无线传感器网络在电力设备状态监测中应用

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1、无线传感器网络在电力设备状态监测中应用　　【摘要】无线传感器网络是融合了传感器技术、数字技术、无线通信技术等多种新型技术为一体的综合性技术，并在当前工业监测、环境监测、军事、交通和医疗等多个领域中得到了广泛应用。通过无线传感器网络对设备的在线监测，可以更加快速、方便的了解到设备的运行情况，并对设备可能出现的故障作出准确的分析与判断，从而有效提高设备的维护效率。本文无线传感器网络的技术特点出发，并就无线传感器网络在设备在线监测中的应用进行了简要的分析与探讨。【关键词】无线传感器网络；设备；在线监测；应用无

2、线传感器网络，也被简称为WSN（WirelessSensorNetwork），它是由大量具有特定功能的传感器节点通过自组织的无线通信方式，从而实现相互传递信息、协同完成特定功能的智能专用网络。当前，由于电力系统设备的工作环境与运行环境复杂多变，且存在一定的危险性，而无线传感器网络能够有效的摆脱这种困境，实现远程信息监测，具有非常广泛的应用前景。1无线传感器网络的技术特点5传感器网络的发展历程分为以下三个阶段：传感器→无线传感器→无线传感器网络。当前，无线传感器网络在国际上被认为是继互联网之后的第二大网络

3、，在美国《技术评论》杂志中评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，无线传感器网络被列为第一位。无线传感器网络在应用中通常有以下几方面特点：1.1大规模为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，可能达到成千上万，甚至更多。无线传感器网络的大规模性具有以下优点：大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少盲点的存在通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；大量冗余节点的存在，使得系统具有更强的容错性能；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求。1.2动态性无

4、线传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：环境因素或电能耗尽造成的传感器节点故障或失效；环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化；传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性。以上情况的出现，都要求无线传感器网络的系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。1.3可靠性5由于无线传感器网络监测区域环境的限制以及传感器节点数目的巨大，如果人工照顾到每个传感器节点，将使得网络的维护会十分困难甚至不可维护。因此，传感器网络的软硬件必须具有较强的容错性与可靠性。1.4低能耗典型的无线传感

5、器网络要求网络元件的平均功耗比现存无线网络（如蓝牙）要低的多。应用于监测和控制的传感器，要求其电池能维持足够长时间以完成任务，且应用于大面积监测工作时，需要很多器件，频繁的更换电池是不实际的，这都要求无线传感器网络应具有低能耗的特点。2传统变电站电力设备的状态监测方法的局限性传统电力设备状态监测的传统方法是经常性的人工巡视与定期预防性检修、试验，通过定期对设备实行停止运行的例行检查，做预防性绝缘试验和机械动作试验，对结构缺陷作出处理等。这种经常巡视与定期检修的方法对于保证电力设备的安全运行起了一定的作用

6、，然而随着我国电力设备额定电压的提高、单台设备容量的增大以及品种结构的多样化，都导致原有的状态监测和检修维护方法无法满足当前电力系统自动化和超高压的发展需求，其局限性主要有经济角度和技术角度这两个方面。5从经济角度而言，定期检修和大修均需要通过停电来实现，不仅造成了较大的直接或间接上的经济损失，而且也加大了在工作安排上的难度；从技术角度而言，离线状态监测是以预防性试验为主，其检查条件不同于设备在运行时的条件，多数是在低电压下进行检查，且运行时诸如热应力等因素的影响无法在离线试验时再现，也导致可能无法发现

7、设备的绝缘缺陷和潜在的故障。随着传感技术与计算机技术的发展，电力设备的状态监测方法向着自动化、智能化的方向发展。根据相关资料显示，通过在线监测和故障诊断技术的应用，使得我国每年平均的故障停电时间减少了75%，而维修费用也降低了25%～50%。3无线传感器网络在变电站设备状态监测中的应用3.1无线传感器网络体系结构用于电力系统设备的无线传感器网络节点，根据需要监测对象的不同，将其配置在电力传输线、断路器、变压器、电抗器等电力设备上，以监测不同的对象现象，如变压器的油温、相电流、断路器状态等等。当测得所需要

8、的数据信息以后，既可以在无线传感器网络中进行分布式处理，也可通过网络节点将检测到数据信息传送到控制中心，再进行处理。如下图1所示，即为一个无线传感器网络节点在电力系统中的典型配置，其中实心圆圈为汇集节点、空心圆圈为无线传感器节点，黑方框则为网关。图1电力系统中无线传感器节点的配置5从网络系统的拓扑结构来看，应用于电力系统设备实时在线监测中的无线传感器网络通常采用分布式分层结构。该网络结构主要由无线传感器网络层和区域管理层所构成，网络层中的节