基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的配電線路故障定位方案

黃志雄

摘 要：當(dāng)配電線路出現(xiàn)故障時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為重要手段，因其可以實(shí)現(xiàn)線路故障的準(zhǔn)確定位，所以，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對(duì)配電線路的故障定位方案進(jìn)行合理制定，能夠保證故障信息的及時(shí)采集、傳遞，以此實(shí)現(xiàn)故障的有效處理。本文首先對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，其次進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作用的闡述，最后研究基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的配電線路故障定位方案，以保證配電線路故障的準(zhǔn)確定位，確保其線路安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；配電線路；故障；定位

發(fā)電系統(tǒng)與輸電系統(tǒng)、受電用戶均是通過配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，屬于電力輸送關(guān)鍵所在，而配電網(wǎng)絡(luò)整個(gè)運(yùn)行過程，因其運(yùn)行狀態(tài)和用戶用電質(zhì)量存在較大聯(lián)系，所以，配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過程影響因素較多，在其實(shí)際操作過程，確保配電網(wǎng)安全運(yùn)行尤為重要。傳感器網(wǎng)絡(luò)作為新型技術(shù)手段，對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)配電線路的故障檢測，從而對(duì)其故障進(jìn)行具體定位，為配電線路的正常運(yùn)行提供重要保障。對(duì)此，加強(qiáng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在配電線路故障定位中的運(yùn)用尤為重要。

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分析

（一）概念

所謂無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WierlessssSensorNetworks，WSN）具體是指：通過AdHoc的方式進(jìn)行傳感器組合，使其形成無線網(wǎng)絡(luò)，其作用表現(xiàn)為利用感知與采集等功效對(duì)地理區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象進(jìn)行了解，以此獲取相應(yīng)信息，同時(shí)將信息傳送至觀察者。伴隨當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，使無線通信技術(shù)與傳感器技術(shù)等均取得明顯進(jìn)步，同時(shí)被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的日益完善，在具有一定感知能力與計(jì)算能力的同時(shí)，還被各領(lǐng)域不斷推廣和應(yīng)用，尤其是在微型傳感器中的運(yùn)用，為其研究工作給予較大便利，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的不斷創(chuàng)新、改革，使其成為國防與工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域重要研究內(nèi)容[1]。

（二）特點(diǎn)

在對(duì)無限傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)以下幾點(diǎn)：首先，大規(guī)模，若要保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，則應(yīng)利用大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸，以此提升其準(zhǔn)確性。其次，自組織，即傳感器的節(jié)點(diǎn)具備自組織功能，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)配置與管理等，以此進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測。再次，動(dòng)態(tài)性，在傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，因需要適應(yīng)不同變化帶來的影響，所以具備的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)性特點(diǎn)。最后，可靠性，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)惡劣環(huán)境后，其通信安全性、保密性也會(huì)相對(duì)比較嚴(yán)謹(jǐn)。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要作用

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，通過和傳統(tǒng)故障檢測定位系統(tǒng)對(duì)比，前者所具有的重要作用表現(xiàn)為：第一，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較大，且節(jié)點(diǎn)分布較為廣泛，使其呈現(xiàn)部署密集的現(xiàn)狀，可以利用空間視角進(jìn)行信號(hào)收集，因具備較大信噪比，在提升測距精確度的同時(shí)，還可以擴(kuò)大整體測距區(qū)域，以此避免出現(xiàn)洞穴、盲區(qū)。第二，對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來講，其節(jié)點(diǎn)高度主要包括以下功能：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理、通信等，當(dāng)系統(tǒng)具備以上功能后，明顯簡化相關(guān)設(shè)備，加之無線通信模塊的存在，無需進(jìn)行復(fù)雜通信布線[2]。由此可見，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性價(jià)比相對(duì)較高，對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用極其重要。第三，針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)，或者環(huán)境比較惡劣區(qū)域，需要加大無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用力度，以此實(shí)現(xiàn)故障準(zhǔn)確定位，同時(shí)在較為緊急狀態(tài)下，使其具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。第四，在進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用時(shí)，借助故障電流的采集功能，可以避免由于過渡電阻帶來測量影響，使其精度出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況，并減少數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)分析計(jì)算的簡化處理。與此同時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)無線通信的運(yùn)用，還可以改變傳統(tǒng)雙端法測距離造成的數(shù)據(jù)無法同步情況，以發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的積極作用。

三、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的配電線路故障定位方案

隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用，使我國科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)明顯變化，并逐漸邁向較為成熟的發(fā)展階段。當(dāng)前，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用下，無論是在軍事與電力方面，還是在環(huán)境監(jiān)測相關(guān)領(lǐng)域，此項(xiàng)技術(shù)均發(fā)揮較大作用。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進(jìn)行配電線路的故障定位方案制定，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行有效運(yùn)用，會(huì)對(duì)配電工作提出的一定要求，使配電自動(dòng)化應(yīng)用得到進(jìn)一步優(yōu)化。因此，無限傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本較低，且具有穩(wěn)定性高、簡化運(yùn)行設(shè)備等優(yōu)勢(shì)，從而呈現(xiàn)較為廣闊的發(fā)展前景。

基于此，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)前提下，對(duì)于配電線路故障進(jìn)行定位方案的制定時(shí)，其整體框架如下圖1所示，其整個(gè)定位方案的制作流程包括以下兩方面：一方面，對(duì)線路故障進(jìn)行類型檢測，即按照特定故障檢測形式，全面采集故障電流相關(guān)信息，然后對(duì)其進(jìn)行檢測和判斷，以此獲取線路故障的類型和故障相線，此類信息的獲取有利于檢修人員進(jìn)行檢修方案的制定。而故障檢測方法中，當(dāng)電網(wǎng)按照短路出現(xiàn)接地電流差異，對(duì)于110kV以上輸電網(wǎng)選擇直接接地，即大電流接地形式，6-35kV的配電網(wǎng)則經(jīng)消弧線圈接地，即小電流接地形式[3]。根據(jù)配電線路故障發(fā)現(xiàn)，80%故障屬于單相接地故障，如果小電流接地出現(xiàn)單相接地情況，會(huì)呈現(xiàn)故障電流小的情況，表明電壓的對(duì)稱性沒有受到破壞，可以保證系統(tǒng)維持1-2h供電狀態(tài)，但在單相接地之后，為了避免故障逐漸演變?yōu)閮上唷⑷喽搪?，需要?duì)故障類型、故障相線進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，確保檢修人員及時(shí)進(jìn)行故障處理。另一方面，故障位置的節(jié)點(diǎn)定位。對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法進(jìn)行合理選擇，同時(shí)根據(jù)配電網(wǎng)中該系統(tǒng)拓?fù)淠Ｐ瓦M(jìn)行此算法的優(yōu)化，利用改進(jìn)算法的方式進(jìn)行故障位置坐標(biāo)的明確，能夠獲得故障點(diǎn)的周邊節(jié)點(diǎn)信息，最終掌握故障位置。在對(duì)位置信息進(jìn)行獲取后，檢修人員可以及時(shí)進(jìn)行故障位置的明確，以此縮短其巡線范圍，在提升檢修效率的同時(shí)，還能充分發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)故障定位作用。

由此可見，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配電線路故障定位的運(yùn)用，能夠有效解決配電線路的故障問題，以保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，此項(xiàng)技術(shù)還可以應(yīng)用于不同工作，尤其是環(huán)境檢測方法，通過對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)某區(qū)域環(huán)境監(jiān)測，利用傳感器等功效對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，若是環(huán)境出現(xiàn)變化，節(jié)點(diǎn)位置電流信息會(huì)呈現(xiàn)相應(yīng)變化，但是，此項(xiàng)要求需要保證感應(yīng)器具備較高敏感性，以便于促進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

結(jié)束語：

保證配電網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，是實(shí)現(xiàn)電力輸配順利進(jìn)行的關(guān)鍵。目前，在配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)方面仍然存在較多問題，如果出現(xiàn)故障很難達(dá)到電網(wǎng)快速、準(zhǔn)確保護(hù)的目的，從而導(dǎo)致電力輸送效率持續(xù)下降。而在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，對(duì)配電線路故障定位方案進(jìn)行合理制定，不僅可以達(dá)到相鄰保護(hù)信息共享的目的，而且還能確保其故障點(diǎn)得到準(zhǔn)確定位，同時(shí)進(jìn)行故障隔離，確保故障得到及時(shí)處理和解決，使此項(xiàng)技術(shù)呈現(xiàn)較為廣闊發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海波.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)線路故障定位方案研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（35）：53-53.

[2]任志軍.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的配電線路故障定位方案[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（15）：41-41.

[3]區(qū)偉斌.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在配電線路故障定位中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（6）：58-59.