一種基于wsn的智能變電站能效檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于能耗現場檢測領域，具體涉及一種基于WSN(WirelessSensor Networks，無線傳感器網絡）的智能變電站能耗現場檢測方法。
【背景技術】
[0002] 隨著全球節(jié)能減排的不斷深入和應對高峰負荷壓力的不斷增大，對于承擔著城市 基礎設施建設和能源供應雙從身份的電網，提高其節(jié)能性更為重要。電力作為整個國家能 源戰(zhàn)略的核心要素，是國民經濟的命脈，隨著我國經濟快速發(fā)展，電力建設也得到了長足 發(fā)展。目前我國基本上進入大電網、大電廠、大機組、高電壓輸電、高度自動控制的新時代。 目前，發(fā)電裝機容量在2GW以上的電力系統(tǒng)11個，其中東北、華北、華東、華中電網裝機容 量均超過30GW，華東、華中電網甚至超過40GW，西北電網的裝機容量也達到20GW。南方電 力聯營系統(tǒng)連結廣東、廣西、貴州、云南四省電網，實現了西電東送。其它幾個獨立省網，如 四川、山東、福建等電網和裝機容量也超過或接近10GW。雖然我國發(fā)電機總量上直線上升， 但是電力工業(yè)能耗形勢不容樂觀。我國電力工業(yè)在供電煤耗、線損率、廠用電率、發(fā)電能源 構成方面與發(fā)達國家相比還有很大差距。
[0003] 智能電網作為未來電網的發(fā)展方向，滲透到發(fā)電、輸電、變電、配電、用電各個環(huán) 節(jié)，在上述這些環(huán)節(jié)中，變電站無疑是其中重要的一環(huán)，開展智能變電站能效評測與能效提 升項目研究，有利于降低電網綜合損耗，增加電網企業(yè)利潤，促進變電站智能化的建設和發(fā) 展。而對于智能變電站的能效評測與能效提升，這些都依賴于對智能變電站的能耗現場檢 測，找出具有節(jié)能潛力的地方，進行合理的節(jié)能改造。
[0004] 同時，WSN是無線Ad-Hoc(自組織對等式多跳移動通信網絡）網絡的一個重要研究 分支，是隨著MEMS(微機電系統(tǒng)）、傳感技術、無線通訊和數字電子技術的迅速發(fā)展而出現 的一種新的信息獲取和處理模式。它是由隨機分布的傳感器、數據處理單元和通信模塊的 微小節(jié)點通過自組織的方式構成的網絡，WSN具有造價低、規(guī)模大、分布式模式、無需布線、 節(jié)約成本、面向具體應用、配置靈活、工作頻段無需申請和付費、支持硬件加密等特點，現在 已經在很多領域進行了成功的應用，比如軍事應用、工業(yè)監(jiān)測、數據采集等。
[0005] 目前，經過對文獻的檢索，對于智能變電站能效檢測方法尚未發(fā)現系統(tǒng)的無線傳 感網絡在線檢測及計算方法。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供了一種基于WSN的智能變電站能耗現場檢測 方法，該方法可對新型智能變電站能耗全場景現場檢測，檢測數據通過WSN上傳至能耗監(jiān) 測平臺，并對能耗數據進行分析、評估，在線分析智能變電站運行能效狀況。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于WSN的智能變電站能耗檢測方法，包括：
[0008] S1)確定智能變電站中各待測設備的能耗計算參數，根據各設備能耗計算參數在 對應設備上安裝相應的無線傳感器；
[0009] S2)將無線傳感器組成無線傳感器網絡，并與能效檢測平臺無線連接；
[0010]S3)采集各無線傳感器的數據；
[0011] S4)對智能變電站各設備的能耗參數在線采集；
[0012] S5)對智能變電站的的能耗情況進行檢測。
[0013] 所述的方法，步驟S1中，智能變電站的待測設備包括主變壓器、站用變壓器、電抗 器、電容器及其他智能設備；所安裝的無線傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器和頻率傳感 器。
[0014] 所述的方法，步驟S2具體包括：無線傳感器的數據采集模塊通過串行通信接口與 數據處理模塊相連，無線傳感器再通過IEEE802. 15. 4與ZigBee協議與匯聚節(jié)點設備和網 關設備組成無線傳感器網絡；能耗檢測平臺包括數據接收設備、數據顯示設備、數據存儲設 備和微處理芯片，數據接收設備、數據顯示設備、數據存儲設備均和微處理芯片相連，數據 接收設備與網關設備無線連接。
[0015] 所述的方法，步驟S4的智能變電站能耗參數包括主變壓器、電抗器、電容器、站用 變壓器的電能及其他智能設備的能耗，計算方法包括：
[0016] a.主變壓器與站用變壓器能耗ΔΑ。按照下式計算：
[0017]
[0018] 其中，ΔΡ。為變壓器空載損耗，U為變壓器輸入電壓的均方根值，UN為變壓器額定 電壓，T為設備運行時間，△Pk為變壓器短路損耗，Ilf為變壓器負載電流的均方根值，I 變壓器的額定電流（應取與負載電流同一電壓側的數值）；
[0019] 其中u、i分別為變壓器電壓傳感器與電流傳感 器輸出數據，t為時|HJ;
[0020] b.電抗器能耗Δ 照下式計算：
[0021] 串聯電抗器的損耗電能
[0022] 式中，
[0023] IN1 串聯電抗器的額定電流；
[0024] Ilfl--流過串聯電抗器的均方根電流；
[0025] APkl一一電抗器通過額定電流、溫度達到75°C時的功率損耗，按廠家提供的手冊 查得；
[0026]
^為串聯電抗器電流傳感器輸出數據；
[0027] 并聯電抗器的損耗電能
[0028] UN1--并聯電抗器的額定電壓；
[0029] Ulfl一一并聯電抗器的運行電壓；
[0030] APkl一一電抗器通過額定電流、溫度達到75°C時的功率損耗，按廠家提供的手冊 查得；
[0031]
r,U為并聯電抗器電壓傳感器輸出數據；
[0032] 貝ljΔΑ!=ΔΑη+ΔΑ12;
[0033] c.電容器能耗Δ厶2按照下式計算：
[0034] 并聯電容器的損耗電能ΔΑ21=Q?！anδ21 ·Τ
[0035] 式中，
[0036] Qc--并聯電容器的容量；
[0037] tan δ21-一并聯電容器的損耗角正切值，可取廠家的實測值；
[0038] 串聯電容器的損耗電能= 3/〗？ _iamk_ΓX1
[0039] Ijf2 流過串聯電容器的均方根電流；
[0040] tan δ 22-一串聯電容器的損耗角正切值，可取廠家的實測值；
[0041]
12為串聯電容器電流傳感器輸出數據；
[0042] 則 δα2= δα21+ΔΑ22;
[0043] d.其他智能設備的站用電能耗Ec:
[0044] 站用電能耗E。通過在站用電計量表計上安裝無線數據采集裝置獲取，無線數據采 集裝置將站用電計量表計上的數據無線傳輸給能耗檢測平臺。
[0045] 所述的方法，步驟S5的檢測方法包括：將各設備能耗情況匯總后進行環(huán)比和同比 能耗比較。
[0046] 本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明提供了一種基于WSN的智能變電站能耗現場檢測方法，該 方法采用無線傳感網絡技術，可對新型智能變電站能耗全場景現場檢測，檢測數據通過WSN 上傳至能耗監(jiān)測平臺，并對能耗數據進行分析、評估，在線分析智能變電站運行能效狀況。 同時，該方法中采用無線傳感器網絡（WSN)，保證終端智能變電站能耗數據可靠、方便的上 傳至能耗監(jiān)測平臺，克服了傳統(tǒng)有線數據采集方式布線不方便、惡劣環(huán)境下難以采集數據 的困難，實現了智能變電站能耗與能效數據現場檢測，檢測系統(tǒng)維護成本低、安裝方便、適 應環(huán)境廣泛等諸多優(yōu)點?？傊罕景l(fā)明利用無線檢測設備，可以實現所有數據的同步采集與 傳輸；由于采用無線傳輸，數據處理器可實現對智能變電站的能耗情況檢測與計算處理。
【附圖說明】
[0047] 附圖1為一種基于WSN的智能變電站能耗現場檢測框圖。
[0048] 附圖2為無線傳感器網絡架構圖。
【具體實施方式】
[0049] 本發(fā)明提供了提供了一種基于WSN的智能變電站能耗現場檢測方法，該方法可對 新型智能變電站能耗全場景現場檢測，對能耗數據進行分析、評估，在線分析智能變電站運 行能效狀況。該方法包括智能變電站能耗數據采集、無線數據傳輸和數據處理。數據采集 包括智能控制柜、變壓器、互感器、冷熱源設備、光伏設備等主要設備電壓電流參數；數據傳 輸利用無線傳感器網絡（WSN)傳輸相應參數，網絡包括相連的匯聚節(jié)點設備和網關設備， 傳感器與匯聚節(jié)點設備相連；數據處理主要對WSN傳輸的數據進行實時處理和分析，包括 DSP(數字信號處理）處理器及上位機顯示裝置。該監(jiān)測方法可對新型智能變電站能耗全場 景現場檢測，對能耗數據進行分析、評估，在線分析智能變電站運行能效狀況
[0050] 一種基于WSN的智能變電站能耗現場檢測方法，主要包含以下步驟：
[0051] S1)確定智能變電站中各待測設備的能耗計算參數，根據各設備能耗計算參數在 對應設備上安裝相應的無線傳感器；
[0052] S2)將無線傳感器組成無線傳感器網絡，并與能效檢測平臺無線連接；
[0053] S3)采集各無線傳感器的數據；
[0054] S4)對智能變電站各設備的能耗參數在線采集；
[0055] S5)對智能變電站的的能耗情況進行檢測。
[0056] 步驟S1中，智能變電站的待測設備包括主變壓器、站用變壓器、電抗器、電容器、 站用電的電能及其他智能設備；所安裝的無線傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器、非嵌入 式變壓器參數監(jiān)測傳感器、電能表無線數據采集器。
[0057] 步驟S2具體包括：無線傳感器的數據采集模塊通過串行通信接口與數據處理模 塊相連，無線傳感器再通過IEEE802. 15. 4與ZigBee協議與匯聚節(jié)點設備和網關設備組成 無線傳感器網絡；能耗檢測平臺包括數據接收設備、數據顯示設備、數據存儲設備和微處理 芯片，數據接收設備、數據顯示設備、數據存儲設備均和微處理芯片相連，數據接收設備與 網關設備無線連接。
[0058] 步驟S4所采集的各設備能耗參數包括電壓、電流，通過步驟S3的無線傳感