[发明专利]一种基于传感器网络的电力网检测系统及方法

说明书

技术领域

本申请涉及电力电网技术，更具体地，涉及一种基于传感器网络的电力网检测系统及方法。

背景技术

电力网承担着输送生产和生活用电的关键职能。电力网一旦发生故障，特别是一旦发生局部中断甚至大面积中断，就会严重影响社会各部门运行，造成重大的损失。有可能导致电力网故障和中断的因素很多，既有电力网自身的内因，例如由于元件老化、损坏等原因发生短路、过载等情况从而引发事故，也有外部环境方面的因素，例如冰雪、大风、严寒、火灾、潮湿等异常现象都会对电力网造成破坏。因此，避免电力网故障和中断的重要方面就是及时、准确地检测电力网内、外部状态，从而尽早发现问题、解决问题，避免问题恶化和蔓延。

传统的电力网检测主要依赖巡检手段，即依照电力网分布和走向，逐段进行人工探查。由于电力网分布地域极为广泛，所处环境复杂多变，巡检不但效率低、成本高，而且无法实时、快速地发现故障和问题。

随着电网技术与现代通信技术的充分融合，实现了对电力网的信息化检测。这一技术手段在电力网的基础上引入了由各类传感器及配套的通信设备构成的传感器网络。传感器网络利用大量的传感器检测电力网沿线各点的内部、外部状态数据，并且基于网络通信能力将状态数据远程、实时上传到监控中心，使监控人员能够全面掌握整个电力网的运行状态，一旦某点发生异常能够立即收到警告并采取处置措施。

为了适应电力网分布广泛、地形复杂的实际状况，应用于电力网的传感器网络在网络通信方面主要应用了自组织无线传感器网络技术。自组织无线传感器网络技术特别适用于在广域、大规模的无线数据通信，具有布网容易、通信成本低、环境适应性强的特点。图1示出了自组织无线传感器网络的结构示意图，在电力网的各个检测点，可以设置由传感器和无线通信单元构成的末端节点101A-I，各个末端节点101A-I基于ZigBee等通信协议进行数据的无线发送和转发，从而通过自组织的路由方式形成到达网关节点102的信息传输路径。网关节点102通过网络连接到监控中心，将末端节点101A-I的传感器所采集的电力网状态数据上传给监控中心，并接收和下发监控中心的指令。

由末端节点101A-I至网关节点102的自组织路由方式对传感器网络的通信性能具有显著影响。传感器网络的通信性能主要包括传输可靠性、传输延时和节点能耗等指标。对于适用于电力网的如此大规模的传感器网络来说，更加需要在末端节点101A-I和网关节点102之间形成最优化的体系结构以提升上述指标。

目前，在电力网的自组织无线传感器网络中普遍应用基于簇拓扑的路由方式。末端节点101A-C在簇拓扑模式的路由方式中，如图1所示，末端节点101A-101C作为一个簇群，末端节点101D-101F作为一个簇群，末端节点101G-101I亦作为一个簇群。每个簇群中的末端节点又可以分类为汇聚节点和成员节点，如末端节点101A、101D和101G为汇聚节点，而其它的末端节点均为成员节点。汇聚节点101A接收本簇群内的成员节点101B和101C传来的数据包，对数据包进行处理和再打包，然后上传至网关节点102；末端节点101D-101F及101G-101I的簇群与之类似。