WSN技術(shù)在電力系統自動(dòng)抄表中的應用

一、 當前供電部門(mén)碰到的問(wèn)題

隨著(zhù)國家電網(wǎng)公司的兩網(wǎng)改造工作逐漸推進(jìn)，“一戶(hù)一表，管電到戶(hù)”政策的貫徹，用電網(wǎng)絡(luò )急劇膨脹，抄表的工作量越來(lái)越大，使得供電企業(yè)對用電網(wǎng)絡(luò )的管理任務(wù)日益加劇。

如何把龐大且分散用戶(hù)的用電量及其它數據及時(shí)有效而且準確無(wú)誤地收集、統計及分析，成為供電企業(yè)一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。如何貫徹國家新能源政策，為下一步對居民用戶(hù)進(jìn)行峰、平、谷計價(jià)作好準備工作，需要管理部門(mén)完善抄表過(guò)程中的自動(dòng)化水平。

目前自動(dòng)抄表系統中，遠距離傳輸借用現有的各種通訊網(wǎng)絡(luò )，如PSTN、Internet、GPRS/CDMA或電力企業(yè)自身的光纖以太網(wǎng)等，實(shí)現穩定可靠的數據傳輸，而技術(shù)瓶頸正在于所謂的“最后一公里”。

二、當前解決問(wèn)題的方案及存在的困難

1、人工抄表

存在的問(wèn)題：工作量大，效率低，而且由人工抄表所帶來(lái)的漏抄、誤抄、估抄，甚至抄表人員同用電戶(hù)合伙作弊，給供電企業(yè)帶來(lái)不可估量的損失。

2、低壓載波在自動(dòng)化抄表的應用

存在的困難：低壓電力載波的自動(dòng)抄表，因國內低壓電網(wǎng)噪音污染大、負載多變，尤其是變頻電器和中小功率電機，對電網(wǎng)負荷的影響，直接影響到通信可靠性和數據傳輸速率及實(shí)時(shí)性。

3、點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)自動(dòng)抄表（如無(wú)線(xiàn)掌機和無(wú)線(xiàn)抄表車(chē)）存在的困難：在工作效率及數據實(shí)時(shí)性方面尚不能滿(mǎn)足供電部門(mén)的實(shí)際需要，而數據的實(shí)時(shí)性是計算線(xiàn)損的重要依據。

以上存在的困難，主要體現在如何解決“最后一公里”自動(dòng)化抄表的問(wèn)題上，隨著(zhù)通信技術(shù)的快速發(fā)展，最新的WSN(無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò ))技術(shù)通過(guò)在北京順義區（三萬(wàn)戶(hù)）的應用很好解決上述困難。

三、WSN(無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò ))技術(shù)簡(jiǎn)介

1、基本概念

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN，wireless sensor networks)是當前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現代網(wǎng)絡(luò )及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類(lèi)集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監測、感知和采集各種環(huán)境或監測對像的信息，這些信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式被發(fā)送，并以自組織多跳的網(wǎng)絡(luò )方式傳送到用戶(hù)終端，從而實(shí)現物理世界、計算世界以及人類(lèi)社會(huì )三元世界的連通。

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)是由許許多多功能相同或不同的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)組成，每一個(gè)傳感器節點(diǎn)由數據采集模塊(傳感器、A/D轉換器)、數據處理和控制模塊(微處理器、存儲器)、通信模塊(無(wú)線(xiàn)收發(fā)器)和供電模塊(電池、DC/AC能量轉換器)等組成。

2、WSN的優(yōu)勢

2.1、節點(diǎn)硬件成本低。

WSN節點(diǎn)采用嵌入式處理器和存儲器，計算能力和存儲能力十分有限，網(wǎng)絡(luò )在有限計算能力的條件下進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理。所以就單個(gè)節點(diǎn)而言，硬件成本是較低的。

2.2、對等網(wǎng)絡(luò )多冗余高可靠性。

WSN沒(méi)有嚴格的控制中心，所有節點(diǎn)地位平等，是一個(gè)對等式網(wǎng)絡(luò )。節點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò )，任何節點(diǎn)的故障不會(huì )影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的運行，具有很強的抗毀性。

2.3、自組織。

網(wǎng)絡(luò )的布設和展開(kāi)無(wú)需依賴(lài)于任何預設的網(wǎng)絡(luò )設施，節點(diǎn)通過(guò)分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調各自的行為，節點(diǎn)開(kāi)機后就可以快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨立的網(wǎng)絡(luò )。

2.4、多跳（Multi-hop）路由。

WSN節點(diǎn)通信能力有限，覆蓋范圍只有幾十米到幾百米，節點(diǎn)只能與它的鄰居直接通信。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節點(diǎn)進(jìn)行通信，則需要通過(guò)中間節點(diǎn)進(jìn)行路由。WSN中的多跳路由是由普通網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)完成的。

2.5、動(dòng)態(tài)拓撲。

WSN是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò )，節點(diǎn)可以隨處移動(dòng)；一個(gè)節點(diǎn)可能會(huì )因為電池能量耗盡或其他故障，退出網(wǎng)絡(luò )運行；也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò )中。這些都會(huì )使網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構隨時(shí)發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò )應該具有動(dòng)態(tài)拓撲組織功能。

四、基于WSN技術(shù)的電力系統自動(dòng)抄表解決方案

通過(guò)對自動(dòng)抄表系統的實(shí)際需求分析，結合WSN技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢，認為采用WSN技術(shù)來(lái)實(shí)現“最后一公里”自動(dòng)抄表是一個(gè)非常理想的解決方案?；赪SN技術(shù)的自動(dòng)抄表系統結構圖如下：