傳感器在智能電網系統中的應用與研究

吉林市第一中學 王一雯

傳感器在智能電網系統中的應用與研究

吉林市第一中學 王一雯

當前單片機、多媒體、無線網等技術快速發展，促進了電網的智能化，在電力生產、銷售、服務、維護等各個方面為用戶提供了強大的支撐。傳感器是一種信息采集、傳輸、轉發的電子設備，其可以部署于電網各個節點，實現軟硬件運行信息加工和處理。

傳感器；智能電網；數據采集；路由轉發

1.引言

隨著“互聯網+電網”時代的到來，國家電網逐步引入了許多計算機技術，構建了電網運行監控系統、終端抄表管理系統、電費催收管理系統等，這些應用系統提高了互聯網的操作管理水平，同時也實現了電網管理的信息化、共享化和智能化。智能電網運行中，傳感器是一個非常重要的應用設備，比如在智能電網設備入庫時，每一個智能電網設備都有一個編碼，可以利用RFID、掃描儀等傳感器將設備錄入到系統中，同時對物品進行分類管理，收儲之后可在庫存數據庫中增加設備關聯數量信息，并且生成一個入庫單，打印出來反饋給每一個送貨人員[1]。建設智能電網時，設備需要分發到各處，此時就可以單擊一個出庫功能按鈕，實現每一類設備的出庫操作，庫存管理人員分發給客戶之后，即可單擊出庫功能按鈕，此時傳感器可以記錄出庫商品編碼，減去庫存數據庫數量，建立一個出庫單，輸入每一類出庫商品的數量，完成出庫操作。同時，傳感器可以根據用戶的實際需求，統計設備運行數據，針對這些數據進行調研和分析，使用柱狀圖、折線圖等統計周銷量、月銷量、季度銷量，確保智能電網信息服務共享化[2]。

2.智能電網系統信息處理分析

智能電網管理中，系統部署和運行涉及的軟硬件資源很多，為此對分布式管理系統進行總結和分析，軟硬件資源包括軟件系統、數據庫服務器、防火墻服務器、Web服務器、交換機、路由器、終端設備等，這些軟硬件資源采用多層次網絡，分別是核心層、匯聚層和接入層。核心層可以完成高速的智能電網數據轉發功能；匯聚層可以完成數據信息路由聚合、流量計算等功能；接入層可以完成智能電網訪問控制管理功能，并且可以將不同的設備劃分為不同的VLAN，便于對軟硬件資源進行分組管理，實現系統數據信息的共享和操作。目前這種設計模式可以有效地避免智能電網數據產生擁塞，保證智能電網健全，具有重要的作用和意義[3]。智能電網可以采用先進的RFID、攝像頭等傳感器設備實時地采集現場環境信息，包括設備入庫、出庫和庫存量，也可以使用攝像頭掃描整個電網現場的人員、終端流量等信息，將這些信息通過物聯網、移動網或光纖網絡傳輸到數據層；數據層可以將其保存到各類型的數據庫中，同時實現邏輯業務加工和處理，包括設備入庫、設備出庫、設備庫存、電網客戶和統計分析等各類型數據信息處理；應用層的服務器包括Web服務器、防火墻服務器等，可以對這些信息進行數據解析，將其劃分為邏輯業務和數據業務兩個關鍵類別，實現對信息的加工。最后，接入層可以為用戶提供系統輸入界面，這些界面可以部署在智能手機、平板電腦和PC電腦上，以便能夠為用戶提供信息輸入和輸出功能，實時地采集這些業務信息，保證智能電網信息共享。

3.傳感器在智能電網系統中的應用設計

傳感器是一種擁有數據采集、傳輸和執行命令功能的設備，其可以利用自身攜帶的感知功能，采集周邊環境信息，并且可以通過ZigBee物聯網、WiFi局域網或移動通信網絡等實現數據傳輸和共享，將采集到的數據保存到服務器中。目前，常見的傳感器包括兩種，一種是終端傳感器，其僅僅擁有數據采集、傳輸、操作功能；另外一種是網關傳感器，其不僅具有終端傳感器的功能，同時還擁有數據匯聚和轉發功能，能夠更新、維護路由表，快速地計算和確定數據轉發路徑，保證數據瞬時轉發。終端傳感器主要包括七個模塊，分別是電源、時鐘、LED顯示器、射頻天線、信號調制、電源管理和感知等功能模塊。電源可以為傳感器提供動力支撐，確保傳感器能夠正常穩定工作；時鐘可以為數據采集、發送和執行提供脈沖信號，同步網絡時鐘頻率，保證信息發送和接收的實時性；LED顯示器可以顯示傳感器工作狀態等信息；射頻天線能夠完成數據轉發和接收，確保信號的準確性和完整性；信號調制可以將傳感器采集的數據進行調制，實現信號的過濾、放大，完成對視頻、圖像、文本信息的壓縮和還原；感知是傳感器最基本的功能，利用各類型的電子化學儀器采集信息；電源管理能夠實時統計電源用量，實現電源的節電模式、用電模式管理。終端傳感器在機房專家監控系統中的應用如圖1所示。

圖1 終端傳感器節點組成結構

網關傳感器節點又被人們稱為路由器節點，這些節點集成了先進的路由器功能，形成一個局域網，將這些局域網內采集的信息匯聚到一起，然后將其轉發給機房專家監控系統，同時網關傳感器也可以接收指令，將其轉發給關聯的傳感器，操作傳感器。網關傳感器節點組成如圖2所示。

圖2 網關傳感器節點組成結構

4.結束語

智能電網采用先進的傳感器實時地采集電力網絡信息數據，監控網絡運行情況，保證智能電網的正常運行，更好地提高電網運行安全性，具有重要的作用和意義。

[1]邱雪松,藺艷斐,邵蘇杰,等.一種面向智能電網數據采集的傳感器聚合布局構造算法[J].電子與信息學報,2015,37(10):2411-2417.

[2]李哲,韓天劍.無線傳感器在智能電網中的應用[J].信息通信,2016(6):288-289.

[3]唐曉璇,郭少勇,亓峰.面向智能電網架空線的傳感器故障容忍機制[J].電子與信息學報,2016,38(3):700-706.