定位系统

本书围绕电力无线传感网技术创新应用，聚焦于低功耗无线传感网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用，具体包括电力发电厂监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，输电线路的电力巡检和运维管理，变电站内电力设备的运行状态、环境状态等在线监测，配电领域储能和配电自动化业务的监控和故障定位系统，用电采集和精准负荷控制业务的监测和分析管理等。介绍了无线传感网及其产业发展现状，概述了无线传感网主流技术，总结提炼了电力无线传感网在电力领域的应用情况，分析研究了电力无线传感网的应用价值和挑战，探讨提出了电力无线传感网技术应用发展趋势及建议。 无线传感网是大量的静止或移动的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络，可以感知、采集和处理信息，并将获得的详尽信息发送给需要的用户。 “十四五”期间，国家电网有限公司服务新型电力系统构建需求，将“全力推进电力物联网高质量发展”作为重点工作任务之一，其中的各项工作部署均离不开无线传感网的支撑。无线传感器网中众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等。潜在的应用领域可以归纳为军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。新型电力系统的一些重要的、需要被监控的设备上可以安装传感器，实时监控设备的运行状况。采用无线传感网络技术，将监测到的重要参数上传到集中处理平台，智能电力系统可以根据参数的变化，及时发现设备故障等，主动预防可能发生的各种事故。 与传统有线网络相比，无线传感网络具有很明显的优势，主要有：低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。无线传感网给电力行业带来应用价值的同时，也面临着极大的挑战。通用无线传感网技术无法满足某些特定的业务需求，变电站、输电线路等某些复杂的电力现场环境对于功耗控制、传输距离、组网灵活性等方面有特定需求，需要结合电力物联网的业务需求和应用场景来实现功耗和连接性能的协同优化；在终端接入和数据传输方面，设备和数据量均呈爆发式增长，海量数据给电力物联网带来了资源和数据传输带宽的压力；传感节点大多布置在户外环境中，恶劣环境和网络攻击均影响传感节点的运行和信息传递，因此，提升终端接入安全和抗干扰能力是保证电力物联网健康发展的重要基础；传感器小型化、无源化技术有待突破，利用电网沿线的磁场、电场、振动及温差等外部条件，实现微源取能是关键难点。为此，电力企业需要弥补现有的不足和短板，结合电力行业发展战略，研究低功耗无线传感网的网络与安全连接技术，全方位地提高感知数据的颗粒度、广度和维度，并持续积极探索基于人工智能的知识赋能、５G通信技术、基于边缘计算的技术、数据开发服务技术等方面融合发展。 联系人：陈姗姗 手 机：13261508443 邮 箱：chenshanshan@eptc.org.cn

针对变电站室内作业人员定位精度差的问题，文章提出了多个智能反射面(intelligent reflecting surface，IRS)辅助的5G毫米波高精度室内定位系统。首先基于最大似然估计和三维室内定位模型，获得关于作业人员位置的初始估计，并推导得出克拉美罗下界(cramer-rao lower bound，CRLB)的闭式表达式；然后以最小化CRLB为目标，建立了IRS反射波束和作业人员侧终端接收波束成形的优化问题；最后基于块坐标下降(block coordinate descent，BCD)和粒子群优化(particle swarm optimization，PSO)的波束成形交替优化算法求解得到最优反射和接收波束，并据此进一步优化作业人员定位精度。仿真结果表明所提方案可以有效提高系统定位精度。

目前围绕量测条件受限的配电网展开的故障定位研究较少，且传统的主站集中式故障定位系统在实时性与安全性等方面存在不足。针对上述问题，提出一种基于边缘计算和深度学习的单相接地故障区段定位方法。首先，构建基于分区修正的边缘计算单元配置多目标优化模型。该模型通过分区修正方法降低了故障定位系统的通信时延，提升了数据传输安全性，进而保障配电网安全运行。其次，将基于数据驱动的智能算法应用于配电网故障区段定位，选择易获取的相电流稳态有效值在故障前后的变化量作为故障特征，利用全连接型深度神经网络学习样本特征与标签间的映射关系，得到离线训练好的定位模型并储存在边缘节点以实现快速故障定位。最后，以IEEE33节点系统为例进行仿真。算例结果表明该模型在分布式电源接入、高阻故障、噪声干扰以及拓扑改变等情况下均具有良好表现。

该系统具有可在线校准波速度，行波波头信息提取完整，可实现隐患预警，适用复杂线路，精度高、安装便捷、免维护，使用方便、实时性强等特点。

绝缘故障是电力设备在运行中的最主要的可能故障之一，对运行设备进行局部放电检测和定位，可以有效避免绝缘击穿故障的发生，减少停电时间，提高检修效率。立项之初，变电站设备的局部放电检测和定位主要针对GIS、变压器、容性设备等具体单一设备进行，而对变电站全站的一次电气设备实施监测，需要在每一个设备上都安装局部放电监测装置，费用极高，使用效率低，维护工作量大。研制一种低成本、高可靠性、能够实现对全站高压电气设备的局部放电情况进行快速检测、定位的新型检测装置非常有必要。变电站站域局部放电快速检测与定位成套装置研发主要面临以下难题:(1）站域局放电磁波传播特性不清，缺乏对全站各类一次设备不同局放类型产生的特高频信号以及干扰电磁波信号的特征及传播特性研究;(2）局部放电检测灵敏度不足，需要设计满足全向、宽带、小型化、高灵敏度的特高频传感器;（3)局部放电检测定位精度不高，尤其在具有多个局放源和强电磁干扰的情况下，需要研究多源局放信号的分离与识别;(4)缺乏整套站域多源局放检测和监控定位系统。

为减轻振荡对新能源电力系统的冲击，有必要在线评估系统稳定状态并定位系统振荡薄弱点，提前采取措施。为此，分别从端口频域特性和时域响应角度提出两种新能源电力系统振荡薄弱点定位方法。频域方法基于新能源场站端口阻抗特性评估系统稳定状态，并根据各新能源场站端口阻抗实部的大小定位薄弱场站。时域方法通过主动注入宽频小扰动信号，利用HHT（希尔伯特-黄变换）分析各新能源场站端口电流响应，提取薄弱模态的阻尼比，根据阻尼比大小定位薄弱场站。以三个风电场构成的小型新能源系统为例，对上述两种定位方法的有效性进行验证，结果表明两种方法均能准确定位系统振荡的薄弱点。

北京电网政治保电级别高，雷击跳闸故障对北京电网主配网安全稳定运行影响大。目前，主网架空线路在雷电 在线监测应用方面已经非常成熟，而配网架空线路缺乏相应监测手段。为保证及时诊断线路跳闸原因，迅速查找故障点 并恢复供电，北京电网将新一代雷电监测系统应用于配网系统中。作为国网系统内率先建设的配网雷电定位系统，本文 介绍了北京电网雷电监测系统建设情况，并对使用效果进行评估。经过应用分析，该系统能够准确有效的对配电网雷击 故障进行定性分析，有利于精确分析线路故障原因，并指导运维人员制定针对性的防范措施。基于配电网雷电监测系统 绘制的地闪密度分布图，可有效指导各运维单位根据各区域雷电活动特点开展差异化防雷工作。

本书围绕电力无线传感网技术创新应用，聚焦于低功耗无线传感网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用，具体包括电力发电厂监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，输电线路的电力巡检和运维管理，变电站内电力设备的运行状态、环境状态等在线监测，配电领域储能和配电自动化业务的监控和故障定位系统，用电采集和精准负荷控制业务的监测和分析管理等。

配电网故障定位系统为一种简单实用的配电自动化解决方案。录波型故障定位系统由主站后台、采集单元、汇集单元、配套通信终端以及必要的公共通信网络组成，适用于3~35kV架空线路的在线监测，具备线路故障汇集、故障信息主动上报主站等功能，具有使用简单、运行稳定、维护方便、可靠性高、开放性好、性价比高等特点。 录波型故障定位装置采集单元具备故障录波，零序电流合成，微功率无线组网功能，可通过本地无线网络将故障信息上传到远传汇集单元，然后汇集单元将故障信息实时上报到主站定位系统，由主站处理并完成图形化定位显示。

近日，浙江湖州220千伏祥福变电站1号主变压器高压侧第一套合并单元采样链路中断。湖州供电公司变电检修人员及时排查，发现是该合并单元接收对时信号异常引发故障。变电检修人员将合并单元对时信号光纤接入变电站北斗/全球定位系统（GPS）对时校验装置，监测光信号衰减损耗等指标值。十多分钟后，检修人员锁定了故障点，更换了相应备件，合并单元采样链路恢复正常。