隨著特高壓電網(wǎng)的廣泛興建,輸電線路的運(yùn)行管理越來(lái)越復(fù)雜,導(dǎo)線舞動(dòng)事故的發(fā)生也日益頻繁。舞動(dòng)常引起導(dǎo)線斷股、斷線、金具嚴(yán)重磨損、脫落、桿塔傾倒、線路跳閘等嚴(yán)重事故,容易造成電網(wǎng)大面積停電,給電網(wǎng)運(yùn)行造成重大經(jīng)濟(jì)損失。為了及時(shí)掌握架空輸電線路導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)變化情況,須在易發(fā)生舞動(dòng)區(qū)域相關(guān)線路上部署導(dǎo)線舞動(dòng)檢測(cè)儀,實(shí)時(shí)采集導(dǎo)線舞動(dòng)數(shù)據(jù)。通過(guò)輸電線路舞動(dòng)檢測(cè)儀檢測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)重要線路,特殊線路的導(dǎo)線舞動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為線路巡檢人員提供輸電線路運(yùn)行信息。由于特高壓輸電線路的相鄰鐵塔之間檔距較長(zhǎng),舞動(dòng)檢測(cè)儀卻需要均勻安裝在檔距之間,為便于施工人員安裝,保證檢測(cè)儀的檢測(cè)準(zhǔn)確度,舞動(dòng)檢測(cè)儀的電池容量受到極大限制,因此具有無(wú)線傳輸、超低功耗特點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)中。
目前,常用的舞動(dòng)監(jiān)測(cè)方法主要有基于位移傳感器、加速度傳感器的導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置,傳統(tǒng)的基于差分GPS的輸電線路舞動(dòng)監(jiān)測(cè)方法,基于無(wú)線GSM傳輸模塊的導(dǎo)線舞動(dòng)信息數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),還有基于視頻分析技術(shù)的導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),或者采用分布式光纖傳感器測(cè)得線路動(dòng)態(tài);參考文獻(xiàn)“ 黃新波 ,趙隆 ,周柯宏等 .采用慣性傳感器的輸電導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J] .高電壓技術(shù) .2014 ,05(05):1312-1319”中,對(duì)舞動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和舞動(dòng)定位算法進(jìn)行了詳細(xì)分析,提出一種慣性傳感器的輸電導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),現(xiàn)存的舞動(dòng)檢測(cè)儀存在以下諸多不足之處,比如檢測(cè)儀電源供給不穩(wěn)定,系統(tǒng)功耗高,往往三年左右就需要更換電池,造成巡檢人員勞動(dòng)強(qiáng)度高,現(xiàn)場(chǎng)安裝施工成本高;檢測(cè)儀本身重量大,對(duì)導(dǎo)線連接處有磨損;舞動(dòng)檢測(cè)儀采集精度不夠,只采集XY軸方向的數(shù)據(jù);舞動(dòng)檢測(cè)儀數(shù)據(jù)采集、傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)沒(méi)有加密,無(wú)法接入電力專網(wǎng),存在數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。近幾年隨著電力物聯(lián)網(wǎng)的推廣,對(duì)設(shè)備的功耗、數(shù)據(jù)采集精度、數(shù)據(jù)安全等要求更加嚴(yán)格,具體為:對(duì)設(shè)備的功耗提出更高要求,使用壽命要求提高到十年以上,因此必須進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì);對(duì)數(shù)據(jù)精度提出新的要求,要求導(dǎo)線舞動(dòng)數(shù)據(jù)需要采集Z軸方向;檢測(cè)儀的采集數(shù)據(jù)必須進(jìn)行加密處理,才可以接入電力專網(wǎng)。因此,本領(lǐng)域亟需一種新型舞動(dòng)檢測(cè)儀以解決上述問(wèn)題。
本文介紹一種適用于特高壓導(dǎo)線的舞動(dòng)檢測(cè)儀,在保持低功耗的同時(shí)還能夠提高數(shù)據(jù)采集精度和數(shù)據(jù)安全性。方案如下:
適用于特高壓導(dǎo)線的舞動(dòng)檢測(cè)儀,所述檢測(cè)儀包括STM32L5主芯片、MEMS加速度傳感器、加密芯片和SemtechLoRa芯片;MEMS加速度傳感器、加密芯片和所述SemtechLoRa芯片均與所述STM32L5主芯片連接;STM32L5主芯片用于發(fā)送采集指令給所述MEMS加速度傳感器,以使MEMS加速度傳感器根據(jù)所述采集指令采集導(dǎo)線在XYZ三個(gè)方向上的加速度和角加速度;STM32L5主芯片還用于對(duì)MEMS加速度傳感器采集的導(dǎo)線在XYZ三個(gè)方向上的加速度和角加速度進(jìn)行處理,得出舞動(dòng)的振幅和頻率;加密芯片用于對(duì)STM32L5主芯片發(fā)送的振幅和頻率進(jìn)行加密,并將加密后的振幅和頻率發(fā)送至STM32L5主芯片;SemtechLoRa芯片用于接收STM32L5主芯片發(fā)送的加密后的振幅和頻率,并將加密后的振幅和頻率發(fā)送至數(shù)據(jù)接收基站。
高能膠體電池與電源轉(zhuǎn)換芯片連接;電源轉(zhuǎn)換芯片分別與STM32L5主芯片、MEMS加速度傳感器、加密芯片和Semtech LoRa芯片連接;所高能膠體電池通過(guò)電源轉(zhuǎn)換芯片分別為STM32L5主芯片、MEMS加速度傳感器、加密芯片和Semtech LoRa芯片供電。
加密芯片的型號(hào)為NRSEC3000,安全芯片NRSEC3000采用32位嵌入式RISC架構(gòu)的CPU。特點(diǎn)是低功耗、高性能、高代碼密度,具有獨(dú)立的存儲(chǔ)器保護(hù)單元(mpu)和存儲(chǔ)器加密單元(meu),是高性能、低功耗、具有豐富的內(nèi)部協(xié)處理器和對(duì)外接口的安全芯片。
芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了國(guó)家商用密碼產(chǎn)品所需的SM2和SM1算法專用加密模塊、DES/3DES加密模塊和RSA公鑰算法引擎。另外,芯片提供32位硬件加密處理器,可用于實(shí)現(xiàn)公鑰算法,摘要算法以及AESDES等對(duì)稱算法。芯片內(nèi)嵌32位真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器TRNG,可滿足COS開(kāi)發(fā)者的密碼學(xué)應(yīng)用,可節(jié)約軟件開(kāi)銷,提高軟件實(shí)現(xiàn)效率。
下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
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原文標(biāo)題:安全加密芯片NRSEC3000應(yīng)用于特高壓導(dǎo)線的舞動(dòng)檢測(cè)儀
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