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大中型电厂应用ZigBee技术的必要性和可行性研究

www.cechina.cn2009.11.06阅读 4556

        1 引 言
        随着科技的发展,电厂运行维护对设备状态监测系统提出更高要求。目前的监测系统的检测信息量和测试点安装问题已经出现不能满足电厂安全、可靠、经济的运行要求的势头。当前CONTROL ENGINEERING China版权所有,电厂状态监测系统基本上是在有线的基础实施监测的功能。有线方式受布线、供电电源、安装场所和维修等的限制,如旋转机械的转动部分的状态监测、高电压和大电流设备的状态(温度、绝缘)监测等采用有线方式是无法完成的,更不可能保证数据的实时性、可靠性和完整性,也将限制对设备运行状态的评估、判断和决策。
        现代监测系统由传感器网络组成,传感器网络是有线传感器网络和无线传感器网络的集合。无线传感器网络是基于IEEE 802.15.4技术标准和ZigBee网络协议而设计的无线数据传输网络,他是用大量的具有多功能多信息信号获取能力的传感器,采用自组织无线接入网络,与传感器网络控制器连接,构成无线传感器网络。ZigBee技术是专门针对无线传感器网络而开发的,利用ZigBee技术组成无线传感器网络是电厂监测系统发展的必然趋势。
        2 ZigBee技术
        (1)概论
        ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本,工作在2.4 GHz和868/915 MHz的无线网络技术www.cechina.cn,他是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案,是一种双向传输(two-way)的无线通信标准CONTROL ENGINEERING China版权所有,主要用于中短距离无线系统连接,提供传感器或二次仪表无线双功网络接入,能够满足对各种传感器的数据输出和输入控制命令和信息的需求使现有系统网络化、无线化。ZigBee技术采用一般IEEE 802.15.4收发器技术与嵌入ZigBee技术协议栈的组合;他依据IEEE 802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器设计成只需要很少的能量的装置CONTROL ENGINEERING China版权所有,并以接力的方式将数据从一个传感器无线传到另一个传感器,依次传递,以构成一个无线传感器网络。ZigBee技术的主要特征如表1所示。

ZigBee技术的主要特征


        (2)ZigBee技术与其他无线通信技术的比较
        无线通信技术的特性比较如表2所示。

无线通信技术的特性比较如表2所示


        3 ZigBee技术应用于电厂的可行性论证
        电厂设备监测系统首先为电厂监控系统提供现场设备的各种参数、数据、图表、曲线、开关量和模拟量等信息,根据这些信息分析设备状态、执行开环、闭环控制与调节,对设备故障和事故进行报警和相应处理,保证设备最优运行状态;为设备状态检修提供分析长期的运行数据,以便形成状态检修决策;为遥测、摇讯、遥控、摇调等提供远动数据等。
        ZigBee技术组成传感器网络系统本身具有以下特点:实时性:实时在线监测;低功耗:采用钮扣电池可运行2年以上;先进性:技术、器件、软件先进,为系统的可靠性、先进性奠定了基础;准确性:温度测量精度可达±0.1℃;灵活性:用户可根据自己的需求,灵活、方便地设置参数;系统性:可与电力系统综合自动化系统、消防系统等融为功能更加强大的综合系统,可与局域网、广域网、系统方便连接,实现数据共享,便捷管理;真实性:实时数据记录、分析,为运行、管理、检修、调度等部门提供真实数据;安全性:ZigBee技术系统不论是产品、还是工程及其维护,都具有安全性。ZigBee技术提供数据完整性检查和鉴权功能,采用AES-128加密算法,使数据安全得到保障;效益性:电力系统故障多以温度升高而引起,有了这一套系统控制工程网版权所有,可以节约购置其他测温仪器等设备支出(如红外成像仪、点式测稳仪等);可以节省巡检人员,提高数据获取的工作效率;达到有的放矢地开展设备维修的目的,将减少设备维护工作量;减少事故,提高供电可靠
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