基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统，包括；用于监测电网或用电设备的监测节点，所述监测节点在组态软件中进行标识；用于接收监测节点信息和将信息提交给上位机的基站；对数据的特征量分析，控制预警装置预警的上位机。当未发生故障的时候主动测试电网的安全性，当电网发生故障的时候，及时的预警和报告故障的位置。以便给矿井下工作的人员争取时间撤离和维修人员及时的维修故障，这极大的提高了安全性和工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于智能电力安全预警监测与定位领域，特别涉及一种基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统。
技术介绍
矿井下的动力来源是井下的电网，电网的安全对于整个矿井下的安全和生产活动有决定性的作用。为了确保电能持续稳定的供应，快速判断故障线路并且确定故障位置成为了供电系统保护的主要任务。在煤矿供电系统中，井下的用电是由地面变电所通过两条或多条高压电缆经煤矿井筒传送至井下中央变电所，然后用多种成套的配电装置传送到井下各采区变电所或者移动变电站，经过降压后向采区的低压设备供电。矿井下电力供应系统在现实的应用中，为使电网系统运行稳定，减少系统故障发生的几率，矿井下每个变电所的供电动力系统都采用两根后三根动力电缆，其电源来自其它区域的变电所或中央变电所，井下电网故障定位系统无线传感器网络的工作节点，由井下线路和独立电源进行供电。矿井下工作的风机、大型采集设备等机电设备的电力由矿井下各采区变电所供给，形成了复杂的矿井下供电网络。由此可见，矿井下电力安全要求级别高，然而传统的电网检测系统只有当发生故障时才能检测，针对国内外的电网诊断定位方法的研宄和基于矿井下特殊的供电网络，有必要研宄出一套适合矿井下高压动力电网故障定位系统，用来对矿井下电网运行状态的实时监控，为故障的巡线和定位提供依据，保证供电系统的稳定性，降低由于故障原因所造成的损失。
技术实现思路
针对传统的电网检测系统只有当发生故障时才能检测的不足，本技术目的是:提供一种基于无线传感网络的矿井电网故障主动监测与定位的系统，当未发生故障的时候主动测试电网的安全性，当电网发生故障的时候，及时的预警和报告故障的位置。以便给矿井下工作的的人员争取时间撤离和维修人员及时的维修故障，这极大的提高了安全性和工作效率。本技术的技术方案是:一种基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统，包括；用于监测电网和用电设备的监测节点，所述监测节点在组态软件中进行标识；用于接收监测节点信息，并对信息进行初步处理的高速数据采集系统，所述高速数据采集系统安装在基站内；对初步处理后的数据的特征量分析，控制预警装置预警的上位机。优选的，所述监测节点包括安装在井下变电所的电压电流监测节点，安装在井下各变电所的动力电缆中的压电测力传感器节点和安装在大型用电设备上的红外监测节点。优选的，所述压电测力传感器节点包括压电测力传感器模块、用于对传感器采集的数据处理和控制故障检测与校验的嵌入式处理器模块、无线通信模块和独立电源模块。优选的，所述电压电流监测节点包括变压模块、变流模块、数据分析模块、无线通信模块和电源模块。优选的，所述高速数据采集系统包括数据分析处理器、数据转存器和数据采集硬件系统，所述数据采集硬件系统包括接入现场的电流互感器的二次侧电流，提取行波分量的滤波电路，A / D转换电路和FPGA控制模块。优选的，所述数据特征量包括时间能量特征和时间频率特征。优选的，整个系统运行在以EEE802.15.4 / ZigBee协议基础结合煤矿具体的环境需求计算的网络拓扑结构和路由算法而构建的一个井下传感网络上。本技术的优点是:1.对基于传感网络的矿井电网安全故障主动监测与定位研宄，利用矿井下安装的传感器网络采集电网故障信息，并通过该故障诊断系统构建整个系统环境，用来对矿井下电网运行状态的实时监控，为故障的巡线和定位提供依据，保证供电系统的稳定性，降低由于故障原因所造成的损失。.当未发生故障的时候主动测试电网的安全性，当电网发生故障的时候，及时的预警和报告故障的位置。以便给矿井下工作的的人员争取时间撤离和维修人员及时的维修故障，这极大的提高了安全性和工作效率。【附图说明】下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述:图1为本技术一种基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统的结构框图；图2为本技术一种基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统的工作流程图；图3为本技术一种基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统的压电测力传感器节点的结构框图。【具体实施方式】实施例:如图1所示，该基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统由终端网络监测部分、数据网络传输部分和数据分析计算部分组成。在构建的井下安全系统中，终端网络监测部分即为电压电流监测节点，压电测力传感器节点，红外监测节点。电压电流监测节点和压电测力传感器节点安装在井下各变电所中，压电测力传感器节点安装在进出变电所动力输出线上，一条动力电缆上卡装一个节点；由于大型设备的工作功率和方式不一样，将红外监测节点安装在大型用电设备上时需要先将设备工作时的红外辐射等信息记录下来以供检测故障使用。矿井下的区域供电是由变电所提供的，所以变电所可以用来安装一个区域的基站，在此变电所中的所有无线节点均可与基站通信，一旦监测节点检测到电缆或者用电设备出现异常状态，则节点将信息通过天线发送到本所的基站中，基站与地面监控主站的通信是通过井下环网的光缆进行。整个系统运行在由EEE802.15.4 / ZigBee协议基础结合煤矿具体的环境需求计算的网络拓扑结构和路由算法而构建的一个井下传感网络上。监测节点采用嵌入式微处理器控制系统，它能够实现在基于控制器的系统数据移植将输出信号经放大器放大后送入ACL8111数据采集卡，经模数转换后，将电压、电流、电缆压力信号转换成数字量送入计算机，完成整个系统的运行。根据矿井下电网布局进行监测节点安装，并在组态软件中进行标识。当电网发生故障时当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统，其特征在于，包括；用于监测电网和用电设备的监测节点，所述监测节点在组态软件中进行标识；用于接收监测节点信息，并对信息进行初步处理的高速数据采集系统，所述高速数据采集系统安装在基站内；对初步处理后的数据的特征量分析，控制预警装置预警的上位机。2．根据权利要求1所述的基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统，其特征在于，所述监测节点包括安装在井下变电所的电压电流监测节点，安装在井下各变电所的动力电缆中的压电测力传感器节点和安装在大型用电设备上的红外监测节点。3．根据权利要求2所述的基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统，其特征在于，所述压电测力传感器节点包括压电测力传感器模块、用于对传感器采集的数据处理和控制故障检测与校验的嵌入式处理器模块、无线通信模块和独立电源模块。4．根据权利要求2所述的基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统，其特征在于，所述电压电流监测节点包括变压模块、变流模块、数据分析模块、无线通信模块和电源模块。5．根据权利要求1所述的基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统，其特征在于，所述高速数据采集系统包括数据分析处理器、数据转存器和数据采集硬件系统，所述数据采集硬件系统包括接入现场的电流互感器的二次侧电流，提取行波分量的滤波电路，A／D转换电路和FPGA控制模块。6．根据权利要求1所述的基于无线传感的矿井电网主动故障检测定位系统，其特征在于，所述数据特征量包括时间能量特征和时间频率特征。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平乐，潘志宏，程海洋，张仕杰，陈文博，
申请(专利权)人：张家港江苏科技大学产业技术研究院，
类型：新型
国别省市：江苏;32