智能电网中无线传感器网络的应用

亓宏波

摘 要：通过对各种物联网传感器进行利用，电力企业对电网里的配电、发电，以及输电和供电等设备时时进行检测，了解其运行状况，促进对远程设备监控能力的提升，进而可以对故障现象及时的发现，对故障区域迅速的做好定位，提升电网的质量。作为消费者和电力运营双方之间连接的平台，智能电网能够对两者的关系进行有效的协调。本文首先介绍了智能电网和无线传感器网络的基本概况，之后具体阐述了智能电网中无线传感器网络的应用。

关键词：智能电网；无线传感器网络；应用

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

0 引言

随着我国社会及经济的迅猛提升，用户需求的多样化，电力系统受到了越来越多的挑战，不仅要满足用户对安全性要求越来越高的需要，还要满足用户对用电的时段需要，以及互动方面的需求。面对这些需求，过去的电网系统很难满足，而智能电网的出现，很好的适应了当前新形势下对电力的需求。智能电网与很多产业都有关联，例如通信产业、能源产业、传感器和检测产业以及新材料和IT产业等。其中，最为基础和关键的技术要输通信技术以及微传感器网络。从电力系统的分布来看，不论是在城市，孩子在乡村，每个角落都有配电网络和输出网络，因此，了解各个点力参数有助于对局部电网的运行状况及时有效的了解，进而对电力资源进行调整，合理的进行分配，从而更为有效的对电力资源进行利用。通过对各种物联网传感器进行利用，电力企业对电网里的配电、发电，以及输电和供电等设备时时进行检测，了解其运行状况，促进对远程设备监控能力的提升，进而可以对故障现象及时的发现，对故障区域迅速的做好定位，提升电网的质量。作为消费者和电力运营双方之间连接的平台，智能电网能够对两者的关系进行有效的协调。从电力企业方面来看，能够对用户的用电信息自动进行采集，同时进行相应的统计和分析，从而为其营销运行奠定基础，并为电力建设的决策提供参考，从而可以对需求真正的做到智能化管理。从消费者方面来看，能够通过传感器网络对自己家的用电情况更好的了解，还能够使智能电表与家用电器之间进行互联，进而使家居实现智能化，达到对电力使用的安全、可靠、经济和互动。

1 智能电网以及无线传感器网络的概况

1.1 智能电网介绍

所谓智能电网，是结合其所处在的实际环境的需要，同时将其具有的实际的物理电网作为基础而构建的（总体结构见图1），其把互联网通信技术和电网系统进行结合，并将其当做最为重要的核心，进而通过互联的方式实现电网的智能化。智能电网是聚集了很多前沿理论的技术，是对传统电网进行的更新和升级，能够实时的对电力系统进行保护、控制、测量和监测的一种电力设施，从而确保更加的经济、安全、环保和可靠，进而达到人们期待的智能电网的需求。传感技术、通信技术、状态检测以及测量和计算技术等都是智能电网的核心支撑技术。为了最大程度的使运营成本减少，使得智 能电网的运营与管理得到全面的优化，促进其可靠性的提升，设计者在智能电网中引入了传感器，利用传感器，有机的将各种物理设备进行结合，从而构建一个把电力消费者和各种服务，包括其他设备进行结合的一个规模较大的网络，进而能够更为智能、人性化的对信息数据进行采集和分析。

图 1表示智能電网总体的结构。

1.2 无线传感器网络概况

从当前来看，在社会科学研究当中，无线传感器网络成为大家探究的新热点，不仅和多个领域进行融合和相交，同时在很多方面使需要进一步进行研究和开发的一种应用型技术。随着电池技术、通信技术以及微制造行业的迅猛发展，传感器结点在发展性能等很多方面也越来越完善。从特征上来看，无线传感器网络具有以下几方面的特点：首先，无线传感器是将数据作为中心的一个对等性的网络；其次，在硬件资源上具有一定的局限性；再次具有动态性的网络拓扑；第四，在传输能力以及能源上具有一定的局限性能源的有限性；具有安全上的潜在威胁等。因此，在对无线传感器网络进行设计的时，相关人员一定要对各种基本的技术充分的给予考虑，这时确保网络功能可以正常运行，传感器网络可以实现任务的基础。

2 智能电网中无线传感器的应用

2.1 无线传感器在对设备进行状态检修中的应用

从当前来看，远程控制系统和监视是促进电力企业资产运作以及管理水平提升的关键，通过传感器对电力设备进行的检测，能够通过获取信息数据而实现在线监控设备的运行状态，再利用通信网络将获取的信息数据传送给状态监测中心，之后利用监测中心所做出的状态评估，结合其实际的情况而对设备是否要进行替换或进行修理进行确定。如果发现设备发生故障，状态监测中心要立刻向维修人员提示，协助维修人员进行操作和优化，进而使维修成本达到最小化，停电的时间最短。通常来看，因为要在设备的内部对状态传感器进行维护，所以从工作环境上来看，是十分复杂的。在这样的环境当中，过去的有线通信设备不够方便，也不够灵活，因此安装起来不是十分的方便。但无线传感器网络则是多变灵活、不用进行布线，所以能够在对设备状态进行检修时就可以更好的使作用得以发挥。

2.2 无线传感器在对分布式母线进行保护中的具体应用

为了能够保证用户的供电质量，可靠性的配电网非常的重要。随着对电力市场开拓的越来越深入，为确保配电网具有更高的可靠性，目很多电力用户都希望在配电网中装入母线保护装置。母线作为其中非常重要的构成部分，其是否具有稳定的工作状态对于整个电力系统是否具有可靠性具有直接的影响。然而处于成本的原因，电力企业通常不会单独的对母线保护进行设置，而是由发电机过流或是变压器来对隔离配电网的母线故障进行保护。从目前来看，通信网络中所采用的主要是有线进行传输的方式，但是因为布线的不灵活，使得组网比较困难，因此越来越多的研究人员开始在分布式母线保护当中引入无线传感器网络。如果母线在连接时很容易改变、出线较多，且距离较短时，这时就比较适宜将无线传感器网络作为前提而构建的分布式母线保护。

2.3 无线传感器在电网灾变里的应用

在电网灾变中，无线传感器具有许多的应用，例如，在对冰灾进行监测时，预警系统会结合目标，根据本地具体的地理状况和杆塔的类型，在让系统覆盖范围得以满足的基础上，挑选一个最为合适的地方作为传感器应用的节点。最先考虑的是成本的最优，其次是对传感器节点进行合理部署。而以无线传感器网络作为基础的冰灾监测预警系统，是利用无线网络多跳路由，将从系统各杆塔上获取的监测数据信息传递给监控中心，之后监控中心再进一步对数据进行处理和分析。

2.4 无线传感器网络在智能家居和计量里的具体应用

根据传统的思维概念，对电量进行统计就是要通过电表来进行，之后在结合电表中显示的数值计算电费。从电力企业和消费者双方而言，所获得的数据就是一个家庭或是一个用户的用电数量，因此从精细度上来看，明显不够，所包括的数据信息也显然不足，其中有很多隐藏的数据未能真实的获得。而将来的智能计量，会是对传统概念的颠覆，通过给用户安装智能电表，能够很好的避免窃电，能够获得比过去更为精准、全面和用电数据，同时还能够对负载情况有一个实时和细致的了解。而从电力消费者角度而言，智能计量管理系统的引入，会让电力用户具有较强的体验性，进而能够很好的调动其积极性，同时还可以使用户可以真实的了解用电情况，有针对性的调节自己的生活，关闭不必要的电子设备，进而实现能耗减低的目的。此外，無线传感器网络的应用还能够促使更多的设备制造企业对智能家居产品进行研发。例如，可以对远程监控系统进行开发，实现对家电设备的远程控制，将智能电表和电冰箱、热水器进行连接，这样用户就能够通过通信网络实现对家电设备的距离控制，例如 想一到家能够洗到热水澡，就可以在下班前对热水器进行设置等等，进而可以对电力进行更好的更有效的作用，从而构建舒适的智能家居环境。

3 结语

总之，智能电网是当前产业发展中受到较大关注的领域，伴随电力市场的迅猛发展，越来越成熟的无线传感器网络技术因为其所具有的优势，必然会具有更好的发展空间，受到更多的关注和应用。

参考文献：

[1]杜加根.无线传感器网络在智能电网中应用的研究[D].武汉理工大学，2011.

[2]董浩.无线长安其网络在智能电网中的应用研究[D].南京邮电大学，2014.

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