趙云龍

牡丹江師范學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157011

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電站無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

趙云龍

牡丹江師范學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157011

物聯(lián)網(wǎng)成為近年來(lái)又一革新性的技術(shù)，已經(jīng)運(yùn)用于智能家居、智能交通、智能醫(yī)療等行業(yè)，這其中也包括智能電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。變電站是整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)，也是物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳感技術(shù)得以充分施展之地。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案，并與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)做了全方位對(duì)比。

物聯(lián)網(wǎng)；無(wú)線傳感技術(shù)；智能變電站

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與嵌入式技術(shù)的綜合，它利用嵌入技術(shù)中傳感技術(shù)對(duì)物理世界進(jìn)行感知識(shí)別，以及智能控制技術(shù)對(duì)物理世界進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)的物理世界連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)與控制信息的遠(yuǎn)程傳輸。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連，實(shí)現(xiàn)了人與物之間的信息交互和連接，達(dá)到了人對(duì)物的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制的目的。

電力系統(tǒng)正向著智能化、大容量、大電壓方向發(fā)展以及無(wú)人值守模式的推廣，保障電氣設(shè)備的安全運(yùn)行越來(lái)越重要[1]。變電站中高壓柜能否正?？煽康倪\(yùn)行直接影響了整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，因此將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入以完成對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)警。變電站無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一個(gè)開(kāi)關(guān)柜中的環(huán)境溫度，并能精確掌控故障地點(diǎn)，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、智能化發(fā)展起著重要作用，是智能電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中不可或缺的部分。

2 無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

2.1 現(xiàn)有的智能電站系統(tǒng)研究

變電站智能化是如今變電站發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。智能電站系統(tǒng)通常需要采用先進(jìn)嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、可視化控制技術(shù)等，通過(guò)各種輔助設(shè)備完成對(duì)變電站動(dòng)力、環(huán)境數(shù)據(jù)的智能監(jiān)測(cè)、智能分析、智能報(bào)警功能。組建管理控制模塊、PMS、系統(tǒng)的信息接入，并實(shí)現(xiàn)可視化的展示界面。為變電站的檢修工作提供了重要的參考數(shù)據(jù)，為智能電網(wǎng)的資產(chǎn)全壽命周期管理、大運(yùn)行、大檢修提供服務(wù)，也為無(wú)人化管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)支持。

變電站智能輔助系統(tǒng)是在基本變電站體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)到智能變電站的三層結(jié)構(gòu)中。通過(guò)各種通信方式完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)變電站輔助系統(tǒng)向的數(shù)據(jù)化，信息化、互動(dòng)化、大規(guī)?；霓D(zhuǎn)變。

2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)構(gòu)架中，有三層模型結(jié)構(gòu)[3]：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中感知層通過(guò)各種傳感設(shè)備如溫度傳感、濕度傳感、電流壓檢測(cè)等等感知器件獲取現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)；感知層是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架的基礎(chǔ)；網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的精髓所在，通過(guò)各種遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)將感知層采集的各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍的連接傳輸；應(yīng)用層則完成采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、處理，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用為用戶提供個(gè)性化服務(wù)。

基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遵循了物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)，同時(shí)結(jié)合了變電站的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，將物聯(lián)網(wǎng)有機(jī)的融合到變電系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。

圖2-1 基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

感知層由無(wú)線溫度傳感器和數(shù)據(jù)匯總網(wǎng)關(guān)組成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)短距離多節(jié)點(diǎn)無(wú)線檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)層主要通過(guò)目前無(wú)線抄表系統(tǒng)常用的GPRS通信方式將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。

應(yīng)用層完成數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、對(duì)于危險(xiǎn)狀況聯(lián)動(dòng)預(yù)警等功能。同時(shí)，利用現(xiàn)代移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)除實(shí)現(xiàn)PC端遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)外，還可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能。

系統(tǒng)通過(guò)測(cè)溫終端連接多個(gè)溫度傳感器件，分別檢測(cè)各高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度。測(cè)溫終端在通過(guò)RS-484，CAN總線等現(xiàn)場(chǎng)總線與上位機(jī)通信，將各個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜溫度數(shù)據(jù)上傳給服務(wù)器，并由服務(wù)器完成數(shù)據(jù)分析、處理、存儲(chǔ)，并通過(guò)客戶端程序界面顯示數(shù)據(jù)內(nèi)容。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析、預(yù)警等功能。

本文基于變電站開(kāi)關(guān)柜溫度采集控制系統(tǒng)的實(shí)際需求，構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站開(kāi)關(guān)柜無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相對(duì)比，實(shí)現(xiàn)的大范圍、遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，是智能電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

[1] 錢(qián)忠祥.高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)接頭溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].儀表技術(shù)與傳感器2007．

[2]方景輝，徐偉明，珠峰.基于物聯(lián)網(wǎng)與三維可視化技術(shù)的變電站智能輔助控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.檔案時(shí)空[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化．2012,34(3):67-70.