无线传感网络在电力线健康监测中的应用.pdf
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1、务l 訇 出 无线传感网络在电力线健康监测中的应用 Appl i ca t i on of w i r el ess sens or net w or ks i n p ow er l i ne heal t h m oni t or i ng 洪文明 HONG W e n mi n g ( 国家电网 福建安溪供电公司,安溪 3 5 0 5 0 0 ) 摘要: 电力线运行状态的实时监控是智能电网的核心任务之一。无线传感网络具有无中心控制节 点、高抗毁性、微型灵活部署、自组织等显著优点。因此,无线传感网络在 电力线健康监测 中有着广泛的应用前景。本文分析了现有电力线健康监测解决方案缺陷 , 总结
2、了已有无线传 感网络在电力线健康监测中应用的研究成果。 关键词: 无线传感网络 ;电力线 ;监测;智能电网 中图分类号:T P2 7 7 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9 -0 1 3 4 ( 2 0 1 2 ) 1 2 ( 下) - 0 0 8 1 0 2 D o i : 1 0 3 9 6 9 J i s s n 1 0 0 9 - 0 1 3 4 2 0 1 2 1 2 ( 下) 2 2 0 引言 随着能源短缺 问题 日益严峻 ,供电可靠性要 求 不断提 高,积极建设智能 电网已成为世界 电力 发展 的必然趋势 。我国政府不仅将智能 电网上升 为 国家 战略 ,而且在产业政策支持
3、 、重大科技项 目投入、示范工程 建设 等方面 进行 了全面 部署。 到 2 0 2 0年,我 国将全面建成统一的坚强智能 电网。 在输 电环节 ,智能电 网需要对特高压线路、重要 输 电走廊、大 跨越、灾害 多发 区的环境参 数和运 行状态参数进行集 中实时监测 ,实现输 电线路运 行状态的可控、能控和在控 目标 u 】 。 目前,电力线健 康监测的研究主要分 为以下 两大类 :第一 类是对输 电线路覆冰的研究 ,包括 覆冰计算、导线冰风荷载计算及其对电力线断裂 的影 响。此类研究通过分析输 电线路所处环境和 气象参数对输 电线路覆冰 产生的影响,建立 覆冰 厚 度模 型,进 而预测覆冰厚度
4、。第二类是 电力线 覆冰和断裂 的实时监 测研 究。通过对输 电线路所 处环境 因素进 行实时采集、处理 ,通过分析这些 参数对 电力线 断裂 的影 响,实时监测 、预测 电力 线的健康状况。当遇到非正常情况,则产生报警 信 息,以便实时处理异常状 况。然而 ,目前的输 电线路监测系统在信息采集的全面性和时效性等 方面还存在着明显差距。随着通信技术和传感器 技术的发展,设计有效的电力线健康监测系统, 具有极为重要的意义。 1 现有解决方案的缺陷 人 工定时巡检是最传统 、使用最频繁 的电力 线健康监测方式。但是由于高压输电线的地理跨 度远 、所处环境变 化大 ,往往 需要经过山区、河 流等,如
5、果采用人工 定时巡检 的方式将会耗 费大 量 的人 力和物力资源 ,并且对于那 些处 于恶劣环 境 中的输 电线,监 测人 员无法接近 进行检测,将 会产 生检测盲区。尤其是随着 电网覆盖范 围的 日 益增大和信 息技术 的高速 发展 ,这类监测方式正 在逐步的被淘汰 。 许 多国家 先后开展 了利用小型无人驾驶飞机 进行 电力线健康状 况监测的研 究。在我 国,中科 院沈 阳 自动化研 究所、武汉大学 、山东大学等研 究院所也开展 了此类研 究。但是 ,这种方式技术 复杂、难度较大,系统总体成本较高,不利于在 电力线健康监测的应用和推广。 随着通信网络技术的发展 ,GP RS , G S M
6、 技术已 经逐渐在电力线健康监测 中得到应用。文献 【 2 】 研 制了基于 G S M 短信业务 ( S MS ) 的输 电线路覆冰在 线监测系统 ,文献 【 3 】 对输 电线路绝缘子污秽进行 在线遥测,利用G1 ) R S网络将数据传输给处理中心。 然 而,采用 GP RS G S M 数据业务方 式需要在每个 节 点上附带 GS M GP R S模块,而 G S M G P RS模块 的硬件成本比较高。同时,G P R S GS M 数据业务是 收费的,这将会使监测系统的成本额外增加。 2 无线传感网络在 电力线健康监测 中的应用 随着无线通信、传感器、微电子技术的发展, 无 线 传
7、感 网 络 ( ws N,W l e s s S e n s o r N e t wo r k s ) 越来越受到关注。无 线传感网络是 由大量的传感 段稽日期:2 0 1 2 -1 1 - 0 8 作者简介:洪文明 ( 1 9 7 6 一),男,工程师,研究方向为输电线路在线监测技术应用。 第3 4 卷第1 2 期2 0 1 2 1 2 ( 下) 【 8 1 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m I 匐 似 节点组成,分布在其所要监测区域 内,以 自组织 的方式构成无线网络。无线传感网络具有无中心 控制 节点、高抗 毁性、微型 灵活部 署、 自组织、 自适应等显
8、著优点 ,是 国家中长期科学与技 术 发展规划 ( 2 0 0 6 2 0 2 0年 ) 重点发展的前沿技术之 一 ,在智能电网中有着重要的应用价值 。 由于无线传感节 点体 积小、价廉 ,适宜干部 署在输电线路和杆塔上 , WS N逐渐成为监测输 电 线路运行状态的有效通信手段。尤其在光缆资源紧 张、移动公网无法覆盖的区段 ,其作用就显得更为 突 出。因此,工业界和学术界已在面 向输电线路 监测的 WS N这一领域做 了许 多有益的探索 【 5 - l 0 】 。 国家 电力建 设研 究所 已将 C r o s s b o w公 司 的 WS N 部署在高压输线电路和杆塔上 ,监测大跨越输电
9、线 路的应力 、温度和震动等参数 。文献 6 6实验研 究了Mi c a 2节点所构成的 WS N在长距离输电线路 中的传输性能。文献 7 】 提出了以提高输 电线路可 靠性和利用率为 目标的 WS N初步架构 ,着重设计 和实现 了多功能输电线路传感器模块。文献 【 8 】 提 出了层次型异构 WS N,子网采用 Z i g b e e网络 ,骨 干 网采用基于 I E E E 8 0 2 1 1的多跳 自组织网络。文 献 9 9利用 Z i g b e e网络进行短距离数据采集,并通 过移动公网把数 据传 回监 测中心。文献 【 1 0 提 出 了基于 Z i g B e e的层次性网络拓
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