智能电网中无线传感器网络的应用研究 吴曦德浙江工业职业技术学院 【摘要】智能电网与先进的传感测量技术和通信技术密切相关，也为无线传感器网络提供了新的应用平台。本文针对智能电网的绩效目标 与电网的实际情况，结合无线传感器网络的主要技术特点，阐述了应）￣ＷＳＮ构建智能电网通信系统的优势，以及通信系统的具体结构。采 用ＷＳＮ技术的智能电网通信系统将具有成本低、功耗低、自组织、灵活性强的特点。 【关键词】无线传感网络；智能电网；通信 引言 统自动化领域，已有研究把无线传 要实现智能电网的开放、互动的目 无线传感器网络（Ｗｉｒｅｌ ｅ Ｓ Ｓ 感器网络应用于远程抄表、负荷预 标，必须具备一个可靠、高效的通 Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＷＳＮ）将传统的传 测、变电站自动化、配电网继电保 信网络。智能电网的功能覆盖电能 感器信息获取技术从的单一化 护、配电线路故障定位、输电线路 传输的各个环节，数据在发电、输 模式向集成化、微型化、网络化、 实时监测与预警等方面。这些应用 电、配电和用户等不同主体及各类 应用系统之间的传递必须依靠通信 智能化的方向发展，成为近年来 有效地监测了电力系统运行状态， ＩＴ领域重要的研究热点。无线传感 提高了电力系统的运行效率，使得 载体。常见的通信载体包括铜芯 器网络综合了传感器技术、嵌入式 无线传感器网络成为电能生产、传 线、光纤、电力线通信、无线通信 计算技术、分布式信息处理技术和 输、分配、消费环节的有益补充。 通信技术，能够协作地感知和采集 网络分布区域内监测对象的信息， 出不穷，多集中在智能电网概念、 等，它们在不同的应用环境下具有 本文将针对智能电网不同应用 当前，关于智能电网的文献层 各自的优势。 并传送给观测者。作为沟通客观物 发展历程、体系结构等方面，关于 领域的具体情况，探讨ＷＳＮ在智能电 理世界和主观感知世界的载体与桥 具体实现技术的研究报道很少。 梁，无线传感器 网络提供了一种 与以往不同的信 息获取和处理技 网中的具体应用，旨在为建设智能电 术，是信息感知 和采集的一场革 命。无线传感器 网络凭借其自身 的技术特点， 可 以被广泛地应用 于国防军事、环 境监测、城市管 理、医疗卫生、 工业控制、反 恐抗灾等诸多 领域。在电力系 闷美 啄・１／２Ｏ１２ —５９— ＿》》》虐子 界 网的通信网络提供一种新的思路。 一字化线路奠定基础。国家电力建设 人工干预下，能够快速隔离故障、自 研究所目前已将Ｃｒｏｓｓｂｏｗ公司开发 我恢复，避免大面积停电的发生。 、ＷＳＮ的网络简述 ＷＳＮ通常是指由一组带有嵌入式 的无线传感器网络节点部署在高压 及时发现故障点并清除故障是构建 处理器、传感器以及无线收发装置的 输电线上，传感器网络网关固定在 自愈型智能电网的重要前提。芬兰 节点以白组织的方式构成的无线网 高压输电塔上，用于监测大跨据输 Ｈｅｌｓｉｎｋｉ大学电力系统与高压工程实 络，通过节点间的协同工作来采集和 电线路的应力、温度和震动等参 验室的Ｍｉｋａｅｌ Ｍ．Ｎｏｒｄｍａｎ博士提出 处理网络覆盖区域中的目标信息。 数。此外，带有视频采集功能的无 利用在开关站或二级变电站的分支线 在这种架构中，传感器节点 线传感器网络节点可以采集现场图 路上布置能够检测相电流的传感器节 部署在一个目标区域内部或附近， 像，用于进行灾害预警，实现全网 能够通过自组织方式构成网络。传 可视化。 感器节点测得的信息通过多跳的方 三、ＷＳＮ在设备状态检修中的 式传送到汇聚节点，通过汇聚点连 应用 入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ或卫星，最后接入任 造成电力行业资产运行维护和 务管理节点。传感器节点是一个具 管理水平偏低的主要原因之一是设 有测量能力、处理能力、存储能 备检修模式滞后。目前，设备检修普 力、通信能力的嵌入式系统，兼顾 遍采用的是一种定期检修策略，多年 传统网络节点终端和路由的双重功 的生产实践证明，这一策略存在着严 能，不仅进行信息的收集与处理， 重缺陷，如检修不足和检修过剩。因 还要对其他节点转发来的数据进行 此，设备检修要积极向状态检修过 存储、管理和融合。汇聚节点是 渡，提高资产运行维护和管理水平。 拥有较强通信能力、计算能力和丰 ＩＢＭ全球企业咨询服务部制定的智能 富资源的系统，它连接传感器网络 电网认为，电力行业提高资 与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ等外部网络，实现两 产运维和管理水平的关键技术是设 种通信协议之间的转换，负责将管 计一个远程资产监视和控制（ｒｅｍｏｔｅ 理节点的监控任务下发，并将收集 ａｓｓｅｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄｃｏｎｔｒｏ１）系 到的数据转发至外部网络，它可以 统。远程资产监视和控制系统通过传 是一个增强功能的传感器节点，也 感装置检测到电力设备状态数据，根 可以是一个没有监测功能的专用网 据检测数据对设备状态进行评估，判 关设备。任务管理节点具有人机界 断可能出现的故障（比如，通过对变 面，可以进行干预、遥控和管理。 压器油温、油色谱的监测，判断是否 二、ＷＳＮ在输电线路监测中的 出现绝缘裂化），并提示运行维护人 应用 员设备可能存在的不安全因素，依据 输电线路监测系统主要采集 设备状态，帮助运行维护人员优化设 输电线路的运行环境数据和线路铁 备检修和设备更换时机，减少维修成 塔的运行环境数据等，包括线路温 本和停电时间。 度、湿度、污秽、覆冰、风偏、山 四、ＷＳＮ在电力系统故障定位 火、雷击，铁塔环境温度、应力状 中的应用 况等，并在多信息集成和融合条件 自愈是智能电网的主要特征之 下实现线路故障监测及管理，为数 一，当故障发生时，在没有或少量 一６Ｏ一 闷轰 罨・１，２０１２ 点，将传感器节点采集到的相电流信 息通过多跳路由的方式发送给网络控 制中心，网络控制中心通过比较各节 点之间的相电流信息确定故障的位 置。该方法能在单相接地后故障信号 较弱的情况下有效地定位故障。该定 位方法的精度取决于节点的布置密 度，节点布置得越多，节点间距离 越短，精度越高。 结论 本文对无线传感器网络在智能 电网中的应用进行了研究，并分析 了需要解决的主要技术问题。从无 线传感器网络在电力系统中的研究 现状看，已经取得了一定的研究成 果，但还没有在大规模实际应用中 检验。本文就ＷＳＮ在智能电网中的一 些实际应用业务进行了初步探讨。 相信随着智能电网建设的推进，ＷＳＮ 将具有更加广阔的应用舞台。针对 实际应用情况，ＷＳＮ中诸如拓扑控 制、能量管理、路由算法、网络安 全等关键技术问题，将随着智能电 网建设的深入而逐步得到解决。 参考文献： ［１］孙利民，李建中，陈渝，等．无线传感器网络［Ｍ】． 北京：清华大学出版社，２００５：１—５． ［２］王殊，阎毓杰，胡富平，等．无线传感器网络的 理论及应用［Ｍ】．北京：北京航空航大大学出版 社，２００７． 【３苗世洪，３］谌小莉，刘沛，等．基于无线传感器网 络的配电线路故障定位方案Ｕ］．电力系统自动 化，２００８，３２（２０）：６１—６６．
