CN104658222A - 一种无线式变电设备温升监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种无线式变电设备温升监测方法，温度感知节点安装后向周围发送广播，根据邻居节点的RSSI值自组温度监测子域，并根据能量信息及与上层路由节点、信息汇聚网关通信的RSSI值选取中心节点。系统工作时，子域内的温度感知节点采集的温度信息在中心节点汇聚后，通过路由节点及信息汇聚网关发送至后台服务器。子域内节点之间，中心节点与路由节点、汇聚网关之间的通信采用信道规避机制，保证通信的可靠性。子域内中心节点的选取采用轮换机制，保证系统内节点能耗的平均性，延长系统的生存周期，系统设有预警专用信道，保证预警信号的及时可靠。
Description
技术领域
本发明涉及变电站温度监测领域，具体的说是一种无线式变电设备温升监测方法。
背景技术
温度作为一项最基本的环境参数，与人们的生产生活密切相关。在电力系统中，电力设备关键点温度的变化直接关系电网能否安全稳定的运行。而温度变化从设计阶段的考虑到运行阶段的负荷变化、天气变化等综合因素的结果，在很大程度上有着不可预知性，因此一直以来是电力系统非常重视和密切关注的问题。
变电站作为现代电网中非常重要的一个环节，变电设备关键点温度的监测越来越重要。变电站室外母线接头、刀闸开关、断路器等重要设备在长期运行过程中，开关的触点和母线连接等部位因为老化或接触电阻过大而发热，若这些发热部位的温度无法实时监控、及时处理最终将导致事故的发生。解决开关、接头过热问题是杜绝此类事故发生的关键，实现变电站设备关键点温度的在线监测，及时预警事故的发生，是保证高压设备安全运行的重要手段。
目前，国内已有一些案例将无线传感器网络应用在变电站在线监测中，然而传统的无线传感器网络无法解决变电站内一些监测死角问题。而且变电设备温度待测点多为高电压，强电流，无法外接电源线与通信线，待测点多分布在室外，整体呈不规则块状分布，这就要求监测系统不仅要保证通信的可靠性与稳定性，又要最大限度延长生存周期。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种无线式变电设备温升监测方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种无线式变电设备温升监测方法，包括以下步骤：
将多个温度感知节点布置在各个待测点上，根据邻居节点广播的RSSI值组建节点监测子域，从而构建多个监测子域；
子域内的各个温度感知节点根据存储能量信息及与站内信息汇聚网关的通信信号强度确定子域内的中心节点；
当子域内某个温度感知节点采集的温度值超过设定阈值时，切换信道并缩短采集周期，并通知域内报警节点及预警网关，直至温度值低于阈值后恢复通信信道与工作周期；
如果温度感知节点采集的温度值没有超过设定阈值，则该温度感知节点在信道没有被占用时发送温度值至其所在子域的中心节点，由该中心节点存储数据至缓存；
中心节点集中域内的温度感知节点采集到的温度信息，在信道没有被占用时通过路由节点上传至信息汇聚网关，信息汇聚网关通过以太网与站内后台服务器通信；
后台服务器接收温度信息数据并进行分析存储。
所述组建节点监测子域包括以下步骤：
每个温度感知节点发送广播，广播其地址信息及存储能量信息；
温度感知节点根据接收到邻居节点广播的RSSI值判断是否在同一子域阈限范围内；
将同一子域阈限范围内的节点地址排列放入邻居列表中，组建监测子域，已经进入某一子域的温度感知节点在该子域成员小于五个之前不再进入其它子域。
当子域内的中心节点监测到子域内其他温度感知节点的能量大于其本身能量的1.5倍，且该温度感知节点与信息汇聚网关通信的RSSI值满足通信需求时，该子域的中心节点转换为所述温度感知节点，并向域内各个温度感知节点发送中心节点转换信息。
所述域内各节点之间、中心节点与路由节点之间、路由节点与信息汇聚网关之间在通信前先检测信道是否被占用，若占用则进入随机延迟等候，再进行信息交互。
所述缩短采集周期为缩减温度感知节点的温度数据采样周期为原周期的二分之一。
所述温度感知节点的生存周期将尽时，通过域内中心节点发送节点关闭信息。
当子域内剩余的温度感知节点数量低于5个时，该子域的所有温度感知节点发送广播寻求新的监测子域，若温度感知节点所在区域不满足组成子域的条件，则该子域的所有温度感知节点通过路由节点直接与信息汇聚网关通信。
所述新温度感知节点申请加入子域时，广播其能量信息及与路由节点及汇聚网关通信RSSI信息。
本发明具有以下优点及有益效果：
1.后台服务器收集温度感知节点采集的温度数据并加以分析，设定温度报警阈值，发出预警信号，通知工作人员站内故障隐患及其位置。
2.温度感知节点安装后自组温度监测子域，并选择中心节点，温度感知节点采集的数据在中心节点处统一存储发送，中心节点的选择采用轮换机制，保证子域内节点功耗的平衡，最大限度延长系统生存周期。
3.系统中设有预警路由节点、预警网关以及专用信道，保证预警信号的及时可靠。
4.可根据需要灵活增加温度感知节点，进行网络结构扩展，并入新建的采集节点，融合已有的零散监测节点。
5.符合IEC61850规约，具有功耗低、安装灵活性高、维护周期长，可扩展性强等特点。
附图说明
图1为本发明应用的变电站温度监测系统拓扑结构图；
图2为本发明方法的整体流程图；
图3为本发明子域内的中心节点轮换流程图；
图4为本发明新温度感知节点加入流程图；
图5为本发明子域生存末期域内节点工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1所示为本发明应用的变电站温度监测系统拓扑结构图。多个温度感知节点布置于待测点上，多个温度感知节点根据邻居广播RSSI值构成监测子域，并选出中心节点。中心节点通过广播连接附近路由节点，通过路由节点与信息汇聚网关连接后台服务器。温度感知节点通过广播连接子域附近的预警路由节点，预警路由节点通过预警网关连接后台服务器。多个监测子域的中心节点连接路由节点。所有路由节通过信息汇聚网关连接后台服务器。
如图2所示，温度感知节点安装后发送广播，广播其地址信息及能量信息，并根据接收到广播的RSSI值判断是否在同一子域阈限范围内，将同一子域范围内的节点地址排列放入邻居列表中，组建温度监测子域，进入子域的温度感知节点在子域成员小于五个之前不再进入其它子域。
同一子域内的温度感知节点根据能量信息及与路由节点的RSSI信息在邻居列表中采用逐一比较的方式选取中心节点。中心节点选取后，向子域内其它节点发送广播，确定域内节点的层次关系，并向附近路由节点及信息汇聚网关发送信息确定链路路径。
子域内的温度感知节点采集温度信息并进行初步处理，判断采集的温度值是否大于初始设置阈值，若大于初始设定阈值，该感知节点切换信道并缩短采样周期为初始设定周期的二分之一，向附近的预警路由节点发送预警信息，预警路由节点接到预警信息后转发给预警网关，预警网关向后台服务器发送预警信息及报警点位置，通知工作人员告警信息。若采集的温度值不大于初始设定阈值，发送采集的温度信息给中心节点，子域内节点之间通信采用避让机制，通信前先检测信道是否占用，若占用则进入随机延迟等候，再进行信息交互，中心节点根据邻居列表存放采集的信息，当子域内所有感知节点更新一次温度数据后，中心节点通过已选取的路径发送感知节点ID及其采集的温度信息至信息汇聚网关，中心节点与路由节点之间，路由节点与信息汇聚网关之间的通信也采用了避让机制，通信前先检测信道是否占用，若占用则进入随机延迟等候，再进行信息交互，信息汇聚网关上传数据至后台服务器，后台服务器分析采样数据并存储。
如图3所示，运行中，子域内中心节点若监测到域内感知节点的能量信息大于其本身能量的1.5倍且与汇聚网关通信的RSSI值满足通信需求时，中心节点转换并向域内发送转换信息广播。
如图4所示，当子域内有新感知节点加入后，新感知节点发送广播，子域内中心节点监测到域内新感知节点的能量信息大于其本身能量的1.5倍且与汇聚网关通信的RSSI值满足通信需求时，中心节点转换并向域内发送转换信息。若新感知节点不满足中心节点轮换条件，中心节点将新感知节点加入邻居列表，并向域内感知节点发送邻居列表更新广播。
如图5所示，当温度感知节点生存周期将尽时，通过域内中心节点发送节点关闭信息，当域内剩余节点数量低于5个时，节点发送广播寻求新的监测子域，若温度感知节点所在区域不满足组成子域的条件，则温度感知节点通过路由节点直接与信息汇聚网关通信。
Claims (8)
1.一种无线式变电设备温升监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多个温度感知节点布置在各个待测点上，根据邻居节点广播的RSSI值组建节点监测子域，从而构建多个监测子域；
子域内的各个温度感知节点根据存储能量信息及与站内信息汇聚网关的通信信号强度确定子域内的中心节点；
当子域内某个温度感知节点采集的温度值超过设定阈值时，切换信道并缩短采集周期，并通知域内报警节点及预警网关，直至温度值低于阈值后恢复通信信道与工作周期；
如果温度感知节点采集的温度值没有超过设定阈值，则该温度感知节点在信道没有被占用时发送温度值至其所在子域的中心节点，由该中心节点存储数据至缓存；
中心节点集中域内的温度感知节点采集到的温度信息，在信道没有被占用时通过路由节点上传至信息汇聚网关，信息汇聚网关通过以太网与站内后台服务器通信；
后台服务器接收温度信息数据并进行分析存储。
2.根据权利要求1所述的一种无线式变电设备温升监测方法，其特征在于，所述组建节点监测子域包括以下步骤：
每个温度感知节点发送广播，广播其地址信息及存储能量信息；
温度感知节点根据接收到邻居节点广播的RSSI值判断是否在同一子域阈限范围内；
将同一子域阈限范围内的节点地址排列放入邻居列表中，组建监测子域，已经进入某一子域的温度感知节点在该子域成员小于五个之前不再进入其它子域。
3.根据权利要求1所述的一种无线式变电设备温升监测方法，其特征在于，当子域内的中心节点监测到子域内其他温度感知节点的能量大于其本身能量的1.5倍，且该温度感知节点与信息汇聚网关通信的RSSI值满足通信需求时，该子域的中心节点转换为所述温度感知节点，并向域内各个温度感知节点发送中心节点转换信息。
4.根据权利要求1所述的一种无线式变电设备温升监测方法，其特征在于，所述域内各节点之间、中心节点与路由节点之间、路由节点与信息汇聚网关之间在通信前先检测信道是否被占用，若占用则进入随机延迟等候，再进行信息交互。
5.根据权利要求1所述的一种无线式变电设备温升监测方法，其特征在于，所述缩短采集周期为缩减温度感知节点的温度数据采样周期为原周期的二分之一。
6.根据权利要求1所述的一种无线式变电设备温升监测方法，其特征在于，所述温度感知节点的生存周期将尽时，通过域内中心节点发送节点关闭信息。
7.根据权利要求1或6所述的一种无线式变电设备温升监测方法，其特征在于，当子域内剩余的温度感知节点数量低于5个时，该子域的所有温度感知节点发送广播寻求新的监测子域，若温度感知节点所在区域不满足组成子域的条件，则该子域的所有温度感知节点通过路由节点直接与信息汇聚网关通信。
8.根据权利要求1所述的一种无线式变电设备温升监测方法，其特征在于，所述新温度感知节点申请加入子域时，广播其能量信息及与路由节点及汇聚网关通信RSSI信息。
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