無線傳感器網絡在電力系統(tǒng)中的應用研究

1、1前言20世紀90年代以來年代以來隨著嵌入式系隨著嵌入式系統(tǒng)、無、無線通信、網通信、網絡及MEMS(微電子機子機械系械系統(tǒng))等技等技術的快速的快速發(fā)展具有感知、具有感知、計算和無算和無線網絡通信能力的通信能力的傳感器以及由感器以及由其構成的無其構成的無線傳線傳感器網感器網絡(WirelessSenswkWSN)引起了人引起了人們的極大關的極大關注[1]。WSN由隨機分布的集成有傳感器、數據感器、數據處理單元和通信模元和通信模塊的微小節(jié)點

2、通過自組織的方式構成網絡借助于節(jié)點中內置的形式多樣的傳感器協(xié)作地實時感知和采集周邊環(huán)境中眾多人們感興趣的物質現(xiàn)象并對這些信息進行處理獲得更為詳盡而準確的信息可以在任何時間、絕大多數地點和多種環(huán)境條件下獲取大量詳實而可靠的信息[5]。上述優(yōu)秀特性為無線傳感器網絡賦予了廣闊的應用前景主要表現(xiàn)在軍事、環(huán)境、健康、家庭和其他商業(yè)領域。例如傳感器網感器網絡可以向正在準可以向正在準備進備進行登行登陸作戰(zhàn)的部的部隊指揮官報告敵方岸方岸灘的詳實詳實特征

3、信息特征信息為制定作戰(zhàn)方案提供可靠的信息傳感器網絡也能用于用于環(huán)境監(jiān)測監(jiān)測幫助監(jiān)測人員方便地確定污染物的類型、濃度及位置。實際上傳感器網絡為終端用戶提供了對監(jiān)測環(huán)境更智能、更好地理解?？梢韵嘈艂鞲衅骶W絡必將成為未來信息傳輸中不可缺少的一部分[1，5]。同樣，無線傳感器網絡在電力系統(tǒng)中的應用的前景是非常廣闊的。包括在電力監(jiān)控、配控、配電網繼電繼電保護和電機制造機制造等多方面有著很好的應用。國家電力建設研究所目前已將無線傳感器網絡產品用于用

4、于監(jiān)測監(jiān)測大跨據大跨據輸電線輸電線路的路的應力、溫度力、溫度和震和震動等參數等參數。每個傳感器節(jié)點部署在高壓輸電線上，而網關固定在高網關固定在高壓輸電壓輸電塔上塔上。此項目克服了超高壓大電流環(huán)境中在線監(jiān)測裝置的電磁屏蔽、工磁屏蔽、工頻干擾、電暈電暈干擾、在線監(jiān)測裝置的長期供電等技術難題；解決了導地線微風振動傳感技術、無線數據傳輸、多參數信息監(jiān)測與集成等關鍵技術問題。另外，針對電力系統(tǒng)監(jiān)控、測量需求的不斷提高，無線傳感器網絡在通信容量、延

5、通信容量、延時、丟包率、能量率、能量損耗等方面取得了一定進展[6]。因此，在當代電力系統(tǒng)網絡化、信息化技術高速發(fā)展的現(xiàn)狀下，開展較大規(guī)模的無線傳感器網絡在電力系統(tǒng)中應用的相關理論和基礎研究是相當有必要的。31.2.11.2.1國內研究現(xiàn)狀國內研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)通信是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，是電網調度自動化、電網運營市場化和電網管理信息化的基礎，是確保電網安全、穩(wěn)定、經濟運行的重要手段。高可靠性和實時性是實現(xiàn)可靠的電力運輸、提供用戶滿意

6、度和電力運營利潤的關鍵因素。設備故障、電擊、電力系統(tǒng)故障、自然災害等等經常會導致電力系統(tǒng)擾動甚至于長時間的電力中斷。隨著時代的發(fā)展，用戶對電力系統(tǒng)提出了越來越高的要求[7]。為了提供一個不中斷的電力服務，就需要電力系統(tǒng)具有高可靠性和自我恢復能力。電力市場運營和市場化要求一個高性能的數據通信網絡支持。由上圖可知，從整體上來說，電力系統(tǒng)通信網絡分兩部分[8]組成：（1）高速主干網。它可以采用專用網絡或者公用網絡。通過VPN（VirtualP

7、rivatewk）技術，用戶不再需要擁有實際的長途數據線路，而是依靠Inter服務提供商（ISP）和其它網絡服務提供商（NSP），在Inter中建立專用的數據傳輸通道，構成一個邏輯網絡。它不是專用網絡，卻能夠實現(xiàn)專用網絡的功能。在電力系統(tǒng)中，常采用基于Inter的VPN作為高速的主干網絡。（2）“最后1Km連接”問題。它是指廠站通信網絡對主干網絡的接入。通過接入高速主干網絡，才能實現(xiàn)廣域網環(huán)境下調度主機、各廠站主機或者IED之間等的直接