关于无线传感器网络应用于变电站的可行性研究
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【摘 要】随着科学技术的发展，网络技术发展已经越来越成熟，日常生活中的许多事情都与网络分不开。对于变电站来讲，变电站系统自动化呈现出不可改变的趋势，显然通信技术与网络技术在变电站系统中所发挥的作用是不可替代的。如何利用现有的先进通信和网络系统，是摆在电力企业面前的重要问题。
随着，社会的发展和进步，电力资源在经济社会中发挥的作用越来越明显。众所周知，电力资源等够被人们所使用，中间需要变电站系统的配合，才能把电力资源输送到各家各户。目前，变电站系统自动化的发展趋势越来越明显，这样一来通信及网络系统在变电站系统中所发挥的作用越来越重要。当前，变电站系统现有的监测系统多采用有线的通信方式，有线的通信方式在变电站系统中存在着一定的弊端，如：需要铺设传输线、不易维护、容易受电磁干扰等。相比之下，无线通信系统的优势更加明显。
一、无线传感器网络的内涵及特点
（一）大规模网络
无线传感器网络可以在监测区域形成大量传感器节点，节点数可达到成千上万，甚至更多。这样就可以获得不同孔家视角的更大的信息，然后通过对采集到的信息进行处理，可以能够更精确的对变电站系统进行监测，减少盲区的出现。
（二）自组织网络
无线传感器网络的另外一个特点是可以自行组织网络。通常情况下，无线传感器节点被放置的地方是比较危险的，人力所不能及的地方，通过借助某些手段将无线传感器节点撒落在需要的地方，这时候可能无线传感器的节点被散落在不同区域，但是由于无线传感器节点具有自组织能力，能够自动的进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。正常完成监测任务。有时候，某些无线传感器节点失去效能，为了增加监测精度，其他没有失效的节点会自动的补充到原有的网络系统中，维护监测系统的精确度。
（三）多跳路由
通常情况下，要想完成节点间的通信，需要通过中间节点进行路由，如果希望和其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要中间节点进行路由。而无线传感器网络中的多跳路由是由普通网络节点完成的，不需要专门的路由设备，每个节点既可以是信息的发起者也可以是信息的转发者。
（四）动态性网络
无线传感器网络还是一个动态性网络，无线传感器网络可以随处移动。无线传感器的节点可能由于能量耗尽或者其他故障，自动退出网络运行，也可能因为工作需要而被自动添加到网络中。因此说，无线传感器网络是一个动态性的网络。
（五）以数据为中心的网络
无线传感器网络是一个任务型网络，用户在使用传感器查询事件时，直接把想要查询的事件传递给网络，而不是将编号节点传递给网络。网络街道信息后，再把信息传递给用户，这就是以数据为中心的网络。
（六）应用相关的网络
传感器用来感知客观物理世界，获取物理世界的信息量。客观世界的物理量多种多样，不可穷尽。不同的传感器应用关心不同的物理量，因此对传感器的应用系统也有多种多样的要求。
不同的应用背景对传感器网络的要求不同，其硬件平台、软件系统和网络协议必然会有很大差异。所以传感器网络不能像Internet一样，有统一的通信协议平台。对于不同的传感器网络应用虽然存在一些共性问题，但在开发传感器更高效的目标系统。针对每一个具体应用来研究传感器网络技术，这是传感器网络设计不同于传统网络的显著特征。
无线传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或者风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数量巨大，人工不能“照顾”每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。无线传感器网络的通信保密性和安全性也十分必要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测数据。因此，无线传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。
变电站中具有很强的电磁干扰，变电站内部产生的电磁干扰源来自静电放电和局部放电以及电晕放电和空气击穿放电，同时还有开关操作干扰产生的电磁干扰。如50Hz工频电磁场；设备出口短路引起的脉冲磁场；电晕放电；静电放电；局部放电；空气击穿燃弧；SF6间隙击穿燃弧；真空间隙击穿燃弧等。以上情况如果通过有线通信系统进行监测，势必会有一定影响。而无线传感器网络就不会存在这样的问题。原因如下：
（一）电晕放电和空气击穿所产生的低频干扰频带和无线传感器网络的工作频段距离很远，并且强度较小，完全可以通过低通滤波器进行处理，因此对无线传感器网络的无线通信基本上没有影响。
（二）SF6间隙击穿放电和真空间隙击穿放电所产生的电磁干扰在2.405GHz～2.485GHz频带内也有较强的信号存在，在间隙击穿电压为I5KV左右时电磁强度达到一40dBmV。变电站现场的击穿电压可能会更高，电磁强度也就更高，因此对无线通信会有一定的影响。但是同频干扰对于无线传感器网络通信的影响是很小的。
除电磁干扰外，变电站内还存在不可忽略的多径干扰.由于变电站中大量的金属设备和柱状物容易反射射频信号，使得接收端接收到的信号包括了多个不同传输路径的折射或反射信号，从而造成多径干扰。多径会导致信号的衰落、相移和分解，这对以信号能量为判断标准的无线系统必将产生很大的影响。但是直接序列扩频技术对于抗多径干扰有很大的优势，其中很大程度上取决于扩频通信中所采用的伪随机序列的周期相关特性，因为随机序列具有类似白噪声一般的尖锐自相关性，在接收端解扩是可以有效地抑制多径信号的干扰，达到提高信噪比和通信质量的目的。标准DSSS接收机通过较佳的相关器自动选择幅度最大的波形信号，比与之锁定同步，从而降低多径干扰。因此无线传感器网络应用的直接序列扩频技术可以很好的抑制多径干扰。
总之，无线传感器网络应用于变电站的优势是很明显的。无线传感器能够很好的抑制变电站中的高强电磁干扰，同时对变电站中可能产生的多径干扰也有很好的抑制作用。因此无线传感器在变电站自动化中的应用是可行，也是电力系统监控系统发展的必然趋势。