[論文レビュー] Distributed Transformer Monitoring System Based On Zigbee Technology

Rakesh K. Pandey, Dilip Kumar|arXiv (Cornell University)|Mar 14, 2014

Power Transformer Diagnostics and Insulation参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、低消費電力で信頼性の高いデータ送信が可能なZigBeeベースの無線通信を用いて、配電変圧器の温度および油面レベルを遠隔で追跡する分散型トランスフォーマー監視システムを提示する。システムは、センサーインターフェース、リアルタイムクロック、電源バックアップ、ZigBeeモジュールを備えたマイコントローラーを採用しており、電力系統のリアルタイム監視および故障検出を可能にする。

ABSTRACT

A Distributed transformer networks remote monitoring system is developed and constructed,for monitor and record the parameters like temperature, oil level status, of a distribution transformer.The system consists of a micro controller based circuit,with solid-state components for handling sensors,power back-up,real time clock and data communication module which based on ZigBee protocol.

研究の動機と目的

• 故障を防ぎ、グリッドの信頼性を向上させるために、低コストで信頼性の高い遠隔監視システムを配電変圧器用に開発すること。
• 従来の監視システムの限界を克服し、低消費電力通信プロトコルを用いた分散型で無線によるデータ収集を可能にすること。
• 温度および油面レベルのリアルタイムセンシングを電源バックアップおよび時刻スタンプ機能と統合し、正確な診断を可能にすること。
• ZigBee技術を用いたスケーラブルで分散型の監視アーキテクチャを実装し、産業用展開を可能にすること。
• 早期の故障検出と継続的な性能追跡により、保守コストと停止時間を削減すること。

提案手法

• 固体素子を用いた温度および油面レベルセンサーとインターフェースするマイコントローラー基盤のデータ取得ユニットを設計する。
• 時刻スタンプ付きのデータログ記録を可能にするリアルタイムクロックモジュールと、停電時でも継続稼働を確保する電源バックアップシステムを備える。
• センサーが変圧器の温度および油面レベルを監視し、データはZigBee通信モジュールを介して処理・送信される。
• ZigBeeプロトコルを用いて、センサーノードと中央監視ユニット間の低消費電力で短距離の無線通信を実現する。
• システムアーキテクチャは分散展開をサポートし、1つのゲートウェイから複数の変圧器を監視可能である。
• データは無線で中央ステーションに送信され、可視化、ログ記録、アラート生成が行われる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 無線技術を用いて、低コストで分散型の監視システムを配電変圧器用にどのように設計できるか？
• RQ2 ZigBeeを用いた温度および油面レベルなどの変圧器パラメータのリアルタイムで低消費電力な監視は、実現可能か？
• RQ3 電源バックアップおよびリアルタイムクロックの統合は、変圧器監視システムの信頼性を向上させられるか？
• RQ4 スケーラビリティおよび故障検出能力の観点から、本システムは従来の監視方法と比べてどのように異なるか？
• RQ5 実際の配電ネットワークにおけるZigBeeベースの変圧器監視システムの主要な性能指標は何か？

主な発見

• 本システムは、ZigBeeベースの無線通信を用いて、変圧器の温度および油面レベルのリアルタイムで遠隔監視を成功裏に実現した。
• リアルタイムクロックおよび電源バックアップの統合により、停電時でも継続的なデータログ記録が可能となった。
• 低消費電力のZigBeeモジュールの使用により、多数の配電変圧器にわたるスケーラブルな展開が可能となった。
• 最小限の遅延で信頼性の高いデータ送信が実現され、早期の故障検出に適した性能を示した。
• プロトタイプ実装により、低コストで分散型の監視ソリューションが配電ネットワークに実現可能であることが確認された。
• システムは分散型のデータ収集をサポートしており、中央集約インfraストラクチャへの依存を低減した。