風電場測風系統(tǒng)的WSN可靠組網(wǎng)研究.pdf

1、傳統(tǒng)能源的過度開采以及對環(huán)境破壞的加劇，使得人們越來越關注新能源的開發(fā)和利用。風能以其對環(huán)境無污染、經(jīng)濟效益良好、儲量大等優(yōu)勢，已成為世界各國日益關注的焦點。其中，風電場測風是風能開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，測風的準確性關系到風電場建設的成敗。風電場建場前期的資源評估、微觀選址和短期的風力預測，以及建場后對風力發(fā)電機組實時狀態(tài)監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等，都需要長期、大量、完整、準確的測風數(shù)據(jù)資料。
　　在過去，測風數(shù)據(jù)直接從當?shù)貧庀蟛块T獲得，很

2、難滿足建設風電場對數(shù)據(jù)的特殊要求;后來發(fā)展到采用人工或半人工的方法獲得測風塔儀器記錄的數(shù)據(jù)，不能保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性以及實時監(jiān)測的效果;之后出現(xiàn)基于CAN總線、光纖、以太網(wǎng)等有線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸方式，存在線纜鋪設復雜、可維護性差和成本高等缺點;基于GSM、GPRS等無線傳輸卻存在信號覆蓋盲點等問題。無線傳感器網(wǎng)絡的誕生以及飛速發(fā)展給風電場測風系統(tǒng)帶來了新的動力。
　　本文首先對無線傳感器網(wǎng)絡應用于風電場測風系統(tǒng)進行需求分析，明確WSN的可

3、靠性研究主要從網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)、自適應分簇路由協(xié)議等方面進行。接下來對風電場利用測風塔測風和風力發(fā)電機測風進行分析，分別提出了基于能耗均衡的中繼節(jié)點部署方法以及基于負載均衡的中繼節(jié)點部署方法，并給出網(wǎng)絡最佳節(jié)點部署方案。在此基礎上，重點研究了無線傳感器網(wǎng)絡中的分簇路由協(xié)議，結(jié)合風電場應用場景，對LEACH進行改進。優(yōu)化了簇頭選取過程，消除了極小簇，并設計多級分層網(wǎng)絡，使得數(shù)據(jù)通過多跳網(wǎng)絡傳送到匯聚節(jié)點。仿真實驗驗證了改進后的算法能夠平衡網(wǎng)