基于無線傳感網下的變配電監控系統研究

摘 要：變配電監控系統主要是利用現代電力電子技術、通信技術以及計算機網絡技術的結合，實現對變配電系統日常運行情況的遠程監控。因此，變配電監控系統在電力發電、電路輸送以及用戶供電過程中具有非常大的作用。隨著我國計算機技術在變配電監控系統中的運行，促進其得到了迅速的發展。該文從基于無線傳感網下的變配電監控系統視角出發，著重分析了變配電監控系統的總體方案設計、無線傳感網設計以及通信層設計三個方面，旨在為今后變配電監控系統發揮更好的實踐效果提供一個參考的依據。

關鍵詞：變配電監控系統 無線傳感器 研究

中圖分類號：TN926 文獻標識碼 ：A 文章編號：1674-098X（2015）01（b）-0032-01

通過數據的傳送，來實現對變配電運行問題的后期完善操作，從而提高供電的質量、提升服務的水平、減少運行的費用開支等等[1]。在目前大多數的變配電監控系統的構成上，主要包括了三個大的部分。首先是帶有一定通訊接口的采集控制模塊，通過現場總線結構實現數據的通信工作；第二個組成部分是現場管理系統，在完成現場數據融合的基礎之上實現對遠程操控指令的下達；第三部分是中央管理中心，實現對整個變配電系統各項工作的指令性操作例如參數統計、數據分析、故障報警等等[2]。該文基于無線傳感網下的變配電監控系統的研究，主要從總體方案設計、無線傳感網設計以及通信層設計三個層面進行分析，實現對變配電系統的全方位動態性監控[3]。

1 總體方案設計

基于無線傳感器網下的變配電監控系統總體方案設計構架主要是由無線自組網、GPRS/CDMA系統級互聯網、各電力監測點以及中央監控層組成[4]。具體到整個系統的層次性，主要包括了中央監控層、通信層以及終端數據采集層。中央監控層又是由各種電力設備運行參數顯示、各種電力設備運行狀態分析以及故障分析和監控命令下達構成；通信層由GPRS/CDMA構成；終端數據采集層包含了數據融合中心、各電力監測點以及無線傳感網三大部分[5]。其中大致的工作方式是由終端數據采集層下的無線傳感網結合各電力監測點，將數據輸送到數據融合中心進行初步的處理與存儲；然后通信層通過GPRS/CDMA實現聯網，將數據傳送到中央監控層，由其下的各種電力設備運行參數顯示、各種電力設備運行狀態分析以及故障分析和監控命令下達針對性的對數據進行分析、處理、診斷、控制、下達命令等一系列操作。

2 無線傳感網設計

無線傳感網是基于微機電系統、無線通信以及數據電子技術的崛起和快速發展而產生的一種新的信息獲取以及處理的模式。其作用機理主要是通過隨機分布的集成傳感器、數據處理的單元、通信板塊節點的復雜融合，將節點中內置的傳感器以各種各樣的形式進行周邊數據環境的測量，包括熱、紅外線、聲吶、雷達微信號等等，從而實現對數據的更深層次探究，完成對整體環境的檢測與監控。在監控系統的終端數據采集層上，無線傳感網發揮出了巨大的功能?？梢越柚诙叹嚯x的無線通信即ZigBee技術來實現。對于ZigBee技術而言，主要構成了終端數據采集層系統的節點網，將收集到的數據借助于無線傳感網進行輸送。同時無線傳感網下的ZigBee終端結點也需要參考自身的組織形式，構成一個網絡心態，而后通過一種特定的方式將監控得到的數據傳送到結點上，實現區域整體數據上的集中處理。通過這種自主性的自我配置、規劃、優化以及修復的功能，可以強化無線傳感網適應目前動態變化的網絡環境，及時進行動態性的調整，保障網絡運行的效率。

另外，由于無線傳感網的終端結點非常容易受到體積因素的影響，從而約束了傳感器中的電源能量。為此，對于無線傳感網的設計時，必須要將多變性考慮在內，從而充分利用多跳路來實現網絡的暢通性以及最大程度上防止與避免網絡結構拓撲變化過快的問題。針對于目前無線網絡的路由協議和算法主要可以分為無路由表型以及基于路由表型。前者的特點是結構簡單，只對相鄰結點的信息進行存儲，后者又可以細化分為主動性與響應型。主動性在信息接受的準確性、實效性上均要由于其他的路由協議方式。因此，在無線傳感網下的路由協議上，可以盡量選取主動性的路由協議。

3 通信層設計

通信層設計主要可以分為GPRS模式以及CDMA模式。對于GPRS模式而言，是一種通用化分組無線業務的簡稱，需要借助于分組交換下的傳輸數據的高效性特點，實現數據采集密度不大情況下的無線傳感網與Internet網絡的接口功能。同時實踐經驗發現，GPRS模式對于間斷性、頻繁性、突發性的少量數據傳送以及偶爾大數據的傳送具有非常好的效果。如果出現了數據傳送量大，同時又對通信的質量有著較高的要求，GPRS模式就不能勝任此項工作，必須要借助于CDMA模式來實現與公網的通信。CDMA模式是將多種復雜的技術結合在一起，包括擴頻、多址接入、蜂窩網組和頻率，實現其抗干擾性、抗多徑衰落性、安全性以及同頻率使用性等優點，最大效率的保障大容量數據的傳送質量和效果。

4 結語

該文在實際結合變配電站工作特點的基礎上，從基于無線傳感網下的變配電監控系統視角出發，著重分析了變配電監控系統的總體方案設計、無線傳感網設計以及通信層設計三個方面，實現對變配電系統的全方位動態性監控。方案的設計在硬件電路連接上較為簡單、非常容易調試，并且在各節點編程上具有通用性的特點，為此具有較高的實踐推廣運用價值。

參考文獻

[1]朱文偉.無線傳感網與GPRS通信網互連網關設計與實現[J].南京郵電大學，2013，11（10）：11-12.

[2]杜欣.無線傳感網在電力系統中關鍵技術的研究和應用[J].華北電力大學，2012，15（11）：117-118.

[3]黃緒勇，劉沛，苗世洪.無線傳感自組網在電力監控中的應用動態[J].電力系統自動化，2007，12（7）：222-223.

[4]苗世洪，諶小莉，劉沛.基于無線傳感器網絡的配電線路故障定位方案[J].電力系統自動化，2008，12（20）：123-124.

[5]毛玉星，張占龍，鄧軍.架空輸電線橫向舞動角度仿真計算[J].華北電力大學，2008，13（23）：333-334.