ZigBee技术在智能箱式变电站中的应用

图2所示是智能箱式变电站ZigBee通讯网络体系结构图。
本系统的管理主站存放在各电力公司。通过光纤分布与各个变电站的ZigBee智能网关相连接。ZigBee终端节点(ZigBee终端装置)与配变终端(如配变监测仪、故障指示器等)相连，并通过ZigBee路由(智能中继器)逐级把数据传递给ZigBee智能网关。系统自上至下由ZigBee通信平台管理系统主站、ZigBee智能网关、ZigBee智能中继器、ZigBee终端组成，通过ZigBee网关进行协议解析，可实现全程链路的构建。
3．2 ZigBee节点的硬件电路实现方案
ZigBee节点的硬件设计主要有两种方案可供选择：第一种可选的方案是MCU+RF收发器，第二种可选的方案是应用SOC片上系统。本文的硬件采用第一种方案，系统的MCU选择MSP430F149单片机，RF收发器为CC2420射频芯片。用MSP430F149单片机与CC2420射频芯片进行通信，可控制CC2420射频芯片做好数据的无线传输操作。系统硬件模块框图如图3所示。

本系统的硬件包括MSP430F149微处理器模块、CC2420无线数据收发模块、电源管理模块等。这些器件的选择要尽量符合ZigBee技术的低成本、低耗电、小体积等特性。分步完成好每一个模块的调试工作，最终完成整体的硬件设计。系统的MSP430微处理器负责整个节点的控制操作，包括数据管理以及任务管理，与CC2420通信可控制CC2420进行无线通信等任务，CC2420通过SPI接口与MCU进行通信，负责数据的收发等无线通信任务。存储器模块是为防止MCU内部存储器不够，用于存储需要保护的数据。
3．3 软件设计
IAR软件是MSP430单片机的开发工具，在硬件上用一根并口线将单片机与PC机相连就可以了，系统所需要的C语言代码都是在这个环境下编译的，其主程序设计流程图如图4所示。主程序可调用多个子程序模块，以用来处理相应的功能。初始化模块用于初始化系统及ZigBee模块；查询模块用来查询附近通信节点的信息；通信链路模块用来建立监测区域内节点间的数据链路；数据通信模块用来接收并分析无线传感器网络节点发来的数据信息，处理后将数据信息发送出去。

3．4 无线ZigBee技术应用于箱式变电站的配电方案
将ZigBee技术应用于箱式变电站的配电系统分为高压、变压器、低压三部分，图5所示是其智能变电站配电方案图。图中的高压部分采用中压负荷开关(或真空断路器)；变压器部分为立体卷铁心S13型油变或者S(C)B13型干变；低压部分包含低压进线、重要馈电回路、一般馈电回路和无功补偿。智能化系统的配置及功能要求如表1所列。