[发明专利]一种构建通信网络电流差动应急保护通道的方法

说明书

本发明涉及一种基于Zigbee无线通信网络的路由协议，用于构建应对自然灾害的电流差动应急保护通道通信网络，属于保护通信通道领域，现有的Zigbee网络与传统的MANET有着许多显著不同的特性。本发明的路由协议由列表建立、路由发现和路由维护三部分构成，本发明所述路由协议用于建立输电线路首端节点到末端节点的通信路由，充分适用于链式网络和线路电流差动保护的情况，具有延时短、能耗低、多跳的特点，满足灾变情况下应急保护通道的数据传输需求。

技术领域

本发明属于无线传感器网络构建线路纵联差动保护通信通道领域，更具体地，涉及一种构建通信网络电流差动应急保护通道的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，我国电力需求持续增长，电力规模持续增大。目前，“西电东送、南北互供、全国联网”的发展战略已基本实现，南、中、北三大跨区域互联电网初步形成，一个覆盖全国范围的互联电网已初具规模。一旦发生故障，影响的地域范围和用户数量越来越大，造成的经济损失将不可估量。

线路的电流差动保护是一种原理简单、动作速度快、反应灵敏的继电保护原理。由于它能够根据被保护元件各端电流向量关系正确地判别区内、区外故障，具有天然的选相功能，而且不受系统震荡的影响，因此成为高压线路主保护的首选。电流差动保护依赖线路两端电流信息的交换，实现信息交换的通道从最初的导引线、发展到后来的微波通信、再到目前广泛部署的光纤通信，无论是通信的速度还是可靠性都有了质的提升。但目前差动保护大多只有一条主保护通道，一旦遇到自然灾害或人为破坏导致主保护通道失效，便会使电流差动保护完全失效，线路不能及时切除内部故障，造成更大范围的停电事故。

极端灾害发生，网络中出现不存在任何迂回通道的“信息孤岛”，或者迂回通信通道延时过大不能满足继电保护速动性的要求时，此时，需要采用其他技术在故障链路上构建新的传输通道，传统的通信方式需要预先建设网络设备，具有依赖基础设施的缺点，而近年来无线通信网络的发展为解决紧急通信通道的构建问题提供了契机。因此，构建一条通信原理和媒介不同于主保护通道的应急保护通道作为备用通道是非常有必要的。

WSN是基于IEEE802.15.4的ZigBee协议的网络，具有高监测精度、高容错性、自组织、自适应、动态拓扑等优点，为灾变时电流差动保护紧急通信通道的构建提供了一种可行的方案。基于无线传感器网络的紧急保护通信通道的构建方案在近几年被提出，但仅是从无线传感器网络结构及特点对该方案进行了初步的论证。此外相关仿真采用的无线传感器节点少传输距离较短，受限于当时无线传感器硬件技术。

应用于应急保护通道的Zigbee网络与传统的MANET(移动自组网络)有着许多显著不同的特性：

(1)位于应急保护通道中的Zigbee节点位置固定并且按近似直线的拓扑排列；而MANET的概念中节点可以自由移动，拓扑常见的是星状、网状或树状。

(2)应急保护通道中真正的通信节点只有线路首尾两端的两个节点；MANET中一个节点可以向网络中任何一个节点发起通信。

(3)应急保护通道中的节点均配置有GPS模块，节点可以获取自身的位置并发送给其他节点；而MANET中一般不会考虑节点的位置信息

(4)应急保护通道中通信节点的供电方式最好为线上取电，同时有备用电池可以进行供电方式切换。而MANET中一般的设想是节点由电池供电，寿命有限。

因此，应急保护通道可以视为MANET的一种极为特殊的情况。

Zigbee联盟规定了Zigbee设备中使用的路由协议是AODV路由和树状路由相结合的路由方式。Zigbee的路由协议尽管同样适用于应急保护通道，但针对应急保护通道与MANET的不同之处，本发明对Zigbee路由协议做出了修改。使每个节点存储有一个前向列表和反向列表，保证了某条正在使用的链路失效后，通道可以自动快速修复。