基于無線傳感網(wǎng)下的變配電監(jiān)控系統(tǒng)研究

摘 要：變配電監(jiān)控系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電系統(tǒng)日常運(yùn)行情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。因此，變配電監(jiān)控系統(tǒng)在電力發(fā)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(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)在變配電監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)行，促進(jìn)其得到了迅速的發(fā)展。該文從基于無線傳感網(wǎng)下的變配電監(jiān)控系統(tǒng)視角出發(fā)，著重分析了變配電監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)、無線傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)以及通信層設(shè)計(jì)三個(gè)方面，旨在為今后變配電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮更好的實(shí)踐效果提供一個(gè)參考的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變配電監(jiān)控系統(tǒng) 無線傳感器 研究

中圖分類號(hào)：TN926 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（b）-0032-01

通過數(shù)據(jù)的傳送，來實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電運(yùn)行問題的后期完善操作，從而提高供電的質(zhì)量、提升服務(wù)的水平、減少運(yùn)行的費(fèi)用開支等等[1]。在目前大多數(shù)的變配電監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成上，主要包括了三個(gè)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(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信工作；第二個(gè)組成部分是現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)，在完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程操控指令的下達(dá)；第三部分是中央管理中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變配電系統(tǒng)各項(xiàng)工作的指令性操作例如參數(shù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警等等[2]。該文基于無線傳感網(wǎng)下的變配電監(jiān)控系統(tǒng)的研究，主要從總體方案設(shè)計(jì)、無線傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)以及通信層設(shè)計(jì)三個(gè)層面進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電系統(tǒng)的全方位動(dòng)態(tài)性監(jiān)控[3]。

1 總體方案設(shè)計(jì)

基于無線傳感器網(wǎng)下的變配電監(jiān)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)構(gòu)架主要是由無線自組網(wǎng)、GPRS/CDMA系統(tǒng)級(jí)互聯(lián)網(wǎng)、各電力監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及中央監(jiān)控層組成[4]。具體到整個(gè)系統(tǒng)的層次性，主要包括了中央監(jiān)控層、通信層以及終端數(shù)據(jù)采集層。中央監(jiān)控層又是由各種電力設(shè)備運(yùn)行參數(shù)顯示、各種電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析以及故障分析和監(jiān)控命令下達(dá)構(gòu)成；通信層由GPRS/CDMA構(gòu)成；終端數(shù)據(jù)采集層包含了數(shù)據(jù)融合中心、各電力監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及無線傳感網(wǎng)三大部分[5]。其中大致的工作方式是由終端數(shù)據(jù)采集層下的無線傳感網(wǎng)結(jié)合各電力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)融合中心進(jìn)行初步的處理與存儲(chǔ)；然后通信層通過GPRS/CDMA實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳送到中央監(jiān)控層，由其下的各種電力設(shè)備運(yùn)行參數(shù)顯示、各種電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析以及故障分析和監(jiān)控命令下達(dá)針對(duì)性的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、診斷、控制、下達(dá)命令等一系列操作。

2 無線傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)

無線傳感網(wǎng)是基于微機(jī)電系統(tǒng)、無線通信以及數(shù)據(jù)電子技術(shù)的崛起和快速發(fā)展而產(chǎn)生的一種新的信息獲取以及處理的模式。其作用機(jī)理主要是通過隨機(jī)分布的集成傳感器、數(shù)據(jù)處理的單元、通信板塊節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜融合，將節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的傳感器以各種各樣的形式進(jìn)行周邊數(shù)據(jù)環(huán)境的測(cè)量，包括熱、紅外線、聲吶、雷達(dá)微信號(hào)等等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的更深層次探究，完成對(duì)整體環(huán)境的檢測(cè)與監(jiān)控。在監(jiān)控系統(tǒng)的終端數(shù)據(jù)采集層上，無線傳感網(wǎng)發(fā)揮出了巨大的功能。可以借助于短距離的無線通信即ZigBee技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于ZigBee技術(shù)而言，主要構(gòu)成了終端數(shù)據(jù)采集層系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)，將收集到的數(shù)據(jù)借助于無線傳感網(wǎng)進(jìn)行輸送。同時(shí)無線傳感網(wǎng)下的ZigBee終端結(jié)點(diǎn)也需要參考自身的組織形式，構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)心態(tài)，而后通過一種特定的方式將監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)傳送到結(jié)點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)區(qū)域整體數(shù)據(jù)上的集中處理。通過這種自主性的自我配置、規(guī)劃、優(yōu)化以及修復(fù)的功能，可以強(qiáng)化無線傳感網(wǎng)適應(yīng)目前動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)性的調(diào)整，保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效率。

另外，由于無線傳感網(wǎng)的終端結(jié)點(diǎn)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(duì)于無線傳感網(wǎng)的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要將多變性考慮在內(nèi)，從而充分利用多跳路來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的暢通性以及最大程度上防止與避免網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)渥兓^快的問題。針對(duì)于目前無線網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只對(duì)相鄰結(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行存儲(chǔ)，后者又可以細(xì)化分為主動(dòng)性與響應(yīng)型。主動(dòng)性在信息接受的準(zhǔn)確性、實(shí)效性上均要由于其他的路由協(xié)議方式。因此，在無線傳感網(wǎng)下的路由協(xié)議上，可以盡量選取主動(dòng)性的路由協(xié)議。

3 通信層設(shè)計(jì)

通信層設(shè)計(jì)主要可以分為GPRS模式以及CDMA模式。對(duì)于GPRS模式而言，是一種通用化分組無線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，需要借助于分組交換下的傳輸數(shù)據(jù)的高效性特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集密度不大情況下的無線傳感網(wǎng)與Internet網(wǎng)絡(luò)的接口功能。同時(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，GPRS模式對(duì)于間斷性、頻繁性、突發(fā)性的少量數(shù)據(jù)傳送以及偶爾大數(shù)據(jù)的傳送具有非常好的效果。如果出現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳送量大，同時(shí)又對(duì)通信的質(zhì)量有著較高的要求，GPRS模式就不能勝任此項(xiàng)工作，必須要借助于CDMA模式來實(shí)現(xiàn)與公網(wǎng)的通信。CDMA模式是將多種復(fù)雜的技術(shù)結(jié)合在一起，包括擴(kuò)頻、多址接入、蜂窩網(wǎng)組和頻率，實(shí)現(xiàn)其抗干擾性、抗多徑衰落性、安全性以及同頻率使用性等優(yōu)點(diǎn)，最大效率的保障大容量數(shù)據(jù)的傳送質(zhì)量和效果。

4 結(jié)語(yǔ)

該文在實(shí)際結(jié)合變配電站工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從基于無線傳感網(wǎng)下的變配電監(jiān)控系統(tǒng)視角出發(fā)，著重分析了變配電監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)、無線傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)以及通信層設(shè)計(jì)三個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電系統(tǒng)的全方位動(dòng)態(tài)性監(jiān)控。方案的設(shè)計(jì)在硬件電路連接上較為簡(jiǎn)單、非常容易調(diào)試，并且在各節(jié)點(diǎn)編程上具有通用性的特點(diǎn)，為此具有較高的實(shí)踐推廣運(yùn)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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