基于WSN的电力系统监测技术研究

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随着智能电网概念的提出及其在全球范围内受到的关注,作为电力系统自动化和智能化重要构成部分的电力系统在线信息监测技术越来越受到重视。输电线路是电力系统的重要组成部分,一个有效的输电线路在线监测系统对电力系统的安全运行有着重要意义。无线传感器网络作为一种新兴的信息获取平台,能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息,在各种信息监测中均可以发挥重要作用。本文主要以对输电线路的温度监测为例,研究了基于ZigBee无线传感器网络的电力系统信息监测技术。  用于输电线路信息监测的无线传感器网络包括进行数据采集的无线传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量的无线传感器节点部署在输电线路上,通过自组织方式构成网络,监测需要的数据信息。汇聚节点部署在杆塔上,采集到的数据由传感器节点沿着其它节点以一跳或者多跳方式传送到汇聚节点,数据在汇聚节点进行融合和相关处理后,通过互联网或者卫星传输给任务管理节点。用户通过任务管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。数据采集节点和汇聚节点构成了数据采集网络,而汇聚节点和用户管理节点则构成了数据传输网络。  实现输电线路温度监测的无线传感器网络需要解决的关键技术包括:无线通信技术、数据融合技术、路由协议等。ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络通信技术,主要用于近距离无线连接,只需要很少的能量,就能以接力的方式将数据通过无线电波从一个传感器传到另一个传感器,所以通信效率非常高,适合用于输电线路数据采集节点之间的数据传输。本文采用ZigBee作为数据采集网络内部所使用的无线通信协议。汇聚节点与管理节点之间的数据传输则采用长距离无线通信技术GSM/GPRS。根据无线传感器网络节点能量极其受限的特点,采用AODV协议作为数据采集网络内部的路由协议。AODV协议中,在不需要发送数据时,节点只维护一张简单的路由表。除此以外,在AODV中,整个网络都是静止的除非有数据需要发送。开销较小,分组投递率很高。因此,适合能量受限的无线传感器网络。  本文学习总结了无线传感器网络的体系结构,关键技术;基于当前无线传感器网络的技术发展现状,并借鉴国内外研究经验,针对输电线路的实际分布情况,分析系统的体系结构,设计了一种适用于输电线路状态监测的无线传感器网络系统结构;对其中所使用的关键技术进行了阐述;根据输电线路的实际分布情况和需要采集的状态数据的特点,将各种传感器节点进行合理部署,搭建实验平台,对实验平台的硬件结构和软件进行配置,以完成相应测试。
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