理论,系统中的电压、电流传感器通过无线基站接收器与现场测试元件连接,电压传感器测量各相电压的过零时间和各相电压的各次谐波分量,在电压过零的同时无线避雷器泄漏电流传感器向测试元件发送电流值,二者共同参与计算阻性电流。无线避雷器泄漏电流传感器测量总泄漏电流的基波和各谐波分量,与电压传感器协调计算出阻性电流分量。
此外,系统还提供一种3次谐波辅助判断技术。系统提取电压、电流中的3次谐波,当电压信号中3次谐波增加,电流3次谐波也随着增加属于正常情况;当电压信号中3次谐波正常,避雷器泄漏电流3次谐波增加则表明避雷器阀片可能出现劣化的征兆,系统将同时比对当前时刻的阻性电流,以及当前的环境湿度,给出出避雷器内部阀片的真实状态。
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