基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统

刘 源

（国网福州供电公司，福建 福州 350000）

基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统

刘 源

（国网福州供电公司，福建 福州 350000）

电力企业的发展与人们的生活息息相关，随着技术的变革和应用，能够提升服务的质量，不断满足人们的需求。高压输电线路是电力系统的重要组成部分，危险性高，加强在线监控势在必行，能够提高监控质量，保证电力运行安全。本文将从无线传感器网络在高压输电线路中的应用出发，分析应用的关键点，提高监控系统的运行水平，保证用电安全。

无线传感器；网络；高压输电线路；在线监控系统

无线传感器网络技术的发展，实现了对数据的精确采集，获得的信息类型更加多样化，实现了对区域的全方位监控，优势明显，在社会中得到了广泛地应用。我国的高压输电线路分布范围广，经过的区域地形地貌相对复杂，容易对线路造成一定地损害。因此，选用合适的监控网络进行数据的及时传输，是电力发展必须要解决的问题。

1.高压输电线路在线监控系统设计

1.1系统架构

无线传感系统的应用，主要包括以下几个部分，由传感器节点、监控站点和监控中心构成。在操作中，要严格按照操作规范进行实施，将节点按照要求布置在各个回路导线上。这个过程中，传感器节点主要是进行输电线路的各种监控数据的采集和传输，输送到监控子站，信息包括导线温度、微气象、绝缘子污秽度等数据，涉及到的监控方面类型比较多样，保证信息采集的多面性。监控子站是监控系统中的基本设施建设，一般情况下，安装在传感器节点附近。监控子站将传感器节点采集的信息进行汇集，形成无线多条的网络，将分散的信息集中传输到监控中心，由监控中心集中进行处理。

在实际上操作中，监控子站和传感器节点形成局域网络，主要采用了ZigBee技术，性价比较高，综合效益相对较好。在应用时，能够满足多种类型数据传输的需要，同时提高了数据传输的数量和效率。相对而言，子站的传输速率较高，处理能力相对较强，能够为远距离的传输提供硬件条件。宽带传输速率符合技术要求，传输速度快，应用水平高。本文采用的系统架构类型如图1所示：

1.2传感器节点的设计

传感器节点是整个监控系统的基本组成单位。传感器节点包括的模块类型较多，主要有电源模块、无线通信模块等。因此，在实际应用中，要按照实际监控的需求进行传感器的选择，例如温度、湿度传感器，泄露电流传感器等，保证数据采集的结果和要求相吻合。在操作中，监控子站发出采集命令传输至传感器节点，选择合适的传感器进行工作，进行相关数据的采集和传输。

1.3监控子站的设计

监控子站的设计中，可以采用可持续能源进行供电，减少电能资源的消耗量，维持持续正常的供电。在监控子站中，包括多种模块，可以在应用中选择低耗能的芯片，保证工作质量，减少能量消耗。

1.4监控中心的设计

监控中心执行的工作量多，提供的服务类型比较多样。当监控子站将数据信息传输至监控中心，监控中心要做好数据的储存和处理。工作人员可以对数据进行科学的分析，了解高压输电线路的实时情况，制定有针对地措施进行防范。同时对于已经储存的信息，可以进行相应数据库的建立，为后期工作提供依据，同时也可以为其他部门的工作提供帮助。

2.基于无线传感器网络的高压输电线路在线监控系统的应用

2.1硬件设施应用

在硬件设施方面，要跟上技术发展的步伐，将先进的设施、构件引入系统的建设中。这个过程中，可以采用CC2530芯片，内部核心应用的8051的微处理器，凭借自身所携带的射频收发器可以实现网络的连接、数据的传输。该芯片体积小，占用空间不多，数据输出速度高、灵敏度和实际的抗干扰性都比较强，应用效果比较理想。同时可以采用DHT21传感器。该设备是复合型传感器，主要涉及温度和湿度两个方面，总体的应用效果比较理想，综合效益较高，简化了工作流程，系统运行省时省力。为了硬件设施的优化，可以采用加速度的传感器，应用比较先进的芯片，检测的方面有所差异，主要进行物体运动方向和角度数据信息的采集，这个过程中，监控中心对该数据的获取，源于信号电压值的突然改变，通过信号的转换，可以清楚得了解线路正常运行中发生的改变，提前进行分析和预防。

2.2软件系统应用

在系统运行中，可以进行网络工作流程的设置，便于工作正常有序地开展。在监控子站的工作中，首先可以进行系统的开启，对CC2530芯片进行初始化，进行配置信息的读取和低能耗模式，准确读入时间，如果到达规定的时间要求，可以通过无线通线网络进行采集信息的发送。再者到达规定的数据采集时间，需要与传感器节点进行联动工作，将采集到的信息数据进行合理的储存和获取。运行中，对于时间的读取，要按照一定的间隔进行。同时无线通信网络的应用，在一定程度上增加了能耗，在设计中，可以设置程序控制，系统自行进行开关，实现节能的效果。

3.系统连接质量测试

在进行应用的过程中，需要对影响系统运行质量的影响要素进行深入地分析，这个过程中可以采用质量测试的方法，对传感器节点、监控子站进行试验。在进行性能检测的过程中，要做好前期的准备工作，提高监测的效率。数据包的应用，可以有20节点的传感器数据进行构成，在实践中要发送210个数据包，需要在不同的环境中进行检测，例如比较空旷的环境、电磁干扰比较严重的环境、传输中有阻挡物的环境等。在测试中，可以对不同测试环境下的监控子站和传感器节点之间的距离进行改变，对传输质量进行检测，对相关的数据进行全面细致的记录，然后进行数值的读取。

这个过程中，可以进行无线信道模型的应用。该检测模型范围广，能够很好地反映信号强度和通信距离之间的关系。在实际检测中，可以加强该方法的应用，通过相应的公式进行信号强度的计算。通过实际的检测，可以发现型号的强弱与设备所处的环境有关，在比较空旷的场所，遮挡物较少，信息传输质量比较好，而且随着距离的增加，信息减弱的速度比较慢，可以支持远距离的传输，实现有效地传输。在干扰比较严重的环境中，信号质量受到的影响比较严重，信号衰弱的速度加快，影响了远距离通信质量。如果前方遮挡物比较多，信号衰弱的速度将会继续增加，从而影响了正常的系统运行。

在实际检测的过程重，发现模型的应用和具体的测量数值比较符合，该模型可操作性比较强，可以在实际测量中加强该模型的使用广度和深度。另一方面，信号强度的降低与环境具有很强的相关性。需要在线路铺设中，采用合理的措施，对环境问题进行合理地规避，尽量在比较空旷的区域进行设备的建设，远离电磁干扰比较严重、阻挡物比较多的区域，保证系统运行的质量。

4.通信质量的测试

通信质量的水平，是由信号强度决定的，可以通过PRR数值来进行表示。如果数值较高，通信质量相对较好。该数值并不能实时获取，需要参考其他数据。但在实际的测验中，发现该数值与通信距离是密切相关的。当通信距离越长，该数值将会逐渐下降，表示着通信质量也在快速下降。

结语

社会在发展，技术在进步，人们的生活水平不断提高，对相关设施的要求也在不断地改变。高压线路铺设是常见的公共基础设施建设，受外界影响程度较深。在实际操作中，要采用先进的无线传感器网络技术，进行在线监控系统的改进，提高系统运行的质量，对高压线路出现的问题进行及时地改善，减少安全事故的发生机率。

［1］赵增华，石高涛，韩双立，等.基于无线传感器网络的高压输电线路在线监测系统［J］.电力系统自动化，2009，33（19）：80-84.

［2］原殊皓，姚俊.基于无线传感器网络的高压输电线在线监测系统研究［J］.山东工业技术，2014（19）：133-133.

［3］黄亦磊，郁炜，叶国聪，等.基于无线传感器网络的水质监测系统研究［J］.时代农机，2015（3）：51-51，53.

TM726

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