一种基于无线传感器网络的智能电网信息管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电网信息管理系统，特别是涉及一种基于无线传感器网络的智能 电网信息管理系统。
【背景技术】
[0002] 1999年美国麻省理工学院（MIT)首次提出物联网的概念。全面感知、可靠传送、 智能处理是物联网的特征。见文献：BATALLAE.Recommendationsforsituational awareness[R].FortLau-derdale,USA:RTBPTF, 2006。为了扫除现有电力通信网中 数据采集盲区，清除信息孤岛等诸多问题，实现实时监控、双向互动的智能电网通信管理 平台，需要将物联网与智能电网有机结合，如何将物联网的环境感知性、多业务和多网络 融合性有效植入智能电网通信管理平台，搭建支撑全面感知、全景实时的智能电网信息 管理平台成为当前研究的新课题。同时，智能电网的建设必然产生世界上最大、最为智 能、信息感知最为全面的物联网。见文献：智能电网的研究进展及发展趋势[J].电网技 术.2009, 3(13) : 1-11。智能电网物联网平台与现有电力通信网的性能比较如表1所示。 表1 智能电网物联网平台与现有电力通信网的性能比较
物联网是一种新型的通信网络，能够实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的功能， 在物流管理、智能建筑、安全服务、健康医疗等多个领域试点应用，收到了良好的效果和经 济效益。物联网通过射频识别（RFID)、无线传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感 设备，将任何物品与互联网相连，从而实现物与物、人与物之间的信息交互和通信。将物联 网引入到新一代的智能电网通信管理平台中，利用物联网异构融合、兼容开放、自组织自愈 等突出特点，重构现有电力通信网，利用无线传感器网络实现物物之间的直接通信方式，降 低电网生产环节中的人工参与度，提升电网的安全系数，实现电网与社会的相互感知与互 动，智能电网物联网平台的应用体系如图1所示。基于物联网技术的应用能够极大地拓宽 现有电力通信网的业务范围，提高电力系统的安全性和抵抗故障、抵御灾害能力，实现与用 户的信息交互，最终达成智能电网节的能减排、兼容互动、安全可靠的目标要求。见文献：智 能电网实现的若干关键技术问题研究[J].电力系统保护与控制，2009, 37(19)。
[0003] 物联网技术在电力系统的发电、输电、变电、配电、用电等环节，电网建设、电网安 全生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量及用户用电交互等方面具有广阔的发 展，将产生巨大的经济效益和社会效益。随着我国现有电网现代化、信息化的程度不断地 提高，仍然面临着一些期待解决的现实问题。为了增强电网运行效率、提高电网可靠性、降 低成本、改善环境质量和减少污染排放，需要将现有的长距离输电网和配电网进行数字化 升级，优化电网的运行状态，如何组建安全可靠、经济稳定、集成兼容的智能电网是解决这 些问题的关键。见文献：智能电网技术综述[J].电网技术，2009, 41 (8) :25-29。通过充 分利用可靠的双向通信技术、先进的无线传感器技术和分布式计算技术，智能电网改善了 电力传输和用电的效率，降低了故障停电损失，提高了电网的可靠性和安全性。尤其近些 年，如何将智能电网和物联网技术有机地结合，被提升到国家经济发展的战略决策层面，成 为电力发展中需要解决的重要问题。见文献：中国智能电网发展建议[J].电力系统自动 化，2009, 33 (20) : 23-26.传统电网完全按照发电、输电、配电、用电横向的传输方向配置， 每一个业务面均由垂直多级的控制部分组成，是一个简单的刚性系统。传统电网的缺陷是 在数据的终端采集上存在大量盲区，系统内部无法进行信息共享，造成信息是局部的、孤立 的，存在多个信息孤岛。当信息采集量很大时，数据存在不一致，降低了可用性和可信度，系 统不能构成一个有机的统一整体。而且信息的获取及利用水平较低，信息管理也是割裂的、 离散的，整个电网的现代化、智能化程度不够高，难以构成综合的业务应用。
[0004] 智能电网是一项复杂的系统工程，包括发电、输电、变电、配电、用电和调度的各个 环节，组织构架比传统电网联系地更为紧密，可以构建起全电网的综合优化体系，实现装 备最优技术经济比运行。智能电网是在大量交互式数据的基础上，实现的精细化、智能 化管理，使能源资源开发、发电、输电、配电、供电、售电及用电的电网系统的各个环节，进 行，实现节省用电成本的目标。见文献：构建中国智能电网技术思考[J].电力系统自动 化，2009, 33(9): 1-4。主要是通过终端传感器将用户之间、用户和电网公司之间形成即时连 接的智能交流、网络互动，实现数据读取的实时、高速、双向的效果，达到精确供电、互补供 电、提高能源利用率、供电安全，实现节能减排的目标。
[0005]目前我国电网的特点是统一、坚强、智能，欧美国家智能电网的特点：绿色、清洁、 环保、分布式。总体说来，信息通信、智能管理与决策和数据采集控制构成了智能电网不可 或缺的三个要素。而高速、实时、双向的信息通信是智能电网首先要解决的基本要素。本 发明正是基于这样的原则而提出无线传感器网络的智能电网信息管理系统的。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于无线传感器网络的智能电网信息管理系统，本发 明结合物联网的USN基本网络架构，对智能电网输电、变电、配电和用电四大环节，提出了 智能电网通信管理平台的物联网分层体系架构，并针对智能电网生产环节提出了基于物联 网终端无线传感器网络的应用方案。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种基于无线传感器网络的智能电网信息管理系统，所述系统包括以下构成： 智能电网信息管理平台的物联网体系结构，包括智能输电、智能变电、智能配电和智能 用电四大应用模块；采用物联网的USN基本网络模型，USN体系结构自底向上分为五层网 络体系架构：感知网、接入网、网络基础设施、中间件和应用平台，将感知网用于环境信息 的全方位采集与传输，利用自身的通信延伸子层与感知控制子层对机械状态、环境状态以 及电量信息的采集，同时将物理实体与网络层、应用层相连接；接入网由一些网关或汇聚节 点组成，为感知网与外部网络或控制中心之间的通信提供基础设施；网络基础设施负责信 息的传递与控制，基于后IP技术的下一代互联网（NGN)，实现了多种组网方式的异构融合 和协同工作；中间件由负责大规模数据采集与处理的操作计算机组成；通过物联网体系结 构，搭建智能电网通信管理平台，与用户的信息双向互动；基于无线传感器网络的智能电网 生产环节应用系统，依托物联网终端的无线传感器网络（WSN);无线传感网络作为智能电网 信息感知末梢，是智能电网建设不可或缺的基础环节之一，无线传感器网络是由传感器节 点自主形成一个多跳网络，实现物物之间的直接通信，在智能电网输、变、配、用四大环节搭 建无线传感网络，应用在高压输电线路、变电站一、二次设备尤其是一次设备的在线监测， 以及配电网自动化及用电信息采集电网需求侧通信等方面。
[0008] 所述的一种基于无线传感器网络的智能电网信息管理系统，所述系统在智