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无线传感网在变电站监测中的适配分析

目录

TOC\o1-3\h\u7034无线传感网在变电站监测中的适配分析 1

263311.1无线传感网基本原理 1

114491.1.1无线传感网体系结构 1

53251.1.2无线传感网拓扑结构 2

231611.2无线传感网适配性分析 3

202101.1.1无线传感网在变电站中的典型应用 3

90841.1.2无线传感网在变电站中的发展前景 4

无线传感网络由自组织传感节点构成，采用多跳传输方式，可实时感知变电站复杂环境下电力基础设备状态信息，并能够将感知信息传输到数据处理中心进行分析处理，做出智能化管理决策，从而有效监测管理电力设备状态信息，保障变电站安全稳定运行。本章首先介绍了无线传感网基本原理，包括体系结构、拓扑结构等；其次，基于无线传感网在变电站的典型应用及前景，分析了无线传感网在变电站中的适配性。

1.1无线传感网基本原理

本节首先介绍了无线传感网体系结构，进一步介绍了无线传感网拓扑结构，其中包括星形拓扑、网状拓扑和树状拓扑等。

1.1.1无线传感网体系结构

无线传感网主要由传感器节点、Sink节点、无线传输网络和控制中心组成，其体系结构如图2-1所示[26]。传感器节点的体积、价格和电源供给受限，这使得传感器节点具有处理能力及存储能力较弱、通信距离有限等缺陷，因此传感器节点通常只能与短距离通信范围内的相邻节点交换数据。如果需要访问通信范围以外的节点，必须使用多跳中继节点协助传输。在网络功能方面，传感器节点可实现中继转发、数据感知并采集等功能，因此，传感器节点通常需要完成监测信息采集和数据传输、存储转发其他节点的传输数据两方面的任务。

图2-1无线传感网典型体系结构

Sink节点主体结构与普通传感器节点类似，由于其具备更充足的能量供给、内存空间、计算资源能，具备更强的数据处理能力、传输能力、临时存储能力。作为连接无线传感网络与外部通信网络的关键节点，Sink节点能够有效管理无线传感网络中传感节点之间的通信，同时能够把无线传感网采集到的监测数据发送至外部网络上。

1.1.2无线传感网拓扑结构

无线传感网典型结构可分为星形拓扑、网状拓扑和树状拓扑等，其典型拓扑结构如图2-2所示[26]。

图2-2无线传感网典型拓扑结构

星形拓扑：如图2-2（a）所示，星形拓扑网络采用单跳传输，Sink节点能够与网络中所有普通无线传感器节点双向通信。星形拓扑网络中的各传感节点基本相同。星形拓扑网络在各种无线传感网中功耗最低，但Sink节点与普通传感器节点间的通信距离受到一定的限制。

网状拓扑：如图2-2（b）所示，网状拓扑网络采用多跳传输，其中所有无线传感器节点为相同结构，任意节点间均能够直接交互数据。由于网状拓扑采用多跳结构，相比星形拓扑网络，其通信距离更远，这也导致了网络路径信息变化更剧烈，因此传感器节点需要监测路径信息，从而使得网状拓扑网络功耗较大。

树状拓扑：如图2-2（c）所示，树状拓扑结构兼具星形拓扑结构低功耗以及网状拓扑的长距离传输优点。在树状拓扑结构中，部分传感器节点作为中继，以该中继节点为中心，其余传感器节点呈星形分布。树状拓扑中的中继节点增加了监测数据传输距离，并且提高了网络抗毁能力。

1.2无线传感网适配性分析

电力设备状态感知精度依赖于设备信息采集数据的覆盖范围和准确性。在无线传感网应用于变电站的场景下，可通过将传感器节点和无线传输网络部署在站内设备上以全方位覆盖所有监测点。无线传感网络结构简单，有利于变电站内信息整合，从而便于解决信息孤岛存在难题[26]；同时，传感器的数量改变不会影响整个监测网络，能够达到低成本灵活部署的目标。但是，电力系统与国计民生直接关联，变电站设备具备电压转换和电力配送调度等多项功能，是电力系统的重要组成。无线传感网技术作为新兴科学技术，要将无线传感网技术髙效应用于变电站中，则需要面对更多的挑战。

因此，本节针对变电站复杂环境监测网络特征，主要分析了无线传感网在变电站中的适配性；首先介绍了无线传感网在变电站中的典型应用，包括设备检修、变电站辅助系统等；其次，介绍了无线传感网在变电站中的发展前景，包括电力设备及线路监测、电力资产全寿命周期管理等。

1.1.1无线传感网在变电站中的典型应用

无线传感网在变电站中的典型应用主要包括设备检修、变电站辅助系统等，具体概括如下。

设备检修：传统变电站周期性设备检查方法极易造成检修不充足或检修过度等问题。因此，需要将传统定期检修方法转变为实时设备状态检修方式。为了解决上述问题，可以在监测点安装无线传感器，将监测数据通过无线通信网络传输到系统总线，再上传至监测数据集中器，通过预置的转换协议接入控制中心并进行监测数据的评估研究