基于無線傳感網(wǎng)的輸變電設備在線監(jiān)測技術

1、基于無線傳感網(wǎng)的輸變電設備基于無線傳感網(wǎng)的輸變電設備在線監(jiān)測技術在線監(jiān)測技術4智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)12智能電網(wǎng)中的無線傳感網(wǎng)智能電網(wǎng)中的無線傳感網(wǎng)3基于基于WSNWSN的輸變電設備在線監(jiān)測技術的輸變電設備在線監(jiān)測技術挑戰(zhàn)與前景挑戰(zhàn)與前景智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)全球氣候變化，導致自然災害頻發(fā)“高碳”經(jīng)濟，引發(fā)溫室效應、冰川融化等污染嚴重、沙漠化,人類面臨生態(tài)環(huán)境災難環(huán)境：環(huán)境：應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇對電力的依賴增強，供電可靠性及電能質量的要求日益提高金融危機，導致需求不振，各國拉動需求信息、通信、自動化和量測技術高速發(fā)展，各種技術高度融合成為趨勢傳統(tǒng)能源日益短缺，新能源、可再生能源發(fā)展

2、經(jīng)濟：經(jīng)濟：能源：能源：技術：技術：應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇遠距離大容量輸電、優(yōu)化經(jīng)濟運行電網(wǎng)：電網(wǎng)：大規(guī)模清潔、可再生能源接入、調度、控制分布式電源有效接入、儲能技術快速發(fā)展降低大面積停電風險、避免系統(tǒng)崩潰、供電可靠性更高用戶更加靈活、便利、節(jié)能、環(huán)保的服務需求應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇應對未來挑戰(zhàn)的共同選擇 p 特征: 以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎，以信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網(wǎng)。p 目標: 在供電安全、可靠和優(yōu)質的基礎上，進一步實現(xiàn)清潔、高效、互動的目標。p 內涵: 智能電網(wǎng)首先應該是堅強的電網(wǎng)，能夠實現(xiàn)能源資源的大范圍優(yōu)化配置，

3、保障安全可靠的電力供應。 智能電網(wǎng)應涵蓋發(fā)電、調度、輸變電、配電和用戶各個環(huán)節(jié)，是一個閉環(huán)系統(tǒng)。堅強的智能電網(wǎng)（中國）堅強的智能電網(wǎng)（中國）智能電網(wǎng)各部分的關系圖智能電網(wǎng)各部分的關系圖發(fā)電發(fā)電環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)調度調度環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)用電用電環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)配電配電環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)輸電輸電環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)變電變電環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)信息信息通信通信智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)“六個環(huán)節(jié)六個環(huán)節(jié)”和和“一個平臺一個平臺”智能電網(wǎng)各部分的關系圖智能電網(wǎng)各部分的關系圖 p 為使智能電網(wǎng)具有依據(jù)早期征兆進行預測的能力對擾動做出實時響應的能力用戶主動參與的能力必須把大量的傳感器連接到一個安全的通信網(wǎng)絡必須把大量的傳感器連接到一個安全的通信網(wǎng)絡上，并實現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)通信上

4、，并實現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)通信智能電網(wǎng)核心問題智能電網(wǎng)核心問題智能電網(wǎng)的基礎設施智能電網(wǎng)的基礎設施 堅強的電網(wǎng)結構 電網(wǎng)所及之處具有為其服務的通信網(wǎng)絡集成的能量與通信系統(tǒng)體系結構(IECSA) 傳感與傳感與量測量測高級控制方法高級控制方法改進的界面與改進的界面與決策支持決策支持先進的先進的電網(wǎng)元件電網(wǎng)元件ICICICIC= 集成通信集成通信智能電網(wǎng)關鍵技術智能電網(wǎng)關鍵技術智能電網(wǎng)中的無線傳感網(wǎng)智能電網(wǎng)中的無線傳感網(wǎng)p 傳感器傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)絡作為智能電網(wǎng)末梢信息感知不可或缺的基礎環(huán)節(jié)，在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應用空間。p 傳感器傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)絡將在電網(wǎng)建設、電網(wǎng)安全生產(chǎn)管理、運行維護、信息采集、安全監(jiān)控、計量

5、幾應用用戶交互等方面發(fā)揮巨大作用。p 傳感器傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)絡可以全方位提高智能電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的信息感知深度和廣度，為實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化以及信息流、業(yè)務量、電力流提供高可用支持。 Using the cloud for smart-grid applications通信技術通信技術BlueTooth(802.15.1)WiFi(802.11b)IrDAZigBee（802.15.4）系統(tǒng)成本系統(tǒng)成本較高高低低電池壽命電池壽命較短短長最長網(wǎng)絡節(jié)點網(wǎng)絡節(jié)點7302255/65000+物理范圍物理范圍(有效有效)10m100m定向1m1-100+傳輸率傳輸率1Mbps11Mbps16Mbps20/250

6、kbps傳輸介質傳輸介質2.4GHz2.4GHz射頻980nm紅外2.4GHz射頻無線傳感網(wǎng)中常見無線通訊技術參數(shù)對比 智能電網(wǎng)的建設需要在電網(wǎng)監(jiān)控、智能輸電、智能變電站、智能配電、智能用電等自動化系統(tǒng)接入大量的新的智能電子設備和終端設備，這需要與遠程通訊技術的配合。 幾種無線通訊技術的速度和距離比較幾種無線通訊技術的速度和距離比較結論：結論：在無線傳感器網(wǎng)絡中，短距離、低成本、低功耗的ZigBee技術是無線通信應用的首選技術之一。 基于基于WSN的輸變電設備在線監(jiān)測技術的輸變電設備在線監(jiān)測技術自組網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸能力強網(wǎng)絡容量大可靠性高有高度的靈活性低成本 基本特征ZigBee技術推動智能電網(wǎng)應

7、用成長技術推動智能電網(wǎng)應用成長輸電線路在線監(jiān)測技術：輸電線路在線監(jiān)測技術： 絕緣子在線監(jiān)測 導/地線在線監(jiān)測 輸電線路通道環(huán)境監(jiān)測桿塔在線監(jiān)測 ZigBee應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測 可以避免長距離傳輸?shù)男盘査p 可以解決高壓設備的電氣絕緣問題，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，降低運維成本。ZigBeeZigBee應用于輸電線路在線監(jiān)測的優(yōu)勢：應用于輸電線路在線監(jiān)測的優(yōu)勢：ZigBee節(jié)點布置于輸電線路中ZigBee應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測節(jié)點可以部署于條件苛刻的環(huán)境中，如高空高壓電網(wǎng)等。節(jié)點能節(jié)點可以部署于條件苛刻的環(huán)境中，如高

8、空高壓電網(wǎng)等。節(jié)點能夠長期高效采集有效數(shù)據(jù)，從而免去人工檢查的繁瑣工程和維護夠長期高效采集有效數(shù)據(jù)，從而免去人工檢查的繁瑣工程和維護次數(shù)，并且減少有線監(jiān)控的高額成本。次數(shù)，并且減少有線監(jiān)控的高額成本。無線傳感器節(jié)點ZigBee應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測用于監(jiān)測大跨據(jù)輸電線路的應力、溫度和震動等參數(shù)。每個傳用于監(jiān)測大跨據(jù)輸電線路的應力、溫度和震動等參數(shù)。每個傳感器節(jié)點部署在高壓輸電線上，而網(wǎng)關固定在高壓輸電塔上感器節(jié)點部署在高壓輸電線上，而網(wǎng)關固定在高壓輸電塔上無線傳感器節(jié)點ZigBee應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測ZigBee應用

9、于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測ZigBee應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測基于GPRS和ZigBee無線技術的輸電線路覆冰預警系統(tǒng)ZigBee應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測 輸電線路綜合監(jiān)測系統(tǒng)結構ZigBee應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測監(jiān)測主機硬件結構圖傳感器節(jié)點硬件結構圖ZigBee應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測應用于電力系統(tǒng)輸電線路在線監(jiān)測ZigBee應用于變電站設備在線監(jiān)測應用于變電站設備在線監(jiān)測ZigBee應用于變電站設備在線監(jiān)測應用于變電站設備在線監(jiān)測Analysis

10、 View變壓器在線監(jiān)測變壓器在線監(jiān)測/ /光纖測溫光纖測溫ZigBee應用于變電站設備在線監(jiān)測應用于變電站設備在線監(jiān)測 采用ZigBee組網(wǎng)技術的無線測溫系統(tǒng)，實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的高壓和超高壓母線、高壓開關接點（以及人員無法接近的其他危險、惡劣環(huán)境）的溫度進行實時在線檢測，在中心監(jiān)控室內就可以監(jiān)視運行狀態(tài)，真正做到了遠距離遙測，當被測點溫度超過預先設定的閥值時，就發(fā)出報警信號及時提醒有關人員采取措施。 ZigBee應用于變電站設備在線監(jiān)測應用于變電站設備在線監(jiān)測挑戰(zhàn)與前景挑戰(zhàn)與前景p強電磁環(huán)境 在電力系統(tǒng)的環(huán)境中，布局以及無線網(wǎng)絡的連接性時常變化從而導致鏈接失敗。更進一步來說，傳感器會受限于射

11、頻干擾，高度腐蝕的環(huán)境，高濕度的環(huán)境，震動，灰塵，渣土或者其他會造成影響其工作的環(huán)境 p可靠性和實時性 大量設想的在智能電網(wǎng)中的無線傳感器網(wǎng)絡的應用在關于可靠性、延時以及網(wǎng)絡吞吐量等方面有不同的服務質量需求和規(guī)范 面臨的挑戰(zhàn)面臨的挑戰(zhàn)p封包錯誤和不同的連接能力 無線連接在電力系統(tǒng)中對于障礙物以及環(huán)境噪聲展現(xiàn)出了在時間和空間上的各種特點。這樣，每一條鏈路容量以及延遲的情況受到位置的影響，是不斷變化的，而且其本身具有突發(fā)性使得服務質量的提供就成為了具有挑戰(zhàn)性的任務。 p資源限制 無線傳感器網(wǎng)絡的設計以及應用受到三種資源的限制：1.電源供給，2.存儲資源，3.處理能力 面臨的挑戰(zhàn)面臨的挑戰(zhàn)要保證系統(tǒng)的開放性開放性。不僅對目前技術的開放，同時對未來技術的開放。要保證系統(tǒng)的互操作性互操作性。（數(shù)據(jù)模型建立