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1、吴在军 副教授,东南大学电气工程学院 东南大学镇江智能电网研究院,基于无线传感网的输变电设备 在线监测技术,4,智能电网,1,2,智能电网中的无线传感网,3,基于WSN的输变电设备在线监测技术,挑战与前景,智能电网,全球气候变化，导致自然灾害频发,“高碳”经济，引发温室效应、 冰川融化等,污染严重、沙漠化,人类面临生态环境灾难,环境：,应对未来挑战的共同选择,对电力的依赖增强，供电可靠性及电能质量的要求日益提高 金融危机，导致需求不振，各国拉动需求,信息、通信、自动化和量测技术高速发展，各种技术高度融合成为趋势,传统能源日益短缺，新能源、可再生能源发展,经济：,能源：,技术：,应对未来挑战的共
2、同选择,远距离大容量输电、优化经济运行,电网：,大规模清洁、可再生能源接入、调度、控制,分布式电源有效接入、储能技术快速发展,降低大面积停电风险、避免系统崩溃、供电可靠性更高,用户更加灵活、便利、节能、环保的服务需求,应对未来挑战的共同选择,特征:以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。目标:在供电安全、可靠和优质的基础上，进一步实现清洁、高效、互动的目标。内涵:智能电网首先应该是坚强的电网，能够实现能源资源的大范围优化配置，保障安全可靠的电力供应。智能电网应涵盖发电、调度、输变电、配电和用户各个环节，是一个闭环系统。,坚强的智能
3、电网（中国）,智能电网各部分的关系图,发电 环节,调度 环节,用电 环节,配电 环节,输电 环节,变电 环节,信息通信,智能电网“六个环节”和“一个平台”,智能电网各部分的关系图,为使智能电网具有 依据早期征兆进行预测的能力 对扰动做出实时响应的能力 用户主动参与的能力,必须把大量的传感器连接到一个安全的通信网络 上，并实现双向的数据通信,智能电网核心问题,智能电网的基础设施坚强的电网结构 电网所及之处具有为其服务的通信网络,集成的能量与通信系统体系结构(IECSA),智能电网关键技术,智能电网中的无线传感网,传感器网络作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节，在电力系统中具有广阔的应用空间
4、。传感器网络将在电网建设、电网安全生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量几应用用户交互等方面发挥巨大作用。传感器网络可以全方位提高智能电网各个环节的信息感知深度和广度，为实现电力系统的智能化以及信息流、业务量、电力流提供高可用支持。,Using the cloud for smart-grid applications,无线传感网中常见无线通讯技术参数对比,智能电网的建设需要在电网监控、智能输电、智能变电站、智能配电、智能用电等自动化系统接入大量的新的智能电子设备和终端设备，这需要与远程通讯技术的配合。,几种无线通讯技术的速度和距离比较,结论：在无线传感器网络中，短距离、低成本、低功耗的
5、ZigBee技术是无线通信应用的首选技术之一。,基于WSN的输变电设备在线监测技术,自组网 数据的传输能力强 网络容量大 可靠性高 有高度的灵活性 低成本,基本特征,ZigBee技术推动智能电网应用成长,输电线路在线监测技术： 绝缘子在线监测 导/地线在线监测 输电线路通道环境监测 杆塔在线监测,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测,可以避免长距离传输的信号衰减可以解决高压设备的电气绝缘问题，提高系统的可靠性和安全性，降低运维成本。,ZigBee应用于输电线路在线监测的优势：,ZigBee节点布置于输电线路中,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测,节点可以部署于条件苛刻的环境中，如
6、高空高压电网等。节点能够长期高效采集有效数据，从而免去人工检查的繁琐工程和维护次数，并且减少有线监控的高额成本。,无线传感器节点,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测,用于监测大跨据输电线路的应力、温度和震动等参数。每个传感器节点部署在高压输电线上，而网关固定在高压输电塔上,无线传感器节点,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测,基于GPRS和ZigBee无线技术的输电线路覆冰预警系统,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测,输电线路综合监测系统结构,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测
7、,监测主机硬件结构图,传感器节点硬件结构图,ZigBee应用于电力系统输电线路在线监测,ZigBee应用于变电站设备在线监测,ZigBee应用于变电站设备在线监测,Analysis View,变压器在线监测/光纤测温,ZigBee应用于变电站设备在线监测,采用ZigBee组网技术的无线测温系统，实现了对电力系统的高压和超高压母线、高压开关接点（以及人员无法接近的其他危险、恶劣环境）的温度进行实时在线检测，在中心监控室内就可以监视运行状态，真正做到了远距离遥测，当被测点温度超过预先设定的阀值时，就发出报警信号及时提醒有关人员采取措施。,ZigBee应用于变电站设备在线监测,挑战与前景,强电磁环境
8、 在电力系统的环境中，布局以及无线网络的连接性时常变化从而导致链接失败。更进一步来说，传感器会受限于射频干扰，高度腐蚀的环境，高湿度的环境，震动，灰尘，渣土或者其他会造成影响其工作的环境 可靠性和实时性 大量设想的在智能电网中的无线传感器网络的应用在关于可靠性、延时以及网络吞吐量等方面有不同的服务质量需求和规范,面临的挑战,封包错误和不同的连接能力 无线连接在电力系统中对于障碍物以及环境噪声展现出了在时间和空间上的各种特点。这样，每一条链路容量以及延迟的情况受到位置的影响，是不断变化的，而且其本身具有突发性使得服务质量的提供就成为了具有挑战性的任务。 资源限制 无线传感器网络的设计以及应用受到三种资源的限制：1.电源供给，2.存储资源，3.处理能力,面临的挑战,要保证系统的开放性。不仅对目前技术的开放，同时对未来技术的开放。 要保证系统的互操作性。（数据模型建立，溯源体系的建立，测试体系的建立） 建立一体化的系统信息平台，建立全网的信息模型。,Prepare for an electric system that is cleaner and more efficient, reliable, resilient and responsivea smarter grid.,面临的挑战,谢谢，请指正！,吴在军 东南大学 电气工程学院 210096 13951729169,
