一种基于wsn的智能变电站能效检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于能耗现场检测领域，具体涉及一种基于WSN(WirelessSensor Networks，无线传感器网络）的智能变电站能耗现场检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球节能减排的不断深入和应对高峰负荷压力的不断增大，对于承担着城市 基础设施建设和能源供应双从身份的电网，提高其节能性更为重要。电力作为整个国家能 源战略的核心要素，是国民经济的命脉，随着我国经济快速发展，电力建设也得到了长足 发展。目前我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。 目前，发电装机容量在2GW以上的电力系统11个，其中东北、华北、华东、华中电网装机容 量均超过30GW，华东、华中电网甚至超过40GW，西北电网的装机容量也达到20GW。南方电 力联营系统连结广东、广西、贵州、云南四省电网，实现了西电东送。其它几个独立省网，如 四川、山东、福建等电网和装机容量也超过或接近10GW。虽然我国发电机总量上直线上升， 但是电力工业能耗形势不容乐观。我国电力工业在供电煤耗、线损率、厂用电率、发电能源 构成方面与发达国家相比还有很大差距。
[0003] 智能电网作为未来电网的发展方向，渗透到发电、输电、变电、配电、用电各个环 节，在上述这些环节中，变电站无疑是其中重要的一环，开展智能变电站能效评测与能效提 升项目研究，有利于降低电网综合损耗，增加电网企业利润，促进变电站智能化的建设和发 展。而对于智能变电站的能效评测与能效提升，这些都依赖于对智能变电站的能耗现场检 测，找出具有节能潜力的地方，进行合理的节能改造。
[0004] 同时，WSN是无线Ad-Hoc(自组织对等式多跳移动通信网络）网络的一个重要研究 分支，是随着MEMS(微机电系统）、传感技术、无线通讯和数字电子技术的迅速发展而出现 的一种新的信息获取和处理模式。它是由随机分布的传感器、数据处理单元和通信模块的 微小节点通过自组织的方式构成的网络，WSN具有造价低、规模大、分布式模式、无需布线、 节约成本、面向具体应用、配置灵活、工作频段无需申请和付费、支持硬件加密等特点，现在 已经在很多领域进行了成功的应用，比如军事应用、工业监测、数据采集等。
[0005] 目前，经过对文献的检索，对于智能变电站能效检测方法尚未发现系统的无线传 感网络在线检测及计算方法。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供了一种基于WSN的智能变电站能耗现场检测 方法，该方法可对新型智能变电站能耗全场景现场检测，检测数据通过WSN上传至能耗监 测平台，并对能耗数据进行分析、评估，在线分析智能变电站运行能效状况。
[0007] 本发明所采用的技术方案是：一种基于WSN的智能变电站能耗检测方法，包括：
[0008] S1)确定智能变电站中各待测设备的能耗计算参数，根据各设备能耗计算参数在 对应设备上安装相应的无线传感器；
[0009] S2)将无线传感器组成无线传感器网络，并与能效检测平台无线连接；
[0010]S3)采集各无线传感器的数据；
[0011] S4)对智能变电站各设备的能耗参数在线采集；
[0012] S5)对智能变电站的的能耗情况进行检测。
[0013] 所述的方法，步骤S1中，智能变电站的待测设备包括主变压器、站用变压器、电抗 器、电容器及其他智能设备；所安装的无线传感器包括电压传感器、电流传感器和频率传感 器。
[0014] 所述的方法，步骤S2具体包括：无线传感器的数据采集模块通过串行通信接口与 数据处理模块相连，无线传感器再通过IEEE802. 15. 4与ZigBee协议与汇聚节点设备和网 关设备组成无线传感器网络；能耗检测平台包括数据接收设备、数据显示设备、数据存储设 备和微处理芯片，数据接收设备、数据显示设备、数据存储设备均和微处理芯片相连，数据 接收设备与网关设备无线连接。
[0015] 所述的方法，步骤S4的智能变电站能耗参数包括主变压器、电抗器、电容器、站用 变压器的电能及其他智能设备的能耗，计算方法包括：
[0016] a.主变压器与站用变压器能耗ΔΑ。按照下式计算：
[0017]
[0018] 其中，ΔΡ。为变压器空载损耗，U为变压器输入电压的均方根值，UN为变压器额定 电压，T为设备运行时间，△Pk为变压器短路损耗，Ilf为变压器负载电流的均方根值，I 变压器的额定电流（应取与负载电流同一电压侧的数值）；
[0019] 其中u、i分别为变压器电压传感器与电流传感 器输出数据，t为时|HJ;
[0020] b.电抗器能耗Δ 照下式计算：
[0021] 串联电抗器的损耗电能
[0022] 式中，
[0023] IN1 串联电抗器的额定电流；
[0024] Ilfl--流过串联电抗器的均方根电流；
[0025] APkl一一电抗器通过额定电流、温度达到75°C时的功率损耗，按厂家提供的手册 查得；
[0026]
^为串联电抗器电流传感器输出数据；
[0027] 并联电抗器的损耗电能
[0028] UN1--并联电抗器的额定电压；
[0029] Ulfl一一并联电抗器的运行电压；
[0030] APkl一一电抗器通过额定电流、温度达到75°C时的功率损耗，按厂家提供的手册 查得；
[0031]
r,U为并联电抗器电压传感器输出数据；
[0032] 贝ljΔΑ!=ΔΑη+ΔΑ12;
[0033] c.电容器能耗Δ厶2按照下式计算：
[0034] 并联电容器的损耗电能ΔΑ21=Q。·tanδ21 ·Τ
[0035] 式中，
[0036] Qc--并联电容器的容量；
[0037] tan δ21-一并联电容器的损耗角正切值，可取厂家的实测值；
[0038] 串联电容器的损耗电能= 3/〗？ _iamk_ΓX1
[0039] Ijf2 流过串联电容器的均方根电流；
[0040] tan δ 22-一串联电容器的损耗角正切值，可取厂家的实测值；
[0041]
12为串联电容器电流传感器输出数据；
[0042] 则 δα2= δα21+ΔΑ22;
[0043] d.其他智能设备的站用电能耗Ec:
[0044] 站用电能耗E。通过在站用电计量表计上安装无线数据采集装置获取，无线数据采 集装置将站用电计量表计上的数据无线传输给能耗检测平台。
[0045] 所述的方法，步骤S5的检测方法包括：将各设备能耗情况汇总后进行环比和同比 能耗比较。
[0046] 本发明的优点：本发明提供了一种基于WSN的智能变电站能耗现场检测方法，该 方法采用无线传感网络技术，可对新型智能变电站能耗全场景现场检测，检测数据通过WSN 上传至能耗监测平台，并对能耗数据进行分析、评估，在线分析智能变电站运行能效状况。 同时，该方法中采用无线传感器网络（WSN)，保证终端智能变电站能耗数据可靠、方便的上 传至能耗监测平台，克服了传统有线数据采集方式布线不方便、恶劣环境下难以采集数据 的困难，实现了智能变电站能耗与能效数据现场检测，检测系统维护成本低、安装方便、适 应环境广泛等诸多优点。总之：本发明利用无线检测设备，可以实现所有数据的同步采集与 传输；由于采用无线传输，数据处理器可实现对智能变电站的能耗情况检测与计算处理。
【附图说明】
[0047] 附图1为一种基于WSN的智能变电站能耗现场检测框图。
[0048] 附图2为无线传感器网络架构图。
【具体实施方式】
[0049] 本发明提供了提供了一种基于WSN的智能变电站能耗现场检测方法，该方法可对 新型智能变电站能耗全场景现场检测，对能耗数据进行分析、评估，在线分析智能变电站运 行能效状况。该方法包括智能变电站能耗数据采集、无线数据传输和数据处理。数据采集 包括智能控制柜、变压器、互感器、冷热源设备、光伏设备等主要设备电压电流参数；数据传 输利用无线传感器网络（WSN)传输相应参数，网络包括相连的汇聚节点设备和网关设备， 传感器与汇聚节点设备相连；数据处理主要对WSN传输的数据进行实时处理和分析，包括 DSP(数字信号处理）处理器及上位机显示装置。该监测方法可对新型智能变电站能耗全场 景现场检测，对能耗数据进行分析、评估，在线分析智能变电站运行能效状况
[0050] 一种基于WSN的智能变电站能耗现场检测方法，主要包含以下步骤：
[0051] S1)确定智能变电站中各待测设备的能耗计算参数，根据各设备能耗计算参数在 对应设备上安装相应的无线传感器；
[0052] S2)将无线传感器组成无线传感器网络，并与能效检测平台无线连接；
[0053] S3)采集各无线传感器的数据；
[0054] S4)对智能变电站各设备的能耗参数在线采集；
[0055] S5)对智能变电站的的能耗情况进行检测。
[0056] 步骤S1中，智能变电站的待测设备包括主变压器、站用变压器、电抗器、电容器、 站用电的电能及其他智能设备；所安装的无线传感器包括电压传感器、电流传感器、非嵌入 式变压器参数监测传感器、电能表无线数据采集器。
[0057] 步骤S2具体包括：无线传感器的数据采集模块通过串行通信接口与数据处理模 块相连，无线传感器再通过IEEE802. 15. 4与ZigBee协议与汇聚节点设备和网关设备组成 无线传感器网络；能耗检测平台包括数据接收设备、数据显示设备、数据存储设备和微处理 芯片，数据接收设备、数据显示设备、数据存储设备均和微处理芯片相连，数据接收设备与 网关设备无线连接。
[0058] 步骤S4所采集的各设备能耗参数包括电压、电流，通过步骤S3的无线传感