無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)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(wǎng)通信、網(wǎng)絡(luò)及MEMS(微電子機子機械系械系統(tǒng))等技等技術(shù)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(wǎng)絡(luò)通信能力的通信能力的傳感器以及由感器以及由其構(gòu)成的無其構(gòu)成的無線傳線傳感器網(wǎng)感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSenswkWSN)引起了人引起了人們的極大關(guān)的極大關(guān)注[1]。WSN由隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)感器、數(shù)據(jù)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(gòu)成網(wǎng)絡(luò)借助于節(jié)點中內(nèi)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(zhì)現(xiàn)象并對這些信息進行處理獲得更為詳盡而準(zhǔn)確的信息可以在任何時間、絕大多數(shù)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(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)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(lǐng)域。例如傳感器網(wǎng)感器網(wǎng)絡(luò)可以向正在準(zhǔn)可以向正在準(zhǔn)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用的前景是非常廣闊的。包括在電力監(jiān)控、配控、配電網(wǎng)繼電繼電保護和電機制造機制造等多方面有著很好的應(yīng)用。國家電力建設(shè)研究所目前已將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品用于用

4、于監(jiān)測監(jiān)測大跨據(jù)大跨據(jù)輸電線輸電線路的路的應(yīng)力、溫度力、溫度和震和震動等參數(shù)等參數(shù)。每個傳感器節(jié)點部署在高壓輸電線上，而網(wǎng)關(guān)固定在高網(wǎng)關(guān)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(shù)難題；解決了導(dǎo)地線微風(fēng)振動傳感技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸、多參數(shù)信息監(jiān)測與集成等關(guān)鍵技術(shù)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(wǎng)絡(luò)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(dāng)代電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)高速發(fā)展的現(xiàn)狀下，開展較大規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的相關(guān)理論和基礎(chǔ)研究是相當(dāng)有必要的。31.2.11.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)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(wǎng)調(diào)度自動化、電網(wǎng)運營市場化和電網(wǎng)管理信息化的基礎(chǔ)，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)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(guān)鍵因素。設(shè)備故障、電擊、電力系統(tǒng)故障、自然災(zāi)害等等經(jīng)常會導(dǎo)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(wù)，就需要電力系統(tǒng)具有高可靠性和自我恢復(fù)能力。電力市場運營和市場化要求一個高性能的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)支持。由上圖可知，從整體上來說，電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)分兩部分[8]組成：（1）高速主干網(wǎng)。它可以采用專用網(wǎng)絡(luò)或者公用網(wǎng)絡(luò)。通過VPN（VirtualP

7、rivatewk）技術(shù)，用戶不再需要擁有實際的長途數(shù)據(jù)線路，而是依靠Inter服務(wù)提供商（ISP）和其它網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商（NSP），在Inter中建立專用的數(shù)據(jù)傳輸通道，構(gòu)成一個邏輯網(wǎng)絡(luò)。它不是專用網(wǎng)絡(luò)，卻能夠?qū)崿F(xiàn)專用網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)。（2）“最后1Km連接”問題。它是指廠站通信網(wǎng)絡(luò)對主干網(wǎng)絡(luò)的接入。通過接入高速主干網(wǎng)絡(luò)，才能實現(xiàn)廣域網(wǎng)環(huán)境下調(diào)度主機、各廠站主機或者IED之間等的直接