羅鳴 彭璠 楊航 范丁中

摘 要：借助成熟的無線傳感器網絡構建現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)監(jiān)控網絡，從多個領域收集、處理數(shù)據(jù)無線監(jiān)控系統(tǒng)的新思路是通過第三方網絡GPRS 將數(shù)據(jù)返回遠程數(shù)據(jù)中心以進行綜合處理。這將使區(qū)域的概念更加靈活和廣泛。GPR 技術連接字段和數(shù)據(jù)中心。基于無線傳感器網絡的電力網無線監(jiān)視系統(tǒng)是電力產業(yè)中信息管理的重要嘗試。本文的主要成果介紹了電源網絡的相關概念和無線傳感器網絡的特性和原理。

關鍵詞：無線傳感網絡;電網監(jiān)控;系統(tǒng)設計

1、獨立供電網絡監(jiān)控系統(tǒng)結構設計

1.1基于無線傳感器網絡的監(jiān)控系統(tǒng)結構設計

為了實現(xiàn)信息通信，新一代電網獨立遠程監(jiān)控通過現(xiàn)代通信技術將各個監(jiān)控點或網絡區(qū)域連接到電網，采用嵌入式技術、Zibee 技術、GPRS 等信息技術，監(jiān)控中心內所有網絡終端的性能數(shù)據(jù)。它是一個實時監(jiān)控環(huán)境的應用系統(tǒng)，為了實現(xiàn)電力信息的獨立管理， 它集中連接到現(xiàn)有電廠監(jiān)控網絡。該設計通過無線傳感器網絡將新獨立電網的詳細運行狀態(tài)集成到現(xiàn)有電廠監(jiān)控系統(tǒng)中，并執(zhí)行統(tǒng)一的能源管理。

1.2總體設計方案

獨立電力網的遠程監(jiān)視系統(tǒng)主要由連接獲取終端（數(shù)據(jù)獲取節(jié)點）、聚光器（宿節(jié)點）、主站（數(shù)據(jù)處理中心）和這些設備的高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸通信模式構成。因為網絡的硬件分配結構與網絡密切相關，所以功率網格遠程監(jiān)視網絡應該首先在設計過程中決定。由于電網的分布特性，可以看到其明顯的分布特性。因此，本文應用了 zigbee 網絡結構。數(shù)據(jù)獲取節(jié)點和宿節(jié)點必須采用全功能裝置FFD。每個捕獲節(jié)點可以充當網絡的協(xié)調器以沿網絡形成無線傳感器網絡通信線。為了將同步節(jié)點接收到的信息實時發(fā)送到數(shù)據(jù)中心， 選擇了 GF 應用技術中比較成熟的 GPRS 技術。ZigBee 網絡的傳輸距離相對有限。

1.3各個組成部分

1.3.1數(shù)據(jù)取得節(jié)點，取得節(jié)點被設定在電力網的任意位置， 發(fā)送電壓、電流、功率因數(shù)等位置，例如溫度、濕度、亮度等周圍環(huán)境數(shù)據(jù)的功率質量參數(shù)。通過 ZigBee 網絡實時收斂設備。因為每個節(jié)點都有其自己的 IP 地址，所以數(shù)據(jù)中心可以找到數(shù)據(jù)對應的位置。

1.3.2宿節(jié)點，ZigBee 網絡內的某個區(qū)域內的所有數(shù)據(jù)的集成器。無線監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)域中只有一個宿節(jié)點。宿節(jié)點收集并存儲所有節(jié)點和轉發(fā)節(jié)點所傳送的電源數(shù)據(jù)。根據(jù)需要，可以通過 GPRS 網絡將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。此外，也可以接收數(shù)據(jù)監(jiān)視中心的命令，傳送到數(shù)據(jù)獲取節(jié)點。

1.3.3數(shù)據(jù)中心接收由宿節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，并進一步經由計算機處理和存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心的管理平臺是通過配置軟件來分析和顯示所有數(shù)據(jù)的。管理者可以通過數(shù)據(jù)的觀察和討論來進行意思決定。

1.4監(jiān)控節(jié)點的功能分析

監(jiān)視節(jié)點被劃分為數(shù)據(jù)獲取節(jié)點和宿節(jié)點。數(shù)據(jù)獲取節(jié)點直接接觸監(jiān)視對象的宿節(jié)點用于管理數(shù)據(jù)收集節(jié)點，形成網絡，收集節(jié)點的信息，并與遠端通信。數(shù)據(jù)獲取節(jié)點形成站點上的點獲取區(qū)域， 并相互通信以形成現(xiàn)場信息網絡。每個數(shù)據(jù)獲取節(jié)點可以獨立測量溫度和濕度，并且可以測量單個和多個電壓和電流以及節(jié)點周圍的功率因數(shù)。在不同的取得對象中，構成能夠實時觀察發(fā)電裝置的輸出電壓、電流、電力、功率因數(shù)、其他數(shù)據(jù)的發(fā)電裝置的輸出端子。

然后，請理解分散在島上所有方向的發(fā)電單元的工作狀態(tài)。位于變壓器和其他大變電站裝置的兩端，在兩端收集電壓、電流、有效功率、無功功率，計算諧波，提供數(shù)據(jù)支持以優(yōu)化獨立微網格的功率。那是為了監(jiān)視用戶的消耗功率，提供配電的基礎而設置在用戶輸入上。

1.5監(jiān)控系統(tǒng)與已有控制策略結合實現(xiàn)功能

1.5.1監(jiān)視獨立電源網的運行情況，調整太陽光發(fā)電的訪問率。首先，從兩個副系統(tǒng)的訪問開始，逐漸增加訪問比例，監(jiān)視輸電網的工作狀態(tài)，調整控制策略以獲得獨立電力網的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1.5.2太陽光發(fā)電的訪問率驗證完成后，風力發(fā)電的訪問率驗證也完成，生物能源等新能源的訪問完成。

1.5.3當系統(tǒng)產生能量剩余時，為了最大化可再生能源的利用，獨立系統(tǒng)和連接系統(tǒng)采用峰值形成系統(tǒng)（能量儲存和制冰）來實現(xiàn)控制緩沖器，并使用制冰和其他生產副產品。用于能量平衡的分插控制直接與獨立電力網的分布式發(fā)電機和獨立電力網的穩(wěn)定操作之間的能量分配平衡控制相關聯(lián)。獨立電源網以島模式運行，采用主從控制的協(xié)調控制結構。柴油發(fā)電機和電池包通過電壓源逆變器建立基準電壓，起到主站的作用。

1.6通信測試

ZigBee 無線傳感器網絡技術用于提供無線監(jiān)控功率網格的靈活、方便和低成本方案。系統(tǒng)實用性高，開發(fā)價值高。盡管無線通信在有線通信中有很多優(yōu)點，但是它會導致信號干擾，反衰減，防屏蔽等許多缺點。系統(tǒng)用開放式實驗室實現(xiàn)。在 100m 以內，節(jié)點之間的交通距離不是問題，在地形復雜的大樓 50m 以內起著很好的作用。當在 CC2430 設備和天線之間添加主接口電路（無線收發(fā)機模塊）以接收和放大信息的發(fā)送功率時，可以將通信距離增加到500 米。

測試結束后，在開放區(qū)域 470m 以內進行信息交換，在復雜的地形下達到 210m。信號中斷發(fā)生在 300m。因為輻射防護槽（設備、建筑物等）的密度以及無線收發(fā)機天線的位置有一定的影響。在 RF 發(fā)射功率增加之后，預計單跳至少達到 1km?？紤]到電力網中節(jié)點的相對較高位置，無線網絡通信是有利的。

2、結束語

綜上所述，長期以來，電網維護的數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控一直基于手動糾錯或接線。新型混合發(fā)電系統(tǒng)由太陽能發(fā)電機、風力渦輪機、電池、柴油發(fā)電機、逆變器和發(fā)電機組成。控制裝置和其他輔助裝置的建模直接影響系統(tǒng)的設計、監(jiān)測和調節(jié)，系統(tǒng)的能耗可以降低混合電力系統(tǒng)的發(fā)電成本。區(qū)域資源對可再生資源的開發(fā)和利用是一個復雜的問題。以實現(xiàn)可再生能源的低成本和高利用率，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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