实验结果：基于CC2530＋CC2591的远距离通信测试

1）CC2530＋CC2591模块远距离通信测试

对于通信距离采用CC2530＋CC2591无线ZigBee通信模块进行点对点传输测试。CC2530芯片的发射功率设定在最大4.5dBm，天线采用2.4GHz的3db增益全向天线。设定发送模块为连续发送模式，即每间隔5s发送一次数据，每成功发送一次数据时发送模块的LED指示灯闪烁一次。与此同时，接收模块每成功接收一次数据时，其LED指示灯亦闪烁一次。采用这一方法可以简单快速地判断出两个ZigBee模块是否仍在进行无线通信。

由于故障监测结点都悬挂在架空高压输电线上，所处的实际环境比较简单，基本上是开阔可视的，很少有遮挡发生。但测试环境依然分别选择了开阔地方和有一定树木建筑物遮挡的地方，其中开阔环境选择了相距800 m左右的两桥之上。最终测试结果如表8－13所示。

表8－13　通信距离测试结果

由测试结果可以看出，CC2530＋CC2591无线通信模块传输距离在开阔无遮挡的地方可维持在800m以上，而当有一定树木建筑物遮挡时，通信距离会有小幅减小，但可维持在500m以上，不会影响系统使用。在实际安装时，由于输电线上可能的干扰，可以适当降低故障监测结点之间的安装距离，以使其无线通信流畅。

2）监测系统模拟组网情况

为模拟高压输电线故障监测系统运行状况，本设计使用了输电线路故障模拟实验台。该实验台可以短时间内模拟10kV高压线路，线路电流可以人工进行设定并通过按钮调节改变。

由于不方便模拟高压输电线三相电路，在此将网关结点和监测结点同时悬挂在该实验台上，共1个网关结点和11个监测结点。由于内部程序设定为备用超级电容满电之后，所有电路才正常工作。我们分别做了如下实验：

（1）线路电流对系统持续性影响实验

先将模拟实验台电流调至40A以上，等待一定时间后确认所有线上结点的超级电容都达到5.4V满电状态，然后分别调节电路至5A、15A、20A、25A和30A做5次不同实验，过5个小时之后查看结点的超级电容电压是否下降。得到的实验结果如表8－14所示。

表8－14　超级电容电压实验结果

(www.xing528.com)

由该实验结果可知：由于网关结点功耗大于监测结点功耗，当线上电流为20A时，监测结点电路可以有足够的能量持续工作，而只有当线上电流大于25A时，网关结点电路才能持续工作。

（2）超级电容在断电状况下使用持续时间实验

此实验首先测监测结点持续时间，即网关结点使用外接电源供电。先将模拟实验台电流调至40A以上，等待一定时间后确认所有线上结点的超级电容都达到5.4V满电状态，关闭模拟实验台，即线上电流为零，随后每隔半小时测试电路是否依然工作。在测试完所有监测结点后再以同样的方法测试网关结点。得到的实验结果如表8－15所示。

表8－15　断电状况下使用持续时间实验结果

由实验结果可知：由于网关结点功耗大于监测结点功耗，网关结点全部由超级电容供电可持续运行5.5个小时，监测结点持续运行时间大于10个小时。可以考虑增大超级电容容量来延长网关结点持续运行时间。

（3）系统稳定工作情况实验

此实验将所有网关结点和监测结点同时挂线，模拟实验台电流每隔一段时间进行调节，但保持线路电流大部分时间在25A以上，持续时间为5天。

实验结果为所有线上装置均运行良好，且网关结点向监控中心发送数据一切正常。

3）高压输电线监测系统实际运行情况

整套高压输电线故障监测系统于2014年3月在浙江省嘉兴市海盐县试挂线，该试挂线上为一个ZigBee网络系统，由1个网关结点和9个监测结点组成，9个结点分成3组，每组分别悬挂ABC相线，间距约为600m，覆盖约1.5km长的输电线路。悬挂输电线为10kV架空绝缘型输电线。监控中心主机设置在本地，使用固定IP接入，线上网关结点向该IP地址端口发送监测数据。

此次测试已一个月左右，但实际线路上并没有发生任何故障，主机可以一直接收到线上电流数据，数据发送正常。