|
摘要：本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)了(le)一(yi)種(zhong)基(ji)於(yu)雲(yun)服(fu)務(wu)的(de)變(bian)電(dian)站(zhan)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)的(de)開(kai)發(fa)與(yu)應(ying)用(yong)，詳(xiang)細(xi)描(miao)述(shu)了(le)該(gai)係(xi)統(tong)的(de)結(jie)構(gou)和(he)功(gong)能(neng)。運(yun)行(xing)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，該(gai)係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)，實(shi)現(xian)了(le)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)和(he)手(shou)機(ji)客(ke)戶(hu)端(duan)的(de)測(ce)量(liang)和(he)顯(xian)示(shi)功(gong)能(neng)的(de)一(yi)體(ti)化(hua)，使(shi)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)對(dui)變(bian)電(dian)站(zhan)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)一(yi)目(mu)了(le)然(ran)，工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)大(da)大(da)提(ti)高(gao)。
關鍵詞：變電站監測係統，網絡通訊，雲服務，移動終端，供配電
資料提供：本文涉及方案已在用戶現場實施，?技術方案先進，運行穩定。歡迎聯係藍普鋒深入探討、交流。
1引言
變bian電dian站zhan自zi動dong化hua是shi電dian力li係xi統tong自zi動dong化hua一yi個ge重zhong要yao方fang麵mian。變bian電dian站zhan實shi現xian自zi動dong化hua的de核he心xin是shi變bian電dian站zhan監jian控kong係xi統tong的de自zi動dong化hua。將jiang計ji算suan機ji技ji術shu和he網wang絡luo通tong信xin技ji術shu應ying用yong於yu變bian電dian站zhan監jian控kong係xi統tong，使shi得de變bian電dian站zhan自zi動dong化hua水shui平ping有you了le極ji大da的de提ti高gao，為wei變bian電dian站zhan實shi現xian無wu人ren值zhi守shou打da下xia了le良liang好hao的de基ji礎chu。本ben文wen研yan發fa一yi種zhong基ji於yu雲yun服fu務wu和he移yi動dong互hu聯lian網wang的de變bian電dian站zhan監jian測ce係xi統tong。傳chuan統tong的de計ji算suan機ji網wang絡luo技ji術shu在zai變bian電dian站zhan的de應ying用yong比bi較jiao多duo，但dan是shi雲yun服fu務wu和he移yi動dong互hu聯lian網wang技ji術shu在zai變bian電dian站zhan的de應ying用yong則ze比bi較jiao少shao，所suo以yi本ben文wen的de研yan究jiu具ju有you較jiao大da的de創chuang新xin性xing。
2基於雲服務的變電站監測係統網絡結構
基於雲服務的變電站監測係統采用先進的互聯網技術、雲計算技術、jisuanjijishuhezidonghuajishu，keyihuoqushupeidiandequanjingxinxi，jishibaojing，yujiankenengfashengdeguzhang，bingjubeibaohugongneng，keyishixianjizhongheyidongzhongduanliangzhongfangshijiankong。xitongdewangluojiegourutu1所示，主要包括各個變電站、監控站、移動終端、工程師站、雲端服務器、雲端存儲器、移動通訊網絡、GPRS通訊服務器等。
圖1基於雲服務的變電站監測係統網絡結構
整個互聯網智能箱變分為四部分：現場設備層、通訊層、雲服務、監控層。
（1）現場設備層設計
現場設備層由箱變智能設備和監測儀表組成。
箱變智能設備：由高壓控製器、中央負荷開關（或真空斷路器）、變壓器、低壓進線櫃、低壓饋電、低壓補償等部分組成。
監測儀表：具有四遙功能的遠傳接口和在線統計功能。對箱變高壓櫃、變壓器和低壓進、出線的電流、電壓、無功、有功功率、無功功率、頻率、相位等參數的實時監測，對配電變壓器的運行情況進行統計。
（2）通訊層設計
通訊層主要由網絡控製器和通訊網絡組成，該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備的信息進行采集、分類和傳送等工作，同時轉達上位機對現場設備的各種控製命令。
網絡控製器：控製現場各種智能儀表通訊，同時也提供數據遠傳功能，能夠向兩個及以上的數據中心轉發數據。
通訊網絡：可采用有線/無線的傳輸方式。有線傳輸方式對智能儀表采用RS485總線通訊，在現場不具備布線條件或有特殊要求的情況下可采用無線傳輸方式，采用既有的信息化網絡平台或通過GPRS等無線傳輸方式通訊。
（3）雲服務設計
雲服務是整個係統的運行中心，負責數據采集、存儲、運算等功能，根據箱變的數量確定雲服務的規模。
（4）監控層設計
站控層是箱變管理人員用於人機交互的直接窗口，也是係統的最上層部分。主要有係統軟件和必要的硬件設備，如監控計算機、打印機、移動終端（如手機、平板電腦）。
監控計算機：用於監控箱變的所有運行狀態以及報警。
移動終端：通過手機或平板電腦，使操作人員進行遠程數據的接收、處理和轉發，完成係統的簡單管理、維護和分析。
3 基於雲服務的變電站監測係統關鍵技術
3.1 網絡通訊技術
基於雲服務的變電站監測係統的通訊主要包括有線通訊和無線通訊兩種方式。
有線通訊需要線纜作為傳輸介質，隨著傳輸距離的增加，也要加大對傳輸介質的投資。需要用到的有現場總線和RS-485總線。
現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)連(lian)接(jie)的(de)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)式(shi)雙(shuang)向(xiang)傳(chuan)輸(shu)，對(dui)於(yu)箱(xiang)變(bian)內(nei)電(dian)力(li)設(she)備(bei)和(he)智(zhi)能(neng)係(xi)統(tong)的(de)連(lian)接(jie)非(fei)常(chang)適(shi)用(yong)。箱(xiang)變(bian)內(nei)各(ge)模(mo)塊(kuai)的(de)一(yi)般(ban)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)都(dou)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)，電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)嚴(yan)重(zhong)，而(er)且(qie)內(nei)部(bu)需(xu)要(yao)通(tong)信(xin)的(de)點(dian)較(jiao)多(duo)，箱(xiang)變(bian)智(zhi)能(neng)係(xi)統(tong)各(ge)模(mo)塊(kuai)一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)協(xie)同(tong)工(gong)作(zuo)，它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)信(xin)息(xi)交(jiao)流(liu)較(jiao)多(duo)，現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)組(zu)網(wang)靈(ling)活(huo)，通(tong)信(xin)快(kuai)速(su)並(bing)且(qie)可(ke)靠(kao)，能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)智(zhi)能(neng)箱(xiang)變(bian)內(nei)部(bu)通(tong)信(xin)的(de)要(yao)求(qiu)。但(dan)是(shi)，智(zhi)能(neng)箱(xiang)變(bian)與(yu)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)的(de)通(tong)信(xin)距(ju)離(li)較(jiao)遠(yuan)，一(yi)般(ban)一(yi)個(ge)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)需(xu)要(yao)管(guan)理(li)好(hao)幾(ji)個(ge)智(zhi)能(neng)箱(xiang)變(bian)，在(zai)這(zhe)裏(li)使(shi)用(yong)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)會(hui)存(cun)在(zai)布(bu)線(xian)不(bu)方(fang)便(bian)、前期投資高、後期維護難度大等缺點。所以，現場總線不適合智能箱變和監控中心的通信。
RS-485總zong線xian是shi對dui普pu通tong串chuan口kou通tong信xin改gai進jin的de一yi種zhong通tong信xin方fang式shi，由you於yu其qi傳chuan輸shu速su率lv低di，抗kang幹gan擾rao能neng力li差cha，適shi合he少shao量liang數shu據ju在zai周zhou圍wei環huan境jing變bian化hua小xiao的de地di方fang傳chuan輸shu使shi用yong，在zai箱xiang變bian內nei可ke以yi進jin行xing少shao量liang數shu據ju的de傳chuan輸shu，監jian控kong中zhong心xin的de控kong製zhi數shu據ju傳chuan輸shu也ye適shi合he，不bu能neng用yong在zai智zhi能neng箱xiang變bian與yu監jian控kong中zhong心xin的de數shu據ju傳chuan輸shu。
wuxiantongxinshiyizhongbuxuyaotongxinxianludetongxinfangshi，qianqianzhuangjiandan，shixiantongxinkuaisu。xianzaidewuxiantongxinyibandounenggongzuozaishuanggongxingshixia，zhiyaowuxianxinhaonenggoudaoda，jiunengshixianpianyuandiquyutingdiandiqudetongxin，zheduizhinengxiangbianhejiankongzhongxindetongxinshizuijiadexuanze。
GPRS通信是無線通信的一種方式。GPRS是在GSM基礎上開發的一種適合遠距離傳輸信息的無線通信方式，具有實時在線、按流量收費、適應性強、數據帶寬較寬、網絡覆蓋範圍較廣的優點，特別適合少量的、頻繁的、突發的、間斷的數據傳輸，同時也適合偶爾大量數據傳輸，所以完全滿足箱變智能係統的數據信息傳輸要求。隨著GPRS技術的不斷發展，其已經在許多領域得到了廣泛的應用，也為智能箱變與監控中心通信提供了一種選擇。
GPRS通信使用了分組交換技術，不但具有GSM的基本功能，而且在前邊基礎上加入了高速數據的傳輸，為以前的GSMyonghutigonglegaosushujuchuanshudefenzuxingshideshujuyewu。tongyongfenzuwuxianyewudewangluojinxinglefenceng，butongcengdoujuyougezidutedegongneng，qizhongzuigaocengshiyonglechacuoheliuliangkongzhi，weizhongjianwangluocengjianshaolekaixiao，tigaolechuanshusudu。shujuchuanshuanquanxingyehenzhongyao，zaiwangluochuanshudebufenhuanjieshangshezhifuwudengji，zhiyoufuhedengjicainengduishujuxinxijinxingzhakan。
GPRS通tong信xin作zuo為wei現xian在zai應ying用yong較jiao廣guang泛fan的de一yi種zhong通tong信xin方fang式shi，在zai數shu據ju傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong，一yi個ge用yong戶hu可ke以yi同tong時shi使shi用yong多duo個ge傳chuan輸shu通tong道dao來lai提ti高gao速su度du，多duo個ge用yong戶hu也ye可ke用yong一yi個ge傳chuan輸shu通tong道dao，無wu線xian通tong信xin的de資zi源yuan被bei充chong分fen利li用yong，不bu會hui造zao成cheng浪lang費fei。使shi用yongGPRS通信技術實現數據信息的遠程接收和發送，隻按照傳輸流量收費，並且能長期在線，能滿足用戶要求而且費用低。GPRS通信技術的特點：
（a）運用分組交換技術
（b）支持高速率數據傳輸
（c）可以與任何通訊網快速連接
（d）GPRS既支持大量數據偶爾的傳輸，又支持突發式數據間歇的傳輸。
3.2 雲服務與雲計算技術
采集到的數據經處理後通過GPRS網絡，傳到雲服務器端，再通過雲技術將數據傳送到上位機和移動終端。
雲計算是基於互聯網的相關服務的增加、使shi用yong和he交jiao付fu模mo式shi，通tong常chang涉she及ji通tong過guo互hu聯lian網wang來lai提ti供gong動dong態tai易yi擴kuo展zhan且qie經jing常chang是shi虛xu擬ni化hua的de資zi源yuan。可ke以yi把ba企qi業ye的de數shu據ju中zhong心xin和he應ying用yong部bu署shu在zai公gong有you雲yun上shang，減jian少shao企qi業ye一yi次ci投tou入ru和he運yun維wei費fei用yong。
3.3 移動終端應用技術
移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)是(shi)一(yi)場(chang)偉(wei)大(da)的(de)工(gong)業(ye)變(bian)革(ge)。設(she)備(bei)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)發(fa)展(zhan)使(shi)移(yi)動(dong)設(she)備(bei)變(bian)成(cheng)了(le)拿(na)在(zai)手(shou)上(shang)的(de)電(dian)腦(nao)，使(shi)無(wu)線(xian)替(ti)代(dai)了(le)有(you)線(xian)，使(shi)手(shou)機(ji)替(ti)代(dai)了(le)電(dian)腦(nao)。與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)模(mo)擬(ni)監(jian)控(kong)、數字監控和有線網絡監控對比，無線網絡監控完全是一場技術變革。無線網絡監控係統采用了全新的移動通信技術，例如Wi-Fi、3G或4G網絡，進行監控數據的傳輸。人們可將多個監控地點的情況進行彙總，在一台手機上就可以隨時隨地查看。
從(cong)目(mu)前(qian)的(de)發(fa)展(zhan)來(lai)看(kan)，受(shou)益(yi)於(yu)多(duo)方(fang)麵(mian)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)，移(yi)動(dong)監(jian)控(kong)的(de)發(fa)展(zhan)日(ri)趨(qu)成(cheng)熟(shu)，其(qi)中(zhong)移(yi)動(dong)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)的(de)升(sheng)級(ji)是(shi)遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)發(fa)展(zhan)的(de)兩(liang)個(ge)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。如(ru)今(jin)，個(ge)人(ren)手(shou)機(ji)和(he)平(ping)板(ban)電(dian)腦(nao)已(yi)經(jing)可(ke)以(yi)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)個(ge)拿(na)在(zai)手(shou)中(zhong)的(de)個(ge)人(ren)電(dian)腦(nao)了(le)，從(cong)單(dan)核(he)到(dao)雙(shuang)核(he)，再(zai)到(dao)多(duo)核(he)的(de)CPU的升級，運行內存RAM不斷地增加，移動終端的運行速度不斷提高。更為可貴的是，移動終端產品還在不斷完善，智能化的移動設備性能也越來越強大。
移動終端也就是客戶端，是基於Android或iOS係xi統tong的de安an裝zhuang在zai手shou機ji或huo是shi其qi他ta移yi動dong設she備bei上shang的de嵌qian入ru式shi軟ruan件jian，擁yong有you這zhe個ge軟ruan件jian的de移yi動dong產chan品pin稱cheng之zhi為wei移yi動dong終zhong端duan，這zhe裏li也ye稱cheng為wei客ke戶hu端duan。這zhe個ge軟ruan件jian主zhu要yao由you數shu據ju接jie收shou、網絡通信、數據解析和雲台控製等四個部分組成。
4基於雲服務的變電站監測係統應用實例
內蒙古呼和浩特三聯化工廠是呼和浩特市用電量較大的重要用戶，我們為其35KV變電站開發了一套監測係統，用來給呼和浩特供電局提供實時監測服務。監測係統的實現方案如圖2所示，數據采集係統的硬件配置如圖3所示，移動終端的監測界麵如圖4所示。
圖2 三聯化工廠35KV變電站監測係統的實現方案
圖3數據采集係統的硬件配置
圖4 移動終端的監測界麵
通訊管理機從三聯化工35KV變電站一次係統中讀取數據，無線溫度監測儀測量電纜A、B、C相電流。將數據傳輸到可編程控製器RPC2107N模塊，可編程控製器把接收到的電壓、電流、頻率等非開關量和開關量數據進行處理，將數據通過GPRS模塊將數據傳輸到阿裏雲，PC端和手機端可以通過相應軟件從阿裏雲服務器中獲取相關數據，對用戶係統狀態進行監控。
PC端軟件或者手機APP通過無線溫度監測儀實時顯示電纜溫度，無線溫度傳感器Wtem751測量A、B、C相電纜溫度，通過ZigBee通訊將測量溫度傳輸給無線溫度監測儀Aptem200，無線溫度監測儀實時顯示各相電纜溫度，同時將溫度數據傳輸到阿裏雲，手機端和PC端能夠隨時查看各相電纜溫度狀態。
手機端和PCduankehuduanjianggexiangdianlanwendushengchenglishiquxian，yonghukeyitongguowenduquxianguanchaguoquyiduanshijianneidianlanwendubianhuazhuangtai，tongshikeyizhakanmouyishijiandiandianlanwenduzhuangtai。wenduchuanganqidebuzhirutu5所示，溫度監控參數如圖6所示，溫度監控曲線如圖7所示。
圖5溫度傳感器的布置 圖6溫度監控參數
圖7溫度監控曲線
5 結論
變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)是(shi)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)運(yun)行(xing)的(de)重(zhong)要(yao)保(bao)證(zheng)，變(bian)電(dian)站(zhan)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)核(he)心(xin)是(shi)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)，計(ji)算(suan)機(ji)及(ji)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)於(yu)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)後(hou)，變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)有(you)了(le)極(ji)大(da)的(de)提(ti)高(gao)。計(ji)算(suan)機(ji)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)深(shen)刻(ke)改(gai)變(bian)了(le)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)管(guan)理(li)模(mo)式(shi)，為(wei)變(bian)電(dian)站(zhan)實(shi)現(xian)無(wu)人(ren)值(zhi)班(ban)奠(dian)定(ding)了(le)良(liang)好(hao)的(de)基(ji)礎(chu)。變(bian)電(dian)站(zhan)計(ji)算(suan)機(ji)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)是(shi)以(yi)計(ji)算(suan)機(ji)和(he)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)為(wei)核(he)心(xin)，計(ji)算(suan)機(ji)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)集(ji)變(bian)電(dian)站(zhan)控(kong)製(zhi)、測量和監視於一體。
變電站監測係統投入使用後，可以24小xiao時shi不bu間jian斷duan地di監jian控kong變bian電dian站zhan，不bu需xu要yao工gong作zuo人ren員yuan定ding期qi巡xun視shi，節jie省sheng了le人ren力li資zi源yuan，減jian輕qing了le勞lao動dong強qiang度du。用yong戶hu側ce配pei電dian網wang監jian控kong係xi統tong投tou入ru使shi用yong後hou，實shi現xian了le監jian控kong中zhong心xin和he手shou機ji客ke戶hu端duan的de測ce量liang、顯示、控製等功能的一體化，使工作人員對變電站的運行狀況一目了然，工作效率大大提高。這種方便、快捷、有(you)效(xiao)的(de)監(jian)控(kong)手(shou)段(duan)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)變(bian)電(dian)站(zhan)的(de)工(gong)作(zuo)可(ke)靠(kao)性(xing)。用(yong)戶(hu)側(ce)配(pei)電(dian)網(wang)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)投(tou)入(ru)使(shi)用(yong)後(hou)，會(hui)大(da)大(da)提(ti)高(gao)供(gong)電(dian)的(de)質(zhi)量(liang)，進(jin)而(er)會(hui)帶(dai)來(lai)較(jiao)高(gao)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。
參考文獻
- [1] 高翔編著．智能變電站技術[M]．北京：中國電力出版社，2012．
- [2] 林為民，郭經紅，吳軍民等著．雲計算與物聯網技術在電力係統中的應用[M]．北京：中國電力出版社，2013．
- [3] RPC2000係列可編程控製器硬件手冊[M]．北京藍普鋒科技有限公司，2016．
- [4] RPC2000係列可編程控製器軟件手冊[M]．北京藍普鋒科技有限公司，2016．
- [5] RPC2000係列可編程控製器指令手冊[M]．北京藍普鋒科技有限公司，2016．
|
