無(wú)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(jì)90年代以來(lái)年代以來(lái)隨著嵌入式系隨著嵌入式系統(tǒng)、無(wú)、無(wú)線通信、網(wǎng)通信、網(wǎng)絡(luò)及MEMS(微電子機(jī)子機(jī)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(jì)算和無(wú)算和無(wú)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(wú)其構(gòu)成的無(wú)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(jī)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(diǎn)

2、通過(guò)自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣的傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)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(duì)這些信息進(jìn)行處理獲得更為詳盡而準(zhǔn)確的信息可以在任何時(shí)間、絕大多數(shù)地點(diǎn)和多種環(huán)境條件下獲取大量詳實(shí)而可靠的信息[5]。上述優(yōu)秀特性為無(wú)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(jìn)備進(jìn)行登行登陸作戰(zhàn)的部的部隊(duì)指揮官報(bào)告敵方岸方岸灘的詳實(shí)詳實(shí)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(cè)監(jiān)測(cè)幫助監(jiān)測(cè)人員方便地確定污染物的類(lèi)型、濃度及位置。實(shí)際上傳感器網(wǎng)絡(luò)為終端用戶提供了對(duì)監(jiān)測(cè)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(lái)信息傳輸中不可缺少的一部分[1，5]。同樣，無(wú)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(hù)和電機(jī)制造機(jī)制造等多方面有著很好的應(yīng)用。國(guó)家電力建設(shè)研究所目前已將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品用于用

4、于監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)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(dòng)等參數(shù)等參數(shù)。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)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(xiàng)目克服了超高壓大電流環(huán)境中在線監(jiān)測(cè)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(cè)裝置的長(zhǎng)期供電等技術(shù)難題；解決了導(dǎo)地線微風(fēng)振動(dòng)傳感技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、多參數(shù)信息監(jiān)測(cè)與集成等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。另外，針對(duì)電力系統(tǒng)監(jiān)控、測(cè)量需求的不斷提高，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在通信容量、延

5、通信容量、延時(shí)、丟包率、能量率、能量損耗等方面取得了一定進(jìn)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(kāi)展較大規(guī)模的無(wú)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(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)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(dòng)化、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)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(jì)運(yùn)行的重要手段。高可靠性和實(shí)時(shí)性是實(shí)現(xiàn)可靠的電力運(yùn)輸、提供用戶滿意

6、度和電力運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)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(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)擾動(dòng)甚至于長(zhǎng)時(shí)間的電力中斷。隨著時(shí)代的發(fā)展，用戶對(duì)電力系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求[7]。為了提供一個(gè)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(chǎng)運(yùn)營(yíng)和市場(chǎng)化要求一個(gè)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(lái)說(shuō)，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(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)或者公用網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)VPN（VirtualP

7、rivatewk）技術(shù)，用戶不再需要擁有實(shí)際的長(zhǎng)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(zhuān)用的數(shù)據(jù)傳輸通道，構(gòu)成一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)。它不是專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，卻能夠?qū)崿F(xiàn)專(zhuān)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(wèn)題。它是指廠站通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)主干網(wǎng)絡(luò)的接入。通過(guò)接入高速主干網(wǎng)絡(luò)，才能實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)環(huán)境下調(diào)度主機(jī)、各廠站主機(jī)或者IED之間等的直接