CN109413607A - 一种实时智能的电网输电线路监测*** - Google Patents

一种实时智能的电网输电线路监测*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种实时智能的电网输电线路监测***，包括传感器子***和远程监测中心；所述传感器子***包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点对输电线路进行监测感知，并将获得的输电线路参数信息发送至汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各传感器节点发送的输电线路参数信息，进行处理后转发至远程监测中心；远程监测中心用于对汇聚节点发送的输电线路参数信息进行分析处理和显示，并在输电线路参数信息异常时进行报警。

Description

一种实时智能的电网输电线路监测***
技术领域
本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及一种实时智能的电网输电线路监测***。
背景技术
随着工业化、城镇化进程不断加快，电力需求持续增长，一个坚强、可靠的现代化大电网对于保障国家能源安全，在更大范围内优化能源配置，具有不可替代的作用。建设具有信息化、数字化、自动化特征的智能电网是安全、可靠、高效输电的保障，是电力科学发展的方向，对电网的监测也尤其重要。作为电力输送纽带的输电线路具有分散性大、距离长、难以巡视及维护等特点，因此对输电线路的远程监测成为一项迫切工作。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种实时智能的电网输电线路监测***。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种实时智能的电网输电线路监测***，包括传感器子***和远程监测中心。
传感器子***包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，其中传感器节点对输电线路进行监测感知，并将获得的输电线路参数信息发送至汇聚节点；汇聚节点汇聚各传感器节点发送的输电线路参数信息，进行处理后转发至远程监测中心。
远程监测中心用于对汇聚节点发送的输电线路参数信息进行分析处理和显示，并在输电线路参数信息异常时进行报警。
优选地，所述远程监测中心包括处理器和显示器，该处理器将收到的输电线路参数信息与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器进行比较结果显示。
本发明的有益效果为：可实时远程监测输电线路的温度，电压，电流，张力等相关物理参数值，避免了布线的麻烦且监测精度高。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明一个实施例一种实时智能的电网输电线路监测***的结构示意框图；
图2是本发明一个实施例的远程监测中心的框图示意图。
附图标记：
传感器子***1、远程监测中心2、报警器3、处理器10、显示器20。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例提供的一种实时智能的电网输电线路监测***，包括传感器子***1、和远程监测中心2。
传感器子***1包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点对输电线路进行监测感知，并将获得的输电线路参数信息发送至汇聚节点；汇聚节点汇聚各传感器节点发送的输电线路参数信息，进行处理后转发至远程监测中心2。初始时传感器节点将自己的发送距离调至最大，若传感器节点到汇聚节点的距离未超过传感器节点的当前发送距离，传感器节点直接将采集的输电线路参数信息发送至汇聚节点，否则，传感器节点将采集的输电线路参数信息发送至下一跳节点，以通过多跳转发的形式将输电线路参数信息发送至汇聚节点。
远程监测中心2用于对汇聚节点发送的输电线路参数信息进行分析处理和显示，并在输电线路参数信息异常时进行报警。
其中，所述输电线路参数信息包括当前线路的张力、温度、电压和电流。
在一个实施例中，如图2所示，远程监测中心2包括处理器10和显示器20，该处理器10将收到的输电线路参数信息与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器20进行比较结果显示。显示器20还用于实时显示输电线路参数信息，从而供监测人员实时查看输电线路的状态信息。
可选地，一种实时智能的电网输电线路监测***还包括与处理器10连接的报警器3，当输电线路参数信息超出对应设定的安全阈值时，所述处理器10驱动报警器3进行报警。
其中，所述的报警器30包括蜂鸣报警器或者声光报警器，本实施例对此不作限定。
本发明上述实施例可实时远程监测输电线路的温度，电压，电流，张力等相关物理参数值，避免了布线的麻烦且监测精度高。
在一个实施例中，设邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点，网络初始时，传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息并构建邻居节点集；传感器节点从其邻居节点集中选择一个邻居节点作为下一跳节点，包括：
(1)传感器节点从其邻居节点集中选择相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为备选节点，构建备选节点集；
(2)传感器节点向各备选节点发送请求信息，每个备选节点接收到所述请求信息后计算自身的转发能力值并反馈至传感器节点，所述请求信息包括各备选节点的总带宽和初始缓存空间、传感器节点i的邻居节点的数量和对应的节点标识；
(3)传感器节点从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点；
其中，所述转发能力值的计算公式为：
式中，Wij为传感器节点i的备选节点j的转发能力值，Sj为所述备选节点j的总带宽，Bj为所述备选节点j的初始缓存空间，ni为传感器节点i的备选节点集中的备选节点数量，Sp为传感器节点i的备选节点集中第p个备选节点的总带宽，Bp为传感器节点i的备选节点集中第p个备选节点的初始缓存空间；ai为传感器节点i的邻居节点数量，aj为所述备选节点j的邻居节点数量，ai∩aj为传感器节点i与备选节点j所拥有的共同邻居节点的数量，z1、z2为预设的影响因子，满足z1+z2＝1；u1、u2为预设的权重系数，满足u1+u2＝1。
本实施例创新性地设定了转发能力值的指标，传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为备选节点，构建备选节点集，并向各备选节点发送请求信息，由备选节点根据自身资源情况以及与传感器节点的相似度情况计算转发能力值，在需要选择下一跳节点时，传感器节点从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点。
本实施例有利于平衡各传感器节点的资源利用率，从而平衡各传感器节点的能耗和负载，减少网络拥塞现象的发生，改善网络在输电线路参数信息传输方面的性能，进一步有利于延长无线传感器网络的寿命。本实施例由备选节点自己进行转发能力值的计算，相对于由传感器节点统一计算的方式，提高了下一跳节点选择的效率，平衡了计算开销。
在一个实施例中，传感器节点每隔一个时间段Δt重新从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点；下一跳节点每隔一个时间段Δt/2判断自身是否符合中继条件，若不符合，下一跳节点向对应的上一跳传感器节点发送反馈信息，收到反馈信息的上一跳传感器节点更新该下一跳节点的转发能力值。
本实施例中，传感器节点每隔一个时间段Δt重新从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点，实现了下一跳节点的更新，有利于最大化地平衡各传感器节点的资源利用率。
所述中继条件为：
式中，Qd为下一跳节点d的当前剩余能量，Qd0为所述下一跳节点d的初始能量，Kd为所述下一跳节点d的缓存列表中的输电线路参数信息包数量，QT为预设的转发一个输电线路参数信息包的能耗，Qmin为预设的保持转发能力的能量下限；sd为所述下一跳节点d的剩余带宽，bd为所述下一跳节点d的剩余缓存空间，Md所述下一跳节点d的上一跳传感器节点数量，smin为预设的协助一个传感器节点转发输电线路参数信息所需的带宽下限，bmin为预设的协助一个传感器节点转发输电线路参数信息所需的缓存空间下限，为判断取值函数，当时，当时，
进一步地，本实施例创新性地设定了中继条件的计算公式，下一跳节点每隔一个时间段Δt/2判断自身是否符合中继条件，若不符合，下一跳节点向对应的上一跳传感器节点发送反馈信息，收到反馈信息的上一跳传感器节点更新该下一跳节点的转发能力值，实现了备选节点的转发能力值的更新。
本实施例能够有效保证传感器节点的下一跳节点始终能够有足够的资源执行输电线路参数信息转发的任务，提高了输电线路参数信息传输的可靠性。
其中，Δt为预设的时间阈值。作为一种优选的实施方式，传感器节点设置有计时器，用于进行时间段Δt或者时间段Δt/2的计时。
在一个实施例中，收到反馈信息的上一跳传感器节点，按照下列公式更新该下一跳节点的转发能力值：
式中，Wvk(t)为上一跳传感器节点v的下一跳节点k在第t次更新后的转发能力值，Wvk(t-1)为所述下一跳节点k在第t-1次更新后的转发能力值，Wvp为上一跳传感器节点v的第p个备选节点初始的转发能力值，nv为上一跳传感器节点v的备选节点集中的备选节点数量，e为预设的能力衰减系数，e的取值范围为[0.2，0.3]；
当传感器节点的一个备选节点更新后的转发能力值低于预设的转发能力值下限时，传感器节点将该一个备选节点从自己的备选节点集中剔除。
本实施例设计了下一跳节点的转发能力值的更新公式，并进一步考虑到备选节点的更新情况对于转发的不利影响，即当传感器节点的一个备选节点更新后的转发能力值低于预设的转发能力值下限时，传感器节点将该一个备选节点从自己的备选节点集中剔除。本实施例能够去除那些没有足够资源而无法接入新的输电线路参数信息流的备选节点，有效保障可选的备选节点有足够的资源执行输电线路参数信息转发的任务，提高了输电线路参数信息传输的可靠性，并缩小了备选节点集中备选节点的数量，有利于减少整个网络中的路由开销。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种实时智能的电网输电线路监测***，其特征是，包括传感器子***和远程监测中心；所述传感器子***包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点对输电线路进行监测感知，并将获得的输电线路参数信息发送至汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各传感器节点发送的输电线路参数信息，进行处理后转发至远程监测中心；远程监测中心用于对汇聚节点发送的输电线路参数信息进行分析处理和显示，并在输电线路参数信息异常时进行报警；初始时传感器节点将自己的发送距离调至最大，若传感器节点到汇聚节点的距离未超过传感器节点的当前发送距离，传感器节点直接将采集的输电线路参数信息发送至汇聚节点，否则，传感器节点将采集的输电线路参数信息发送至下一跳节点，以通过多跳转发的形式将输电线路参数信息发送至汇聚节点。
2.根据权利要求1所述的一种实时智能的电网输电线路监测***，其特征是，设邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点，网络初始时，传感器节点通过信息交互获取邻居节点信息并构建邻居节点集；传感器节点从其邻居节点集中选择一个邻居节点作为下一跳节点，包括：
(1)传感器节点从其邻居节点集中选择相对于其距离汇聚节点更近的一跳邻居节点作为备选节点，构建备选节点集；
(2)传感器节点向各备选节点发送请求信息，每个备选节点接收到所述请求信息后计算自身的转发能力值并反馈至传感器节点，所述请求信息包括各备选节点的总带宽和初始缓存空间、传感器节点i的邻居节点的数量和对应的节点标识；
(3)传感器节点从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点；
其中，所述转发能力值的计算公式为：
式中，Wij为传感器节点i的备选节点j的转发能力值，Sj为所述备选节点j的总带宽，Bj为所述备选节点j的初始缓存空间，ni为传感器节点i的备选节点集中的备选节点数量，Sp为传感器节点i的备选节点集中第p个备选节点的总带宽，Bp为传感器节点i的备选节点集中第p个备选节点的初始缓存空间；ai为传感器节点i的邻居节点数量，aj为所述备选节点j的邻居节点数量，ai∩aj为传感器节点i与备选节点j所拥有的共同邻居节点的数量，z1、z2为预设的影响因子，满足z1+z2＝1；u1、u2为预设的权重系数，满足u1+u2＝1。
3.根据权利要求2所述的一种实时智能的电网输电线路监测***，其特征是，所述远程监测中心包括处理器和显示器，该处理器将收到的输电线路参数信息与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示器进行比较结果显示。
4.根据权利要求3所述的一种实时智能的电网输电线路监测***，其特征是，还包括与处理器连接的报警器，当输电线路参数信息超出对应设定的安全阈值时，所述处理器驱动报警器进行报警。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种实时智能的电网输电线路监测***，其特征是，所述输电线路参数信息包括当前线路的张力、温度、电压和电流。
6.根据权利要求2所述的一种实时智能的电网输电线路监测***，其特征是，传感器节点每隔一个时间段Δt重新从当前的备选节点集中选择转发能力值最大的备选节点作为下一跳节点；下一跳节点每隔一个时间段Δt/2判断自身是否符合中继条件，若不符合，下一跳节点向对应的上一跳传感器节点发送反馈信息，收到反馈信息的上一跳传感器节点更新该下一跳节点的转发能力值；所述中继条件为：
式中，Qd为下一跳节点d的当前剩余能量，Qd0为所述下一跳节点d的初始能量，Kd为所述下一跳节点d的缓存列表中的输电线路参数信息包数量，Q％为预设的转发一个输电线路参数信息包的能耗，Qmin为预设的保持转发能力的能量下限；sd为所述下一跳节点d的剩余带宽，bd为所述下一跳节点d的剩余缓存空间，Md所述下一跳节点d的上一跳传感器节点数量，smin为预设的协助一个传感器节点转发输电线路参数信息所需的带宽下限，bmin为预设的协助一个传感器节点转发输电线路参数信息所需的缓存空间下限，为判断取值函数，当时，当时，
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