无线传感器网络技术在智能电网中的应用

无线传感器网络技术在智能电网中的应用

王雪峰

广东美的厨房电器制造有限公司

摘要：近年来，无线通信技术得到了飞快的发展，不仅改变了人们的日常生活与沟通方式，也影响着电力行业的发展方向。作为无线通信技术的技术延伸，无线传感网络技术结合了无线通信和传感测量技术二者，被广泛应用于智能电网中，并以其特有的便捷性和灵活性引领着智能电网网络构架的发展与革新。本文从无线传感网络技术研究发展概况出发，对无线传感网络技术的特点以及其在智能电网中的应用进行了分析和探讨。

引言

我国经济的持续高速发展引发了巨大的用电需求，为电力系统带来了巨大的压力，也成为了电力行业发展的新活力，当今电网结构和规模在不断扩大的同时，其复杂性也在不断加深，这就为电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战。作为现代社会人们日常工作和生活中不可或缺的重要资源，电网供电的质量直接影响着社会的安定和繁荣，影响着千家万户的正常生活与工作。就目前的形势而言，我国电力事业建设的速度和规模都在不断扩大，人们对电力资源的依赖也不断加强，对电网运行的安全可靠性和能效性要求也越来越高，这就是智能电网发展的前景因素，也是其高速发展现状的重要原因和未来不断发展的动力。无线传感网络技术作为智能电网发展的关键技术支撑，对于促进现代电网的信息化、数字化和智能化，保障电网运行的安全性、稳定性和能效性有着重要作用[1]。

1.无线传感网络技术的研究与发展概述

早在上个世纪70年代开始，美国就开始研究无线传感网络技术并将其应用于军事项目，而在最近十多年来，其开始受到人们的广泛关注，在相关研发机构的研究中不断发展，并获得了成熟的理论基础和技术支撑。放眼当下，无线传感网络技术已经走出了实验室，并开始大规模应用于相关的技术领域，而且取得了丰富的实际运用成效。

无线传感网络技术是通过对需要检测的位置设置节点来实现监测功能的，没有地理信息的节点对无线传感网络来说没有多大的意义，它需要掌握节点的准确地理位置信息才能够发挥监测数据传输的意义和价值。简单举例来说，某地发生了火灾事故，人们仅仅知道发生了事故，这对解决事故的实际作用并不大，只有知道发生事故的准确位置，人们才能制定合理的应急方案，并及时进行处理，才能降低事故造成的影响和损失。因此无线传感网络技术的作用就是可以为人们提供这样一个准确的节点地理位置信息。

刚开始，人们在设置无线传感网络节点的时候通常都是随机进行的，并没有事先设定具体的位置，因而在节点设置完成之后需要通过GPS定位来准确定位各个节点的坐标，这样获取的坐标信息误差较小，精度也较高，但这样需要为每个节点安装GPS接收装置，一者这种做法的投入成本过高，二者GPS接收装置的能耗也比较高，需要频繁的更换维护，这就间接降低了无线传感网络的寿命，因而采用这种方式并不合理。后来，人们在实际的应用过程当中摒弃了传统无线传感网络低功耗、节点随机密集的布置条件，而是按照实际应用和需求为主，通过简单可行、灵活便捷的网络通信技术来实现无线传感网络的监控范畴[2]。

2.无线传感网络技术的主要特点

2.1应用的针对性

和传统传感网络不同，无线传感网络在不同技术不同领域的相关应用也有所不同，具体表现在其系统的软硬件平台、网络协议以及网络结构体系上都会有一定的差异，需要针对实际的应用来进行研究和设计，这是无线传感网络的一个显著特征。

2.2数据的中心性

无线传感网络的工作和功能都是以数据的感知、传输和管理为中心的，通过传感器感知获取数据，通过无线网络传输数据，通过网络控制终端管理数据，从而达成无线传感网络的功能和价值，因此，数据的控制和管理是无线传感网络技术的核心，也就是数据的中心性。

2.3网络的自适应性

无线传感网络的节点布置不需要事先设置或建设其他网络设施，只需要在网络监测的区域里人工设置或随机布置就可以，拥有较强的自适应能力，同时也具备自动管理和自主配置的功能，通过网络协议和拓扑调节配置各节点，就可以构成独立的网络。

2.4拓扑的动态性

在实际的应用中，节点可以按照实际的工作需要、节点能量、网络状况、气候地形等动态因素选择工作或者是休眠状态，也就使得无线传感网络的网络拓扑具有一定的动态性与可构造性。

3.无线传感网络技术在智能电网中的应用

无线传感网络技术主要以远程控制系统为平台，实现对智能电网的远程监控、管理和控制，以提高电网的运行和管理效率。通过监控电网中的指定设备，分析其运行状态，并将获得的数据信息通过无线网络发送到控制终端，一旦设备出现故障，电网管理工作人员就能通过控制终端及时得知故障的具体情况，并制定方案进行处理，从而保障电网的安全运行[3]。目前在智能电网中，比较常见的无线传感网络技术应用主要有几种：

3.1在配电网中的应用

在配电网中设置传感网络节点，构建全面覆盖的传感网络，可以有效监控系统当前的状态，便于及时发现故障并做出响应。通过分析相邻节点之间的电流差值来判断是否发生故障，并通过节点的坐标来定位故障的位置，就可以实现系统的实时监控和远程管理。

3.2在输电网中的应用

（1）变电站自动化

无线传感网络技术是实现变电站自动化的关键技术，主要应用于监测变电站高压断路器的温度，电抗器的无线差动保护等，相对于传统有线传感网络而言，无线传感网络没有布线的限制，组网相对灵活，升级扩展和安装维护都比较简便的优势。通过无线传感网络技术对变电站自动化进行实时监控和管理，有效提高自动化系统的管理水平和运行效益，降低了系统维护的成本，也保障了变电站的安全稳定运行。

（2）输电线路监测

无线传感网络技术在输电网中的应用主要是监测并采集输电线路和线路途中高压铁塔周边的环境数据和信息，这些数据主要包括了气温湿度、雨雪雷击、风向山火、积雪冰川等自然气候因素，便于管理人员了解线路的运行环境和灾害发生的等级状况。同时也负责对线路的故障进行监测，通过高压输电线上布置网络节点，在高压铁塔上安装网络网关，就可以实现对线路应力、震动、温度等参数的监控和采集。而在线路途中设置具备视频监控采集功能的节点还可以实现对线路现场的图像信息采集，以便更好的做出灾害预警[4]。

4.结语

智能电网的建设发展对提高我国社会发展水平和人们生活水平，促进经济的稳定增长有着重要的意义，但目前我国智能电网的建设还处于发展阶段，还有很多技术方面的问题亟待解决，再加上这项工程较为复杂，要铺设成熟完善的智能电网，还需要加大探索和研究的力度[5]。无线传感技术的应用，对我国智能电网的发展有着重要的意义，我们在本文里对无线传感技术的发展和研究概况进行了简述，并分析了其在智能电网中的实际应用，但就目前我国智能电网发展的情况来看，无线传感技术的应用还不够完善，也还存在不少的问题需要人们去努力探究和解决。

参考文献：

[1]许雨石.基于认知图的智能配电网数据通信无线传感器网络性能优化控制研究[D].合肥工业大学，2015.

[2]王翀，曾锃.智能电网中无线传感器网络的节能节点定位方法[J].电信科学，2016，32（3）：183-186.

[3]张宁.智能电网中无线传感器网络的应用分析[J].电工技术：下，2015（2）：4-4.

[4]范骕程.智能电网监控中的无线传感网络及其安全研究[D].南京大学，2016.

[5]刘娜，李真.关于智能电网中无线传感器网络的应用[J].工程技术：引文版，2016（4）：00109-00109.