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摘要：近年来，无线传感自组网在电力监控中的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先介绍了无线传感自组网的技术特点，分析了电力监控中无线传感自组网的关键技术，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就其在电力系统中的应用前景展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：无线传感自组网；电力监控；应用
1前言
电力监控作为电力运行的新兴专业，在电网运行中起着极为重要的作用，而无线传感自组网技术的应用与研究不仅能极大的提升电力监控的安全性与稳定性，又能提高电力数据采集的准确性。因此该项课题的研究，将会更好地提升对无线传感自组网应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化电力监控工作，提高电力监控工作的效率。
2无线传感自组网的技术特点
2.1自组织性。无线传感自组网综合了分布式信息处理技术、传感器技术、嵌入计算和无线通信技术，可以相互协作的实时检测、采集、处理各类信息数据。自组网采用大量廉价的智能无线传感器节点构成无线网络，传感器节点的位置通常不能预先设定，节点之间的相互关系也不确定，且无固定的基础设施，只能通过拓扑机制和网络协议自动形成多跳无线网络系统，网络中的所有节点地位相同，都起到路由和主机的功能，因此，要求传感器节点具有自组织能力，能够自动进行配置和管理网络的自组织性要求能够适应网络拓扑结构的动态变化。
2.2动态拓扑。网络的拓扑结构会因为外力或者各种原因导致变化：如环境因素、传感器电能耗尽导致节点出现故障或失效；新节点的加入从而导致拓扑重构等，因此无线传感器网络因为其动态特性，其感知的对象、传感器节点、观察者3个要素都可能具有移动性，这样就为自组网提供了较为可靠的安全性。
2.3大规模网络。体现在2个方面：一方面是地理区域内；另一方面是传感器节点的部署。通过设定传感器节点分布的地理区域大小及调整传感器节点部署的密集程度，就可以获得理想的大规模无线传感网络，通过提高不同空间视角获取的信号的信噪比，从而提高监测的精确度。因为使用大量廉价的传感器自组网络，使得监测区域可以随意调节，同时通过密集部署传感，减少洞穴或者监测盲区，提高网络监测的可靠性。
2.4电力监控无线传感自组网是一个应用相关的网络。主要用来感知客观电力世界，通过采集不同的电气数据，获取相关的信息，构建数据库从而进行分析处理。而不同的信息量需要用不同的无线传感器节点，不同的背景对无线传感自组网的要求也不同，其硬件平台、软件系统和网络协议会有很大区别。因此无线传感自组网不能像Internet一样有统一的通信协议平台。需根据不同电网需求而设计出相符合的自组网络，如何使自组网络能够标准化、大规模应用将会是今后研究的重要课题。
3电力监控中无线传感自组网的关键技术
3.1通信与组网。在电力系统中，无线传感器主要用来完成各种电气量、开关量、模拟量等的监控和检测，因此，基于电力系统网络的无线传感自组网的通信和组网，应该充分考虑电力系统本身的特点。如何避免电磁干扰、无线频段的选择、调制技术和扩频技术都是无线通信需要解决的主要问题。节点的成本和能量供应方式是无线传感自组网的2个主要性能指标，设计基于电力系统场合下能长期使用的无线传感器网络是物理层协议需要考虑的关键问题。
3.2管理和分布式信息处理。无线传感自组网必须保证时间的同步性，这是因为：①传感器之间需要通过协作来综合判断、分析检测的电气量信息，需要同步机制来保证各个传感器数据的同步性；②同步性有利于延长无线传感自组网的生命周期；③同步性可以确保数据在通信过程中避免因为相互干扰而引起的数据丢失。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于电力系统中数据量大，不同类型的数据要求传输质量、响应时间都不同，而且需要进行不同的数据处理，单间隔、区域、厂站之内、厂站之间甚至电网之间的数据交互需要不同的处理，这就需要建立有效的分层分布式处理机制。而且在电力系统中，只有结合位置信息，传感器获取的数据才有实际意义。如：设备的双重名称（名称和编号）。在满足电力系统定位要求的前提下，设计低开销、低成本的分布式定位算法，也是无线传感自组网在电力系统中应用的关键课题之一。
3.3电力通信网络接入和网络安全。从传感器节点获取到的电气量、开关量、模拟量等数据，可能需要上传到厂、站控制中心或者调度中心，以便分析和监控。因此，需要将无线传感自组网接入到现有电力数据通信网络，达到数据的共享和互补。电力信息数据在通信过程中，必须保证机密性、数据产生的可靠性和数据产生的安全性，防止数据被窃听或者非法用户接入。由于传感器节点本身的特点，无线传感自组网通常是通过简单的邻居发现协议来初始化网络，没有采用硬件防护措施，这就导致数据易于被窃取，保密性不够。因此需要研究无线传感自组网框架的机密性、消息认证技术、完整性鉴别、密钥算法及其分布模型、节点间的耦合性等，从而加强自组网络的安全性。
4在电力系统中的应用前景
4.1电量监控
虽然近年来，由于智能电表的广泛使用，大大改善了电力管理部门之间层层上报地区用电要求的情况，但是仍有使用人工报表或者人机并用的报表方式，由于个体的差异性，使用人机并用的方式很难快速、准确的统计数据。采用自带电能计量功能的无线传感自组网来监控每一条馈线乃至每一个用电点的用电情况，实时采集各种电气量，并可以随时调用，这样就免去了很多中间环节，不仅节省人力资源，而且使得数据收集的更加准确，能够更好地监控分布区域中的电能使用情况、潮流变化等情况，随时做好调整，确保电能最优调度，更好的为社会服务。
4.2配电网继电保护
我国110kV以下电网通常不配置母线保护，近年来也有用户要求装设，众多的馈线数量增加了传统集中式母线保护装置的造价。分布式母线差动保护只要求在每一联结元件上装一个母线保护单元，并只跳本线路开关，它们需要通过通信得到其他连接元件的电流信息。其优点是某一单元故障不会影响全局，但对通信的快速可靠性要求较高。另一方面，采用电子式互感器后，保护将不受电流互感器饱和的影响，但由于低压母线有出线多、干扰大等特殊性，电流方向比较原理有传输量少（可以只交换已判断的方向信息）和对数据同步要求不高的优点，采用无线传输更为可靠。基于无线传感自组网的配电网集成保护系统（以电子互感器为背景、集馈线和分布式母线方向保护于一体），将使其在原理、技术及造价等方面具有更好的综合性能。
4.3电机制造
在制造业中，使用分布式无线传感自组网的一个主要动机是监视和优化质量控制。电气系统及其部件的外形、功能及需要的功能越来越复杂，这不可避免地增加了系统的故障率。在电机制造中，可以使用无线传感自组网监视装配的尺度或者控制绕组的涂层厚度。
5结束语
综上所述，加强对无线传感自组网在电力监控中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的电力监控过程中，应该加强对无线传感自组网应用的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
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论文作者:陈磊,郭占胜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/18
标签：传感器论文; 节点论文; 电力论文; 数据论文; 网络论文; 母线论文; 分布式论文; 《电力设备》2017年第8期论文;