[发明专利]一种用于配电网监测的分布式馈线自动化系统

权利要求书

1.一种用于配电网监测的分布式馈线自动化系统，其特征是：包括无线传感器网络模块、同步模块、数据处理模块和设置在各条线路不同位置处的多个执行模块；

所述同步模块，用于向所述无线传感器网络模块发送同步时钟信息；

所述无线传感器网络模块，用于采集配电网的各条线路不同位置的实时数据，根据接收到的所述同步时钟信息确定所述实时数据的时标信息，以及通过公共移动通信网络将匹配的所述实时数据和所述时标信息发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块，用于根据所述实时数据和所述时标信息确定所述配电网是否存在安全隐患以及存在安全隐患时的故障位置，并根据其故障位置信息发送指令至相应的执行模块；

所述执行模块根据接收到的指令，对故障位置所在的区域进行隔离，当故障排除后，还用于对隔离的区域恢复供电操作；

所述无线传感器网络模块包括多个传感器节点和基站，多个所述传感器节点采集配电网的各条线路不同位置的实时数据，并将所述实时数据发送至所述基站，所述基站汇聚各个传感器节点发送的实时数据并转发至所述数据处理模块；

各个传感器节点在采集配电网的各条线路不同位置的实时数据之前，先通过拓扑演化方式构建无线传感器网络拓扑结构，具体包括：

(1)在撒布好的传感器节点中，所述基站从其附近的个传感器节点中选取Q个传感器节点作为簇首，所述基站和其附近的个传感器节点一同构成初始拓扑；

(2)每隔一个时间步长，从当前拓扑以外的可选范围内选择一个距离基站最近的传感器节点加入当前拓扑，并获得该传感器节点的邻节点集；计算新加入的传感器节点与每一个既在其通信半径内又在当前拓扑内的传感器节点、基站之间的连接概率；

(3)如果新加入的传感器节点与所述基站的连接概率最大，则该传感器节点当选为簇首，否则，该传感器节点归属于与其连接概率值最大的簇首，成为该簇首的簇成员节点；

(4)继续执行(2)-(3)，直至撒布在待监测范围内的所有传感器节点加入拓扑，得到更新后的无线传感器拓扑结构；

所述基站从其附近的个传感器节点中选取Q个传感器节点作为簇首，具体是：计算个所述传感器节点的成簇参数，并将得到的成簇参数进行降序排列，选择成簇参数排序靠前的前Q个传感器节点作为簇首，其中，传感器节点i的成簇参数可利用下式计算得到：

式中，M(i)为传感器节点i的成簇参数，成簇参数用来评价传感器节点成为簇首的能力，成簇参数越大，代表传感器节点成为簇首的可能性越大；S_res(i)为传感器节点i的剩余能量值，S_res(j)为传感器节点j的剩余能量值，且D_i，BS为传感器节点i与所述基站设备的广义距离，D_j，BS为传感器节点j与所述基站设备的广义距离，D_i，j为传感器节点i与传感器节点j的广义距离，且当i＝j时，此时D_i，j＝0，Pi为传感器节点i的发射功率，λ为衰减因子，d(i，BS)为传感器节点i和基站设备的空间距离，ε为调控因子，其取值范围为3～5。

2.根据权利要求1所述的分布式馈线自动化系统，其特征是，所述同步模块包括北斗卫星导航系统、全球定位系统、伽利略卫星导航系统和格洛纳斯卫星导航系统中的至少一个；

所述公共移动通信网络包括全球移动通信网络、通用分组无线服务技术网络和时分同步码分多址接入网络。

3.根据权利要求1所述的分布式馈线自动化系统，其特征是，所述实时数据包括电压信号、电流信号、位置信息和时间信息。

4.根据权利要求1所述的分布式馈线自动化系统，其特征是，所述数据处理模块包括故障检测单元和故障诊断单元；

所述故障检测单元，用于根据所述实时数据和所述时标信息确定所述配电网是否存在安全隐患，若存在安全隐患，则触发所述故障诊断单元开始工作；

所述故障诊断单元，用于根据安全隐患下的实时数据和时标信息确定故障点位置，并根据其故障位置信息发送指令至相应的执行模块。