基于无线传感网下的变配电监控系统研究

作者： 贾娜 赵斌

来源：《科技创新导报》 2015年第2期

贾娜 赵斌

（中核兰州铀浓缩有限公司 甘肃兰州 730065）

摘 要：变配电监控系统主要是利用现代电力电子技术、通信技术以及计算机网络技术的结合，实现对变配电系统日常运行情况的远程监控。因此，变配电监控系统在电力发电、电路输送以及用户供电过程中具有非常大的作用。随着我国计算机技术在变配电监控系统中的运行，促进其得到了迅速的发展。该文从基于无线传感网下的变配电监控系统视角出发，着重分析了变配电监控系统的总体方案设计、无线传感网设计以及通信层设计三个方面，旨在为今后变配电监控系统发挥更好的实践效果提供一个参考的依据。

关键词：变配电监控系统 无线传感器 研究

中图分类号：TN926

文献标识码 ：A 文章编号：1674-098X（2015）01（b）-0032-01

通过数据的传送，来实现对变配电运行问题的后期完善操作，从而提高供电的质量、提升服务的水平、减少运行的费用开支等等[1]。在目前大多数的变配电监控系统的构成上，主要包括了三个大的部分。首先是带有一定通讯接口的采集控制模块，通过现场总线结构实现数据的通信工作；第二个组成部分是现场管理系统，在完成现场数据融合的基础之上实现对远程操控指令的下达；第三部分是管理中心，实现对整个变配电系统各项工作的指令性操作例如参数统计、数据分析、故障报警等等[2]。该文基于无线传感网下的变配电监控系统的研究，主要从总体方案设计、无线传感网设计以及通信层设计三个层面进行分析，实现对变配电系统的全方位动态性监控[3]。

1 总体方案设计

基于无线传感器网下的变配电监控系统总体方案设计构架主要是由无线自组网、GPRS/CDMA系统级互联网、各电力监测点以及监控层组成[4]。具体到整个系统的层次性，主要包括了监控层、通信层以及终端数据采集层。监控层又是由各种电力设备运行参数显示、各种电力设备运行状态分析以及故障分析和监控命令下达构成；通信层由GPRS/CDMA构成；终端数据采集层包含了数据融合中心、各电力监测点以及无线传感网三大部分[5]。其中大致的工作方式是由终端数据采集层下的无线传感网结合各电力监测点，将数据输送到数据融合中心进行初步的处理与存储；然后通信层通过GPRS/CDMA实现联网，将数据传送到监控层，由其下的各种电力设备运行参数显示、各种电力设备运行状态分析以及故障分析和监控命令下达针对性的对数据进行分析、处理、诊断、控制、下达命令等一系列操作。

2 无线传感网设计

无线传感网是基于微机电系统、无线通信以及数据电子技术的崛起和快速发展而产生的一种新的信息获取以及处理的模式。其作用机理主要是通过随机分布的集成传感器、数据处理的单元、通信板块节点的复杂融合，将节点中内置的传感器以各种各样的形式进行周边数据环境的测量，包括热、红外线、声呐、雷达等等，从而实现对数据的更深层次探究，完成对整体环境的检测与监控。在监控系统的终端数据采集层上，无线传感网发挥出了巨大的功能。

可以借助于短距离的无线通信即ZigBee技术来实现。对于ZigBee技术而言，主要构成了终端数据采集层系统的节点网，将收集到的数据借助于无线传感网进行输送。同时无线传感网下的ZigBee终端结点也需要参考自身的组织形式，构成一个网络心态，而后通过一种特定的方式将监控得到的数据传送到结点上，实现区域整体数据上的集中处理。通过这种自主性的自我配置、规划、优化以及修复的功能，可以强化无线传感网适应目前动态变化的网络环境，及时进行动态性的调整，保障网络运行的效率。

另外，由于无线传感网的终端结点非常容易受到体积因素的影响，从而约束了传感器中的电源能量。为此，对于无线传感网的设计时，必须要将多变性考虑在内，从而充分利用多跳路来实现网络的畅通性以及最大程度上防止与避免网络结构拓扑变化过快的问题。针对于目前无线网络的路由协议和算法主要可以分为无路由表型以及基于路由表型。前者的特点是结构简单，只对相邻结点的信息进行存储，后者又可以细化分为主动性与响应型。主动性在信息接受的准确性、实效性上均要由于其他的路由协议方式。因此，在无线传感网下的路由协议上，可以尽量选取主动性的路由协议。

3 通信层设计

通信层设计主要可以分为GPRS模式以及CDMA模式。对于GPRS模式而言，是一种通用化分组无线业务的简称，需要借助于分组交换下的传输数据的高效性特点，实现数据采集密度不大情况下的无线传感网与Internet网络的接口功能。同时实践经验发现，GPRS模式对于间断性、频繁性、突发性的少量数据传送以及偶尔大数据的传送具有非常好的效果。如果出现了数据传送量大，同时又对通信的质量有着较高的要求，GPRS模式就不能胜任此项工作，必须要借助于CDMA模式来实现与公网的通信。CDMA模式是将多种复杂的技术结合在一起，包括扩频、多址接入、蜂窝网组和频率，实现其抗干扰性、抗多径衰落性、安全性以及同频率使用性等优点，最大效率的保障大容量数据的传送质量和效果。

4 结语

该文在实际结合变配电站工作特点的基础上，从基于无线传感网下的变配电监控系统视角出发，着重分析了变配电监控系统的总体方案设计、无线传感网设计以及通信层设计三个方面，实现对变配电系统的全方位动态性监控。方案的设计在硬件电路连接上较为简单、非常容易调试，并且在各节点编程上具有通用性的特点，为此具有较高的实践推广运用价值。

参考文献

[1]朱文伟.无线传感网与GPRS通信网互连网关设计与实现[J].南京邮电大学，2013，11（10）：11-12．

[2]杜欣.无线传感网在电力系统中关键技术的研究和应用[J].华北电力大学，2012，15（11）：117-118.

[3]黄绪勇，刘沛，苗世洪.无线传感自组网在电力监控中的应用动态[J].电力系统自动化，2007，12（7）：222-223.

[4]苗世洪，谌小莉，刘沛.基于无线传感器网络的配电线路故障定位方案[J].电力系统自动化，2008，12（20）：123-124.

[5]毛玉星，张占龙，邓军.架空输电线横向舞动角度仿真计算[J].华北电力大学，2008，13（23）：333-334.