應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

王丹，王振鋒，李志遠(yuǎn)，田濤，郭軍慷，紀(jì)文濤，王靜萍

（國網(wǎng)寧東供電公司，寧夏銀川750411）

應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

王丹，王振鋒，李志遠(yuǎn)，田濤，郭軍慷，紀(jì)文濤，王靜萍

（國網(wǎng)寧東供電公司，寧夏銀川750411）

對(duì)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行簡單的分析和研究，有效地促進(jìn)了我國電力行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；變電站；自動(dòng)化系統(tǒng)

引言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，很多行業(yè)都在對(duì)“智能”這個(gè)詞進(jìn)行深入的探索，智能不僅可以提高工作效率，還能夠在更大程度上解放人類。在這其中最重要的就是電力行業(yè)的智能化探索，智能電網(wǎng)能夠大幅度的提高輸電效率以及進(jìn)行合理的電力分配，因此我國在這方面的技術(shù)研究和建設(shè)方面投入了大量的人力、物力和財(cái)力。從另外一個(gè)角度上來看，變電站趨于智能化可以說是社會(huì)發(fā)展到一定程度所必須要進(jìn)行的，因?yàn)樵谌找姘l(fā)達(dá)的今天，人們對(duì)于電力的需求越來越大，傳統(tǒng)的設(shè)備與技術(shù)在很多方面都不能夠滿足這個(gè)社會(huì)的需求，從而導(dǎo)致被淘汰。在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)路能夠有效提高它的智能化，并且在資金投入、安裝調(diào)試、維修維護(hù)方面都非常低廉和方便，正因?yàn)檫@個(gè)原因我們才大力地研究并發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。

1 無線傳感器應(yīng)用于站內(nèi)輔助系統(tǒng)

在變電站當(dāng)中有非常關(guān)鍵的輔助系統(tǒng)，它可以輔助變電站完成一些日常的工作，該系統(tǒng)當(dāng)中包括了消防安全系統(tǒng)、采暖通風(fēng)系統(tǒng)、消防安全系統(tǒng)以及視頻系統(tǒng)等，之所以變電站能夠安全的運(yùn)行，就是因?yàn)檫@些輔助系統(tǒng)發(fā)揮出了重要的作用。輔助系統(tǒng)雖然現(xiàn)在得到了重視，但是在過去是不會(huì)受到太多關(guān)注的，在縱向上缺乏科學(xué)合理的信息模型，在橫向上也缺少一些必要的信息互通，這樣該系統(tǒng)就成為了一個(gè)單獨(dú)的工作個(gè)體［1］。

將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到變電站當(dāng)中就徹底輔助系統(tǒng)的工作模式。該技術(shù)的融入不僅實(shí)現(xiàn)了智能化，更讓各部分的工作系統(tǒng)都相互的串聯(lián)起來，并且智能化的系統(tǒng)具有自動(dòng)化、信息化和互動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能采集到標(biāo)準(zhǔn)的信息，使工作人員對(duì)變電站的控制更加的智能化。其中無限傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于變電站站內(nèi)的輔助系統(tǒng)的主要工作原理是，對(duì)當(dāng)前的一些狀態(tài)做出科學(xué)合理的改變，以此來對(duì)傳統(tǒng)的輔助系統(tǒng)工作模式進(jìn)行改善。除此之外，還對(duì)設(shè)備的管理模式做出了一定的改善，逐漸使用和重新構(gòu)造變電站站內(nèi)輔助系統(tǒng)的相關(guān)信息。最后就可以把傳統(tǒng)變電站中所有獨(dú)立的系統(tǒng)融合到一起，內(nèi)部信息的互通和交流也變得更加完整化、系統(tǒng)化、智能化。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于智能自動(dòng)化化系統(tǒng)

變電站的自動(dòng)化所依賴的技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)，在一定程度上可以說通信技術(shù)的發(fā)展成為了變電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵要素。在近十幾年當(dāng)中，通訊技術(shù)在經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段后最終成為了現(xiàn)在的以太網(wǎng)，而變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程同樣也經(jīng)歷了很多階段。主要經(jīng)歷了遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備到通用的自動(dòng)化的綜合系統(tǒng)，以及發(fā)展到數(shù)字化系統(tǒng)的變電站，最后到當(dāng)前在建設(shè)中的無線傳感器應(yīng)用于變電站的智能化系統(tǒng)。

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)包含了三個(gè)主要部分，分別是間隔層、過程層和變電站層。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，很多相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中并沒有對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、物理接口以及網(wǎng)絡(luò)通信做出詳細(xì)的規(guī)定。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使變電站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，首先要保證變電站層在系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中足夠穩(wěn)定，然后再把該技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)變電站系統(tǒng)當(dāng)中，以此來實(shí)現(xiàn)工作系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化。需要注意的是在使用無線技術(shù)替換以太網(wǎng)來進(jìn)行信息交流時(shí)要分階段實(shí)施，以便于發(fā)現(xiàn)其中存在的問題并能夠盡快排除。最后應(yīng)用對(duì)這些設(shè)備無影響的是無線路由的功能，將其應(yīng)用于智能終端中［2］。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案

前文提到變電站自動(dòng)化系統(tǒng)包含了間隔層、過程層和變電站層，沒有對(duì)通信拓?fù)渥龀鲈敿?xì)的規(guī)定，也沒有對(duì)物理接口做出任何的限制。在設(shè)計(jì)組網(wǎng)方案時(shí)可以選擇部分層面使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，也就是說只在過程層運(yùn)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其他兩個(gè)層面依然使用工業(yè)以太網(wǎng)，從而就可以構(gòu)建出一個(gè)分簇路由的兩層網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)，傳感網(wǎng)絡(luò)也能夠依托在無線網(wǎng)進(jìn)而連入工業(yè)以太網(wǎng)。過程層的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在組成結(jié)構(gòu)上有以下四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)需要注意：第一是傳感器節(jié)點(diǎn)，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的過程層中有很多設(shè)備都要參與到數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)中，它們也就是傳感器節(jié)點(diǎn)，它們所發(fā)揮出的作用包括測(cè)量電壓、電流、溫度以及壓力等參數(shù)，因此要格外注意；第二點(diǎn)是無線路由設(shè)備，目前在所有的傳感器節(jié)點(diǎn)上都運(yùn)用該功能是非常困難的，因此只能選取部分節(jié)點(diǎn)使其具備該功能，而剩下的節(jié)點(diǎn)只能采取逐步擴(kuò)展的方式使其具備；第三點(diǎn)是簇頭節(jié)點(diǎn)，傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的節(jié)點(diǎn)會(huì)有一個(gè)或多個(gè)簇，并且它們都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的簇頭節(jié)點(diǎn)，所有的數(shù)據(jù)傳輸或匯集都會(huì)在這些簇頭中進(jìn)行，為了避免信息傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以要認(rèn)真分配；第四點(diǎn)是匯聚節(jié)點(diǎn)，這是一個(gè)比較特殊的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，而且它沒有檢測(cè)功能，由此可知它的主要責(zé)任就是將變電站當(dāng)中的工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行連接［3］。

4 結(jié)語

當(dāng)前變電站自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)不斷朝著高集成化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種新型的大規(guī)模集成電路將會(huì)進(jìn)一步應(yīng)用在繼電保護(hù)和測(cè)控裝置上，這些新器件的應(yīng)用將使保護(hù)和測(cè)控裝置的電路板更加小型集成化。高集成化可以使裝置通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理能力更強(qiáng)，降低成本，減少故障率，有利于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的運(yùn)行管理。在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中融入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的意義是非常重大的，不僅促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展與建設(shè)，還幫助了我國電力事業(yè)的進(jìn)步。本文對(duì)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行簡單的分析和研究，從輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用、智能自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案這三個(gè)方面給出了一些建議，希望這些建議可以有效促進(jìn)我國電力行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

［1］高尚付.關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于變電站的可行性研究［J］.科技與企業(yè)，2013（9）:118-119.

［2］王慧娟.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于變電站的可行性研究［J］.硅谷，2010（18）:87-88.

［3］周志勇.無源無線智能感應(yīng)終端控制系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用［J］.電工技術(shù)，2012（1）:134-135.

（編輯：苗運(yùn)平）

Wireless Sensor Network Technology Applied in Substation Automation System

Wang Dan，Wang Zhenfeng，Li Zhiyuan，Tian Tao，Guo Junkang，Ji Wentao，Wang Jingping
（State Grid Ningdong Power Supply Company，Yinchuan Ningxia750411）

In this paper，a simple analysis and research of the wireless sensor network technology used in substation automation system，hope that it can effectively promote the development and progress of China's electric power industry.

wireless sensor networks；substation；automation system

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.14.42

TM63

A

2095-0748（2016）14-0091-02

2016-06-07

王丹（1985—），男，寧夏銀川人，本科，畢業(yè)于三峽大學(xué)，技師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。