广东电网有限责任公司江门新会供电局广东江门529100
摘要：随着社会经济的发展，对“安全、可靠、绿色、高效”的智能电网的需求的呼声也越来越高。低耗能无线传感器在智能电网中是尤为关键的一部分，它们在变电站或配电房中均可以使用，以达到测量、监控的目的，防控出现停电。本文阐述了一种使用UDP、TCP等通讯协议的无线传感器在智能电网中的运用。该传感器耗能低，而且能够自动连上无线网络进行通讯，从而建立出一个系统的传感器模型，为今后扩展建立可持续的传感器网络，提供更广泛的应用打下基础。
关键词：低耗能；无线传感器；智能电网；通讯
1概述
1.1介绍
1.1.1背景
近些年来，随着社会经济发展对能源的需求也在不断增加，据不完全统计，全球能源需求会在2030年增加到比150年前多50%，而这其中的80%都将来自于化石能源。但化石能源是不可再生能源，且消耗化石能源将带来温室效应等一系列的问题，导致气候变化。为了解决能源问题面临的现状，人们把目光转向了可持续发展的方式，其中一个有效手段便是通过智能电网。因此，现阶段，在尽可能降低成本的同时发挥出电力系统的最大效益变得越来越重要。然而，现有的设备的智能程度还远远不足以满足人们对美好生活的电力需要，为提高电网的智能化水平，无线传感器也随之在电网中得到越来越广泛的应用。它们承担着测量、监控、观测的作用，防止系统出现大范围停电。这类传感器可以通过无线技术进行通讯，实现智能电网中信息的高效传输，从而为建立可持续发展的传感器网络提供解决方案。
1.1.2功能
阐述一种在智能电网里应用的温差传感器模型，该传感器具备低耗能、可定义IP地址、有效与系统网络进行通讯的特点，能够实现：
（1）建立TCP或UDP通信协议，无线传输电流、电压数据信息；
（2）通过个人热点、无线WIFI等媒介连接至智能手机等设备；
（3）支持扩充至建立多个传感器的网络模型。
1.1.3使用场所
配电房、变电站等一系列需要进行电压、电流、负荷检测及监控的场所。
1.1.4使用方法
（1）通过无线传感器和电脑网络进行传输，由TCP、UDP等传输协议建立起WIFI收到的信息和功能之间的响应；
（2）确认现场温度是否满足温差发电模块的工作条件，确保传感器能够达到自行利用温差自行发电的状态；
（3）建立起温差发电模块和无线传感模块时间的电路，并且提供平稳充足的电力；
（4）拓展到一个支持多传感器的无线传输网络系统，以及连接起支撑该系统的电力供应部分。
2模块简介
2.1硬件模块
传感器在连接到智能电网系统时，应该满足的最重要的特性是能够提供实时、稳定的传输数据。为了实现这个目标，需要相应的器件的有效组合。智能电网中的能量网络具有巨大和复杂的特性，包含着无数个节点。因此，传感器系统需要具有传输的可靠性，以满足能量传输的需求。WIFI模块应该具有以下几个特点：
（1）允许写入函数调令以触发此模块，例如：在每分钟内，以20秒为一个传输周期，10秒接收，10秒发送，剩余40秒进入休眠状态。这样的工作计划使得系统的能耗降低，且可以延长系统的使用周期，从而减少运行维护的频率和费用；
（2）通过内置传感器检测设备的温度，提供设定唤醒传感器的温度阈值数据，以节省能量；
（3）通过无线模块传输数据，能够自发启动，自行搜索并加入周围的无线网络。一旦具备此种功能，数据会自动发送至处理中心，提升了模块的智能性；
（4）允许外接传感器，在检测大型设备或者电力系统时，接入更多传感器以提高系统的可靠性。
2.2软件模块
如图1中显示，当变压器等设备进行运作时，就会产生热量。当热量达到一定的程度，触发温度传感器的阈值，内置传感器就会被唤醒，自动进入工作状态，开始搜寻并连接进入周围的无线网络，启动传输和接受数据的模块。数据和信号将会被处理中心的电脑所接收，每个基站都会设置一个数据处理中心，用于收集整理本基站内的相关信息。作为数据终端进行接收和处理的计算机负责监测系统运作情况，具备分析接收到的数据和作出及时响应的能力，从而将数据处理后产生的指令通过无线网络传输至传感器。根据系统发出的不同指令，传感器模块会相应作出反应，或者进入低能耗的休眠状态。
无线网络和传感器之间的数据传输应由程序来进行控制，具体的代码可以由TCP或UDP协议进行传输。同时，为了支持多个传感器的网络传输，作为数据处理中心的器件应至少具备8个端口，才能满足传输需求。而且，不同组别的无线传感器应该进行合理分组，把传感器唤醒的时间段分配到不同的工作周期，通过错峰使用端口的方式，进一步提高无线网络系统传输数据的效率。另外，通过这种合理利用数据传输资源的优势，系统的安全性和可靠性也可以随之得到提高。
2.3系统模块
完整的低耗能无线传感器模型系统应具备无线传输部分和能量供应部分。温差发电模块应该在设备温度达到50℃至65℃之间，利用设备的余热进行发电。无线传输网络应具备UDP、TCP或者FTP甚至HTTP的传输能力，保证数据能被基站有效监测，向电网管理者甚至用户端反馈负荷情况等相关信息，以便对电网运行情况进行监控和预测，有效实现对设备数据的实时传输和检测。
图1低耗能无线传感器系统模型
3总结与推广
文章主要讨论了一个低耗能无线传感器模型在智能电网中的运用，简要而言，就是将数据通过无线网络进行传输，通过通信协议在终端进行分析确认，然后将处理后的结果反馈至设备，形成闭环。进一步拓展，此类数据可以通过移动终端如平板电脑、手机等设备进行接收和操控，以便运行人员甚至用户获取用电信息，提高了信息传输的及时性和灵活度，从而提高了工作效率。同时，自带的温差发电模块使系统更加智能，满足可持续发展的需求，通过定时唤醒的功能，使得系统得到更高效的应用，延长了使用寿命的同时降低了运行维护成本。另一方面，采取的无线传输加强了数据可靠性，让运行人员甚至用户更加便利地获得信息，对未来的智能电网发展具有重大的意义。
参考文献
[1]张玉莲.传感器与自动检测技术[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2]钟清.智能电网关键技术研究[M].北京：中国电力出版社，2011.
作者简介：陈颖贤（1993—），女，广东韶关人，助理工程师，从事农网配电营业工作。