傳感器節(jié)點收集故障信息發(fā)送到數(shù)據(jù)采集點并進行報警通知周邊人員撤離。數(shù)據(jù)采集點將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面監(jiān)控主站，故障分析系統(tǒng)開始分析故障并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施然后將生成的故障報告提交給監(jiān)控人員。
[0028]如圖2所示，當(dāng)井下的電網(wǎng)或用電設(shè)備發(fā)生故障時，檢測節(jié)點被收到的信息激活，節(jié)點會檢測到相應(yīng)的故障信息，節(jié)點通過嵌入式微處理系統(tǒng)將信息初步處理后通過整個井下環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)?。將信息傳輸?shù)交荆鞠到y(tǒng)被激活運行，并將信息提交給上位機，上位機收到故障信息后開始分析故障信息。測試部分由地面監(jiān)控主站控制，當(dāng)?shù)孛姹O(jiān)控主站發(fā)出測試系統(tǒng)命令時，監(jiān)測模塊開始運行測試電網(wǎng)安全性。當(dāng)檢測節(jié)點檢測到系統(tǒng)故障時，節(jié)點通過嵌入式微處理器控制系統(tǒng)將故障處理后提交給基站，基站通過EEE802.15.4 / ZigBee協(xié)議構(gòu)建的環(huán)網(wǎng)將故障信息傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心。
[0029]如圖1所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用柜式插件式和模塊化，主要由數(shù)據(jù)分析處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器，數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)具體由接入現(xiàn)場現(xiàn)有的電流互感器(CT)的二次側(cè)電流，通過濾波電路，提取行波分量，經(jīng)過A/ D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，
由FPGA控制在緩沖區(qū)中緩存，滿足啟動條件時，記錄故障觸發(fā)時刻，并將緩沖區(qū)中保存的數(shù)據(jù)作為一個故障記錄傳到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存模塊。數(shù)據(jù)經(jīng)由轉(zhuǎn)存模塊被嵌入式微處理器控制系統(tǒng)初步處理。
[0030]如圖3所示，壓電測力傳感器節(jié)點由壓電測力傳感器模塊、嵌入式處理器模塊、基于EEE802.15.4 / ZigBee協(xié)議的無線通信模塊和獨立電源模塊四部分組成，壓電測力節(jié)點還具有井下電網(wǎng)定位模塊和電能自動補充模塊等功能模塊。壓電測力傳感器模塊主要負(fù)責(zé)動力電纜數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；嵌入式處理器模塊是整個節(jié)點信息處理的中心，主要負(fù)責(zé)控制整個電測力傳感器節(jié)點的故障檢測與校驗，以及負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運采集的信息數(shù)據(jù)；通信模塊負(fù)責(zé)節(jié)點與基站進行無線通信、傳輸控制信息和收集和傳輸數(shù)據(jù)；壓電測力傳感器監(jiān)測節(jié)點所需要的電力是由獨立電源模塊提供。
[0031]電流電壓式傳感器監(jiān)測節(jié)點主要監(jiān)控用電器在不同運行狀態(tài)下的電流和電壓。主要組成模塊有變壓模塊，變流模塊，數(shù)據(jù)分析模塊，無線通信模塊和電源模塊。數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)在不同的電壓和電流的模式下分析用電設(shè)備的安全情況。通信模塊負(fù)責(zé)與基站進行無線通信、交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；電源模塊為傳感器節(jié)點提供運行的電力。
[0032]上位機是用來對整個監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送運行命令和分析下位機傳輸?shù)墓收闲畔⒌模钦麄€監(jiān)控系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)和核心部分，它的核心部分是組態(tài)軟件，當(dāng)數(shù)據(jù)經(jīng)由由EEE802.15? 4/ ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C時，然后上位機的數(shù)據(jù)接收組件接收數(shù)據(jù)，提交給組態(tài)軟件，組態(tài)軟件運用模糊算法對數(shù)據(jù)進行分析，然后將分析的數(shù)據(jù)儲存到數(shù)據(jù)庫中用來作為下一次計算分析的基礎(chǔ)。當(dāng)這個分析結(jié)束時，系統(tǒng)生成故障報告并提交給控制人員。
[0033]現(xiàn)有的電氣設(shè)備中很容易發(fā)生電氣設(shè)備熱故障，主要是因為電氣連接點過熱造成的。熱故障類型有危險性熱故障，嚴(yán)重性熱故障，一般性熱故障，對于不同的熱故障采取不同的處理方式，危險性熱故障指溫度超過180度，容易找出打火放電現(xiàn)象，有嚴(yán)重?zé)龤Ш圹E，這種情況應(yīng)對立即停止使用，并進行維修，嚴(yán)重性熱故障是指溫度在80-180度之間，有較嚴(yán)重?zé)釗p傷，熱像特征明顯，應(yīng)該實時監(jiān)控，并盡快維修。一般性熱故障是指溫度在20-80度之間，溫度有一點的增加，并且有輕微熱像特征，應(yīng)該積極，認(rèn)真做好記錄，并跟蹤監(jiān)視，如果故障進一步加重應(yīng)當(dāng)及時處理。監(jiān)測節(jié)點采用嵌入式PC/104工業(yè)PC系列模塊。
【主權(quán)項】
1.一種基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，包括； 用于監(jiān)測電網(wǎng)和用電設(shè)備的監(jiān)測節(jié)點，所述監(jiān)測節(jié)點在組態(tài)軟件中進行標(biāo)識； 用于接收監(jiān)測節(jié)點信息，并對信息進行初步處理的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在基站內(nèi)； 對初步處理后的數(shù)據(jù)的特征量分析，控制預(yù)警裝置預(yù)警的上位機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測節(jié)點包括安裝在井下變電所的電壓電流監(jiān)測節(jié)點，安裝在井下各變電所的動力電纜中的壓電測力傳感器節(jié)點和安裝在大型用電設(shè)備上的紅外監(jiān)測節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電測力傳感器節(jié)點包括壓電測力傳感器模塊、用于對傳感器采集的數(shù)據(jù)處理和控制故障檢測與校驗的嵌入式處理器模塊、無線通信模塊和獨立電源模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓電流監(jiān)測節(jié)點包括變壓模塊、變流模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、無線通信模塊和電源豐旲塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器和數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)包括接入現(xiàn)場的電流互感器的二次側(cè)電流，提取行波分量的濾波電路，A /D轉(zhuǎn)換電路和FPGA控制模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)特征量包括時間能量特征和時間頻率特征。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于無線傳感的礦井電網(wǎng)主動故障檢測定位系統(tǒng)，包括；用于監(jiān)測電網(wǎng)或用電設(shè)備的監(jiān)測節(jié)點，所述監(jiān)測節(jié)點在組態(tài)軟件中進行標(biāo)識；用于接收監(jiān)測節(jié)點信息和將信息提交給上位機的基站；對數(shù)據(jù)的特征量分析，控制預(yù)警裝置預(yù)警的上位機。當(dāng)未發(fā)生故障的時候主動測試電網(wǎng)的安全性，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障的時候，及時的預(yù)警和報告故障的位置。以便給礦井下工作的人員爭取時間撤離和維修人員及時的維修故障，這極大的提高了安全性和工作效率。
【IPC分類】G01R31-08, E21F17-18
【公開號】CN204374353
【申請?zhí)枴緾N201420851486
【發(fā)明人】楊平樂, 潘志宏, 程海洋, 張仕杰, 陳文博
【申請人】張家港江蘇科技大學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月29日