智能電網中無線傳感器網絡的應用

亓宏波

摘 要：通過對各種物聯網傳感器進行利用，電力企業對電網里的配電、發電，以及輸電和供電等設備時時進行檢測，了解其運行狀況，促進對遠程設備監控能力的提升，進而可以對故障現象及時的發現，對故障區域迅速的做好定位，提升電網的質量。作為消費者和電力運營雙方之間連接的平臺，智能電網能夠對兩者的關系進行有效的協調。本文首先介紹了智能電網和無線傳感器網絡的基本概況，之后具體闡述了智能電網中無線傳感器網絡的應用。

關鍵詞：智能電網；無線傳感器網絡；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.175

0 引言

隨著我國社會及經濟的迅猛提升，用戶需求的多樣化，電力系統受到了越來越多的挑戰，不僅要滿足用戶對安全性要求越來越高的需要，還要滿足用戶對用電的時段需要，以及互動方面的需求。面對這些需求，過去的電網系統很難滿足，而智能電網的出現，很好的適應了當前新形勢下對電力的需求。智能電網與很多產業都有關聯，例如通信產業、能源產業、傳感器和檢測產業以及新材料和IT產業等。其中，最為基礎和關鍵的技術要輸通信技術以及微傳感器網絡。從電力系統的分布來看，不論是在城市，孩子在鄉村，每個角落都有配電網絡和輸出網絡，因此，了解各個點力參數有助于對局部電網的運行狀況及時有效的了解，進而對電力資源進行調整，合理的進行分配，從而更為有效的對電力資源進行利用。通過對各種物聯網傳感器進行利用，電力企業對電網里的配電、發電，以及輸電和供電等設備時時進行檢測，了解其運行狀況，促進對遠程設備監控能力的提升，進而可以對故障現象及時的發現，對故障區域迅速的做好定位，提升電網的質量。作為消費者和電力運營雙方之間連接的平臺，智能電網能夠對兩者的關系進行有效的協調。從電力企業方面來看，能夠對用戶的用電信息自動進行采集，同時進行相應的統計和分析，從而為其營銷運行奠定基礎，并為電力建設的決策提供參考，從而可以對需求真正的做到智能化管理。從消費者方面來看，能夠通過傳感器網絡對自己家的用電情況更好的了解，還能夠使智能電表與家用電器之間進行互聯，進而使家居實現智能化，達到對電力使用的安全、可靠、經濟和互動。

1 智能電網以及無線傳感器網絡的概況

1.1 智能電網介紹

所謂智能電網，是結合其所處在的實際環境的需要，同時將其具有的實際的物理電網作為基礎而構建的（總體結構見圖1），其把互聯網通信技術和電網系統進行結合，并將其當做最為重要的核心，進而通過互聯的方式實現電網的智能化。智能電網是聚集了很多前沿理論的技術，是對傳統電網進行的更新和升級，能夠實時的對電力系統進行保護、控制、測量和監測的一種電力設施，從而確保更加的經濟、安全、環保和可靠，進而達到人們期待的智能電網的需求。傳感技術、通信技術、狀態檢測以及測量和計算技術等都是智能電網的核心支撐技術。為了最大程度的使運營成本減少，使得智 能電網的運營與管理得到全面的優化，促進其可靠性的提升，設計者在智能電網中引入了傳感器，利用傳感器，有機的將各種物理設備進行結合，從而構建一個把電力消費者和各種服務，包括其他設備進行結合的一個規模較大的網絡，進而能夠更為智能、人性化的對信息數據進行采集和分析。

圖 1表示智能電網總體的結構。

1.2 無線傳感器網絡概況

從當前來看，在社會科學研究當中，無線傳感器網絡成為大家探究的新熱點，不僅和多個領域進行融合和相交，同時在很多方面使需要進一步進行研究和開發的一種應用型技術。隨著電池技術、通信技術以及微制造行業的迅猛發展，傳感器結點在發展性能等很多方面也越來越完善。從特征上來看，無線傳感器網絡具有以下幾方面的特點：首先，無線傳感器是將數據作為中心的一個對等性的網絡；其次，在硬件資源上具有一定的局限性；再次具有動態性的網絡拓撲；第四，在傳輸能力以及能源上具有一定的局限性能源的有限性；具有安全上的潛在威脅等。因此，在對無線傳感器網絡進行設計的時，相關人員一定要對各種基本的技術充分的給予考慮，這時確保網絡功能可以正常運行，傳感器網絡可以實現任務的基礎。

2 智能電網中無線傳感器的應用

2.1 無線傳感器在對設備進行狀態檢修中的應用

從當前來看，遠程控制系統和監視是促進電力企業資產運作以及管理水平提升的關鍵，通過傳感器對電力設備進行的檢測，能夠通過獲取信息數據而實現在線監控設備的運行狀態，再利用通信網絡將獲取的信息數據傳送給狀態監測中心，之后利用監測中心所做出的狀態評估，結合其實際的情況而對設備是否要進行替換或進行修理進行確定。如果發現設備發生故障，狀態監測中心要立刻向維修人員提示，協助維修人員進行操作和優化，進而使維修成本達到最小化，停電的時間最短。通常來看，因為要在設備的內部對狀態傳感器進行維護，所以從工作環境上來看，是十分復雜的。在這樣的環境當中，過去的有線通信設備不夠方便，也不夠靈活，因此安裝起來不是十分的方便。但無線傳感器網絡則是多變靈活、不用進行布線，所以能夠在對設備狀態進行檢修時就可以更好的使作用得以發揮。

2.2 無線傳感器在對分布式母線進行保護中的具體應用

為了能夠保證用戶的供電質量，可靠性的配電網非常的重要。隨著對電力市場開拓的越來越深入，為確保配電網具有更高的可靠性，目很多電力用戶都希望在配電網中裝入母線保護裝置。母線作為其中非常重要的構成部分，其是否具有穩定的工作狀態對于整個電力系統是否具有可靠性具有直接的影響。然而處于成本的原因，電力企業通常不會單獨的對母線保護進行設置，而是由發電機過流或是變壓器來對隔離配電網的母線故障進行保護。從目前來看，通信網絡中所采用的主要是有線進行傳輸的方式，但是因為布線的不靈活，使得組網比較困難，因此越來越多的研究人員開始在分布式母線保護當中引入無線傳感器網絡。如果母線在連接時很容易改變、出線較多，且距離較短時，這時就比較適宜將無線傳感器網絡作為前提而構建的分布式母線保護。

2.3 無線傳感器在電網災變里的應用

在電網災變中，無線傳感器具有許多的應用，例如，在對冰災進行監測時，預警系統會結合目標，根據本地具體的地理狀況和桿塔的類型，在讓系統覆蓋范圍得以滿足的基礎上，挑選一個最為合適的地方作為傳感器應用的節點。最先考慮的是成本的最優，其次是對傳感器節點進行合理部署。而以無線傳感器網絡作為基礎的冰災監測預警系統，是利用無線網絡多跳路由，將從系統各桿塔上獲取的監測數據信息傳遞給監控中心，之后監控中心再進一步對數據進行處理和分析。

2.4 無線傳感器網絡在智能家居和計量里的具體應用

根據傳統的思維概念，對電量進行統計就是要通過電表來進行，之后在結合電表中顯示的數值計算電費。從電力企業和消費者雙方而言，所獲得的數據就是一個家庭或是一個用戶的用電數量，因此從精細度上來看，明顯不夠，所包括的數據信息也顯然不足，其中有很多隱藏的數據未能真實的獲得。而將來的智能計量，會是對傳統概念的顛覆，通過給用戶安裝智能電表，能夠很好的避免竊電，能夠獲得比過去更為精準、全面和用電數據，同時還能夠對負載情況有一個實時和細致的了解。而從電力消費者角度而言，智能計量管理系統的引入，會讓電力用戶具有較強的體驗性，進而能夠很好的調動其積極性，同時還可以使用戶可以真實的了解用電情況，有針對性的調節自己的生活，關閉不必要的電子設備，進而實現能耗減低的目的。此外，無線傳感器網絡的應用還能夠促使更多的設備制造企業對智能家居產品進行研發。例如，可以對遠程監控系統進行開發，實現對家電設備的遠程控制，將智能電表和電冰箱、熱水器進行連接，這樣用戶就能夠通過通信網絡實現對家電設備的距離控制，例如 想一到家能夠洗到熱水澡，就可以在下班前對熱水器進行設置等等，進而可以對電力進行更好的更有效的作用，從而構建舒適的智能家居環境。

3 結語

總之，智能電網是當前產業發展中受到較大關注的領域，伴隨電力市場的迅猛發展，越來越成熟的無線傳感器網絡技術因為其所具有的優勢，必然會具有更好的發展空間，受到更多的關注和應用。

參考文獻：

[1]杜加根.無線傳感器網絡在智能電網中應用的研究[D].武漢理工大學，2011.

[2]董浩.無線長安其網絡在智能電網中的應用研究[D].南京郵電大學，2014.

[3]王剛.智能變電站的網絡通信與信息處理技術的研究[D].天津大學，2012.

[4]孫健.智能電網暫態故障檢測和電流過載預防控制研究[D].重慶大學，2014.