[发明专利]一种面向智能变电站设备状态监测的无线智能传感器网络系统

说明书

技术领域

本发明属于变电站设备状态在线监测技术领域，特别涉及一种面向智能变电站设备状态监测的无线智能传感器网络系统。

背景技术

智能变电站目前多采用三层结构，即站控层、间隔层、过程层。过程层主要集成了传统一次、二次设备的智能组件组成，如智能变压器、智能断路器、非常规互感器等，这些设备的状态信息收集是进行设备状态评价、风险评估、检修策略制定及检修维护等的基础，而设备状态在线监测性能水平的提高是智能变电站安全运行、提高智能电网对设备状态信息的准确获取与网络化交互的必然要求。变电站高压设备在线监测已有多年研究历史，电力变压器、开关设备、互感器及避雷器等设备的绝缘及机械状态在线监测技术已在电网应用，部分地区电网公司已建立了全站设备多参数、多功能在线监测系统。而随着智能电网技术的发展，IEC标准提出了变电站设备状态监测的智能电子设备IED的概念和标准，并在此基础上智能组件、一体化智能终端等集成诸多功能设备得到发展，而当前对各种变电设备的监测一般采用有线网络方案，但该方案存在线路布置和更改不便、网络升级扩展困难、安装维护复杂、成本高等缺点，因此考虑采用无线技术对变电站设备状态监测技术进行扩展和升级。

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是一种特殊的无线自组织网络，已广泛应用于军事、环境监测、医疗保健、家居、商业、工业等其它众多领域。相对于传统设备状态监测的通信系统，无线传感器网络具有布线简单、装置简化、成本低、即插即用、具有自组织和大规模性，更适合分布式处理、便于搭建应用平台等优势。

无线传感器网络中的智能传感器技术是一门正在蓬勃发展的现代传感器技术，相比于传统传感器的单一功能，智能传感器特点主要体现在精度高、可靠性和稳定性好、信噪比高、分辨力强、自适应性强、价格性能比低。功能包括了自校零、自标定、自校正；自动补偿；数据预处理；自动检验、自寻故障；数据存储、记忆；双向通讯、标准化数字输出；自判断和决策处理等。智能传感器的以上特点更适合于智能变电站中智能组件或一体化智能终端的监测状态和数据流量复杂、异构的监测需求，它不仅可以实现对简单标量数据(如温度、噪声、电流等)的采集、传输与处理，还可以获取信息量丰富的声音、图像等多媒体数据信息，实现细粒度的信息监测，以及对感知区域的全方位监控。

发明内容

本发明针对现有变电站设备状态监测系统的不足，提出了一种面向智能变电站设备状态监测的无线智能传感器网络系统，可以实现智能变电站设备在线实时状态监测。

本发明采取的技术方案：

一种面向智能变电站设备状态监测的无线智能传感器网络系统，其特征在于：该系统根据智能变电站的三层逻辑结构，把监测网络系统分为感知层、接入层和应用层三层。该系统包括智能传感器节点、簇头节点、网络协调器、无线网关、光纤网络、变电站级监测中心数据平台以及调度中心级状态监测集成平台。智能传感器节点负责采集传统一次设备和智能组件的实时运行状态参数，并对参数进行初步处理，然后将处理后的数据通过簇头节点、网络协调器、无线网关和光纤网络传送到变电站级监测中心数据平台；监测中心数据平台对收到的数据分析，根据分析结果实现对设备的预警、故障诊断、风险评估等功能，同时选择性的将设备部分状态分析结果通过电力数据通信网传送到调度中心状态监测集成平台。

本发明中，所述的感知层：主要是由监测各种电气设备的智能传感器节点组成，智能传感器集成了传统的数据传感器和图像传感器，负责感知设备层中不同设备的标量数据和图像，对设备进行状态可视化展示。

所述的接入层：主要是把经过模数转换后的设备状态信息及状态图像，通过簇头节点的融合，然后将处理好的数据发送网络协调器，经带GPRS modem的无线网关，然后通过光纤网络对接智能变电站间隔层和站控层之间的光纤网络。

所述的应用层：主要包括站控层中的监测中心、专家系统、服务器等，负责设备状态数据的存储和分析，由监测中心服务器结合数据库和专家系统完成对各项监测参数运算，预测出设备运行状况，进而为维修决策系统提供依据；另外通过路由器经电力数据网选择性的将设备在线状态数据传输到调度中心监测系统。

所述的汇聚层中智能传感器和簇头节点之间采用冗余星型网络。

所述的汇聚层中簇头节点之间根据网络运行自由组成网状或树状网络。