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基于物联网的智能电网监控系统设计.pdf
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1、Telecom Power Technology 31 Aug.10,2023,Vol.40 No.15 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期设计应用技术DOI:10.19399/ki.tpt.2023.15.010基于物联网的智能电网监控系统设计王艺瑾(河南理工大学,河南 焦作 454003)摘要:通过基于物联网的智能电网监测系统研究,为智能电网的监测和管理提供了一种新的解决方案。以ZigBee 技术为基础,设计实现了一种基于物联网的智能电网监控系统架构,能对电网状态进行实时监测和数据采集。具体来说,系统性研究了总体架构、网络拓扑结构、核心技术等方面,最后对系统特点做了理论
2、评估。理论分析表明,该架构适用于智能电网监测系统中大规模节点连接、低能耗和实时性要求较高的场景,有望为智能电网的设计提供新的理论参考。关键词:物联网;智能电网;传感器;ZigbeeDesign of Smart Grid Monitoring System Based on the Internet of ThingsWANG Yijin(Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China)Abstract:This study provides a new solution for the monitoring and management o
3、f smart grids through the study of smart grid monitoring systems based on the Internet of Things.Based on ZigBee technology,this design implements a smart grid monitoring system architecture based on the Internet of Things,which can monitor and collect real-time data on the status of the power grid.
4、Specifically,a systematic study was conducted on the overall architecture,network topology,core technologies,and other aspects.Finally,a theoretical evaluation was conducted on the characteristics of the system.Theoretical analysis shows that this architecture is suitable for scenarios with large-sc
5、ale node connections,low energy consumption,and high real-time requirements in smart grid monitoring systems,and is expected to provide new theoretical references for the design of smart grids.Keywords:Internet of Things;smart grid;sensors;ZigBee0 引 言随着全球能源需求的不断增长和电力系统的日渐复杂化,智能电网作为一种创新的电力系统管理方式受到了广泛
6、关注1-3。智能电网通过引入物联网技术,实现了电力系统的智能化、高效化以及可持续性发展4-6。在智能电网中,监测系统是保障电网安全运行和实现能源管理的关键组成部分。因此,设计一种高效可靠的智能电网监测系统成为了当前的研究热点。本文通过基于物联网的智能电网监测系统研究,以ZigBee技术为基础设计了一种无线传感器网络电网监测系统,并研究了对电网状态的实时监测和数据采集。该系统将传感器节点接入网关节点形成传感器网络,构建了一个分布式的监测系统,为电网的安全运行提供了有力支持。具体来说,本文的研究主要包括 3 个方面:首先,提出了系统的总体架构和网络拓扑,该架构通过合理的设计来实现传感器节点和网关节
7、点的有效协作与数据传输;其次,对架构中的关键技术进行了具体研究,通过优化传感器节点和网关节点的设计提高了系统的灵活性与可靠性;最后,对系统的特性进行了系统分析,并对下一步的研究做了探讨。通过对系统的总体架构和关键技术进行研究与分析,本文为电力系统的安全和稳定运行提供了有力的理论支撑。1 系统总体结构本文设计的基于 ZigBee 的无线传感器网络电网监测系统包括传感器、ZigBee模块、ZigBee路由节点、协调器模块、4G 模块、互联网以及监测与控制中心,如图 1 所示7,8。电流传感器 1温度传感器 1电压传感器 1ZigBee模块 1ZigBee模块 2ZigBee路由节点网络信号 转换器
8、监测控制中心协调器模块4G 模块lnternetZigBee模块 n电流传感器 2温度传感器 2电压传感器 2电流传感器 n温度传感器 n电压传感器 n图 1 基于 ZigBee 的物联网智能电网监测架构收稿日期:2023-05-16作者简介:王艺瑾(2003),女,河南周口人,本科在读,主要研究方向为新能源微网与智能电网。2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期Aug.10,2023,Vol.40 No.15Telecom Power Technology 32 传感器是系统中的感知节点,负责感知电网的各种环境参数,如温度、电流等。传感器将感知到的数据转化为电信号,并通过 Zi
9、gBee 模块发送给ZigBee 路由节点。ZigBee 模块是传感器与 ZigBee 路由节点之间的通信设备,负责传输传感器发送的数据,其采用低功耗的无线通信协议能够实现低能耗、低延迟的数据传输。ZigBee 路由节点作为数据的中继和转发设备,负责接收来自传感器的数据,并将其转发给协调器模块。ZigBee 路由节点之间通过 ZigBee 协议进行通信,实现了无线传感器网络的组网和数据传输。协调器模块是系统的核心设备,负责协调整个无线传感器网络的工作,接收来自 ZigBee 路由节点的数据,并通过 4G 模块将数据发送到互联网上。同时,协调器模块也可以接收来自互联网的指令,并通过 4G 模块传
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