CN111740500A - 一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，包括监测模块、配电网运行状态风险预警模块和用户终端，监测模块基于无线传感器网络采集配电网主要设备的运行状态数据，配电网运行状态风险预警模块用于接收、存储、显示运行状态数据，并将运行状态数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则输出风险预警信息；用户终端用于实时访问配电网运行状态风险预警模块中的运行状态数据。本发明利用物联网技术实现了配电网主要设备的监测，并在运行状态数据异常时进行风险预警，便于相关人员进行远程监控。

Description

一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统
技术领域
本发明涉及电网设备监测技术领域，具体涉及一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统。
背景技术
设备的安全是配电网安全、可靠、稳定运行的基础，对配电网主要设备进行有效、准确的监测与诊断，是非常重要的环节，因此，需要设计一种可实现配电网运行状态风险预警的系统。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统。
本发明的目的采集以下技术方案来实现：
提供了一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，包括监测模块、配电网运行状态风险预警模块和用户终端，所述监测模块基于无线传感器网络采集配电网主要设备的运行状态数据，并将采集到的运行状态数据发送到所述配电网运行状态风险预警模块，所述配电网运行状态风险预警模块用于接收、存储、显示运行状态数据，并将运行状态数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则输出风险预警信息；所述的用户终端通过通信网络与配电网运行状态风险预警模块连接，用于实时访问配电网运行状态风险预警模块中的运行状态数据；所述的监测模块包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点用于采集所监测主要设备的运行状态数据，汇聚节点用于将传感器节点的运行状态数据发送至配电网运行状态风险预警模块。
在一种能够实现的方式中，所述配电网运行状态风险预警模块包括通信单元、运行状态数据处理单元、预警单元，所述通信单元与所述运行状态数据处理单元连接，所述运行状态数据处理单元与所述预警单元连接。
在一种能够实现的方式中，所述运行状态数据处理单元用于存储、显示运行状态数据，并将运行状态数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，判断运行状态数据是否超过正常阈值范围，若超过，所述运行状态数据处理单元向所述预警单元发出预警指令，以促使所述预警单元输出风险预警信息。
进一步地，所述风险预警信息包括超过正常阈值范围的运行状态数据以及相应的传感器节点标识。
进一步地，所述运行状态数据处理单元还用于根据所述用户终端的查询指令调取相应的运行状态数据，并通过所述通信单元向所述用户终端发送所述相应的运行状态数据。
在一种能够实现的方式中，所述主要设备包括配电变压器、隔离开关、无功补偿器。
本发明的有益效果为：利用物联网技术实现了配电网主要设备监测及风险预警，并在运行状态数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。
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本发明一个示例性实施例的一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统的结构框图；
图2是本发明一个示例性实施例配电网运行状态风险预警模块的连接框图。
附图标记：
监测模块1、配电网运行状态风险预警模块2、用户终端3、通信单元10、运行状态数据处理单元20、预警单元30。
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、图2，本实施例提供的一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，包括监测模块1、配电网运行状态风险预警模块2和用户终端3，所述监测模块1基于无线传感器网络采集配电网主要设备的运行状态数据，并将采集到的运行状态数据发送到所述配电网运行状态风险预警模块2，所述配电网运行状态风险预警模块2用于接收、存储、显示运行状态数据，并将运行状态数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则输出风险预警信息；所述的用户终端3通过通信网络与配电网运行状态风险预警模块2连接，用于实时访问配电网运行状态风险预警模块2中的运行状态数据。所述的监测模块1包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点用于采集所监测主要设备的运行状态数据，汇聚节点用于将传感器节点的运行状态数据发送至配电网运行状态风险预警模块2。
在一个实施例中，所述配电网运行状态风险预警模块2包括通信单元10、运行状态数据处理单元20、预警单元30，所述通信单元10与所述运行状态数据处理单元20连接，所述运行状态数据处理单元20与所述预警单元30连接。在一种能够实现的方式中，所述运行状态数据处理单元20用于存储、显示运行状态数据，并将运行状态数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，判断运行状态数据是否超过正常阈值范围，若超过，所述运行状态数据处理单元20向所述预警单元30发出预警指令，以促使所述预警单元30输出风险预警信息。作为优选，所述风险预警信息包括超过正常阈值范围的运行状态数据以及相应的传感器节点标识。
进一步地，所述运行状态数据处理单元20还用于根据所述用户终端3的查询指令调取相应的运行状态数据，并通过所述通信单元10向所述用户终端3发送所述相应的运行状态数据。
在一种能够实现的方式中，所述主要设备包括配电变压器、隔离开关、无功补偿器。
本发明上述实施例利用物联网技术实现了配电网主要设备监测及风险预警，并在运行状态数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。
在一种能够实现的方式中，传感器节点根据到汇聚节点的距离选择直接通信或者间接通信的模式与所述汇聚节点通信，所述直接通信为传感器节点直接将采集的运行状态数据发送至所述汇聚节点，所述间接通信为传感器节点将采集的运行状态数据发送至下一跳节点，以由下一跳节点转发所述采集的运行状态数据，直至该采集的运行状态数据发送至汇聚节点；
初始时，传感器节点与汇聚节点之间的距离未超过设定的直接通信距离阈值时，传感器节点选择直接通信的模式；否则，传感器节点选择间接通信的模式；
预先设定周期ΔT0，每经过一个周期ΔT0，所述汇聚节点收集与其直接通信的传感器节点的当前剩余能量，根据所述当前剩余能量更新所述直接通信距离阈值，并将更新的直接通信距离阈值信息发送至与其直接通信的传感器节点；若所述与其直接通信的传感器节点与汇聚节点之间的距离超过更新的直接通信距离阈值，则所述与其直接通信的传感器节点将通信模式切换为间接通信的模式，并选择一个邻居节点作为下一跳节点，向所述下一跳节点发送请求信息，以使所述下一跳节点的通信模式切换为直接通信的模式，所述的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。
其中，所述直接通信距离阈值的更新公式为：
Figure BDA0002597627690000031
式中，dT′为更新的直接通信距离阈值，dT为所述设定的直接通信距离阈值，Ei0为第i个与汇聚节点直接通信的传感器节点的初始能量，Ei为第i个与汇聚节点直接通信的传感器节点的当前剩余能量，E(min)为预设的与一个单位距离的节点进行通信所需的最小能量，Ψi为与汇聚节点直接通信的传感器节点的数量，σ为预设的能量影响因子，σ的取值范围为[0.1,0.2]，dmax为预设的传感器节点最大通信距离；
其中，若直接通信距离阈值的更新次数达到次数阈值，或者更新的直接通信距离阈值低于dmin时，汇聚节点将停止直接通信距离阈值的更新，dmin为预设的传感器节点最小通信距离。
本实施例通过汇聚节点进行直接通信距离阈值的定期更新来改变与其直接通信的传感器节点的通信模式，并创造性地根据与汇聚节点直接通信的所有传感器节点的当前剩余能量和初始能量，设定了直接通信距离阈值的更新公式。根据该公式可知，直接通信距离阈值将随着汇聚节点周围传感器节点的整体能耗及所需的维持能量的变化而变化。本实施例能够有效避免与汇聚节点直接通信且相距较远的传感器节点过度消耗能量，通过该传感器节点选择下一跳节点的机制，能够有效平衡汇聚节点周围传感器节点的负载，减少能量空洞的现象，从而在整体上有助于延长传感器节点的工作周期，提高运行状态数据通信的稳定性。
在一种能够实现的方式中，所述更新的直接通信距离阈值信息包括平均当前剩余能量Eavg以及最大当前剩余能量Emax，
Figure BDA0002597627690000041
Emax＝maxi＝1,…,ΨiEi，所述选择一个邻居节点作为下一跳节点，包括：
(1)所述与其直接通信的传感器节点将通信模式切换为间接通信的模式后，该传感器节点计算其各邻居节点的优势值：
Figure BDA0002597627690000042
式中，Yab为所述与其直接通信的传感器节点a的第b个邻居节点的优势值，Eab为所述第b个邻居节点的当前剩余能量，d(a,b)为所述传感器节点a与所述第b个邻居节点的距离，z1、z2为设定的权重系数，且满足z1<z2,z1+z2＝1，f[dT′,d(a,4)]为判断取值函数，当d(a,b)≤dT′时，f[dT′,d(a,b)]＝1，当d(a,b)>dT′时，f[dT′,d(a,b)]＝0；
(2)该传感器节点选择优势值最大的邻居节点作为下一跳节点。
作为一种优选的实施方式，z1＝0.45，z2＝0.55。
本实施例创造性地设定了下一跳节点的选择机制，其中设定了优势值的计算公式。通过该优势值计算公式，可以有效衡量各个邻居节点的能量优势和位置优势，从而帮助传感器节点尽可能选择到最佳的下一跳节点。利用该选择机制确定下一跳节点，使得本实施例能够较优化地有效平衡传感器节点周边节点的负载，并在该传感器节点将通信模式切换为间接通信的模式时，尽可能地减小模式转换给运行状态数据通信带来的不利影响，保障运行状态数据采集工作稳定运行。
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)

1.一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，其特征是，包括监测模块、配电网运行状态风险预警模块和用户终端，所述监测模块基于无线传感器网络采集配电网主要设备的运行状态数据，并将采集到的运行状态数据发送到所述配电网运行状态风险预警模块，所述配电网运行状态风险预警模块用于接收、存储、显示运行状态数据，并将运行状态数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则输出风险预警信息；所述的用户终端通过通信网络与配电网运行状态风险预警模块连接，用于实时访问配电网运行状态风险预警模块中的运行状态数据；所述的监测模块包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点用于采集所监测主要设备的运行状态数据，汇聚节点用于将传感器节点的运行状态数据发送至配电网运行状态风险预警模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，其特征是，所述配电网运行状态风险预警模块包括通信单元、运行状态数据处理单元、预警单元，所述通信单元与所述运行状态数据处理单元连接，所述运行状态数据处理单元与所述预警单元连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，其特征是，所述运行状态数据处理单元用于存储、显示运行状态数据，并将运行状态数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，判断运行状态数据是否超过正常阈值范围，若超过，所述运行状态数据处理单元向所述预警单元发出预警指令，以促使所述预警单元输出风险预警信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，其特征是，所述风险预警信息包括超过正常阈值范围的运行状态数据以及相应的传感器节点标识。
5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，其特征是，所述运行状态数据处理单元还用于根据所述用户终端的查询指令调取相应的运行状态数据，并通过所述通信单元向所述用户终端发送所述相应的运行状态数据。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于物联网的配电网运行状态风险预警系统，其特征是，所述主要设备包括配电变压器、隔离开关、无功补偿器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112422376A (zh) * 2020-10-15 2021-02-26 招商华软信息有限公司 非标准化设备自动化接入云平台的方法、电子设备、存储介质
CN112987696A (zh) * 2021-03-15 2021-06-18 国家电网有限公司 一种区域配电网设备管理平台及其运行方法

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