喬燕

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的智能化建設(shè)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。信息化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，給電力調(diào)度工作帶來(lái)了許多新的機(jī)遇，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托的電力調(diào)度數(shù)據(jù)局網(wǎng)承載著大量關(guān)鍵信息的交互任務(wù)，也使得電力調(diào)度工作呈現(xiàn)出系統(tǒng)集成、廣域傳輸?shù)忍匦?，?duì)于電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全提出了更高的要求。本文結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，對(duì)電力調(diào)度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，希望能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于電力調(diào)度的有效管控，保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：基于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù);電力調(diào)度;探究

1總體架構(gòu)

系統(tǒng)分為感知層、傳輸層和應(yīng)用層，感知層以ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)為主，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站主控機(jī)箱以及區(qū)域用電數(shù)據(jù)的采集;傳輸層包括了嵌入式網(wǎng)關(guān)和對(duì)應(yīng)的TCP/IP通信模塊，可以將感知層采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，傳輸?shù)椒?wù)器;應(yīng)用層則包括服務(wù)器和客戶(hù)端，采用C/S架構(gòu)，可以為供電監(jiān)管人員提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)與管理服務(wù)。在系統(tǒng)中，感知層硬件包括了變電站主控機(jī)箱、區(qū)域用電負(fù)荷傳感器以及繼電器組，節(jié)點(diǎn)全部采用基于ZigBee的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，在保證可靠傳輸?shù)耐瑫r(shí)，也可以降低功耗。傳輸層和應(yīng)用層之間的通信是建立在TCP/IP通信協(xié)議上，通過(guò)傳輸層的嵌入式網(wǎng)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于終端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的采集，然后經(jīng)TCP完成與服務(wù)器的連接，并將采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。在遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)中，選擇云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，搭建完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后通過(guò)C/S模型，為電力工作人員提供必要的數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力調(diào)度的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)置

1、Zigbee網(wǎng)路設(shè)置。由于考慮到感知層單個(gè)數(shù)據(jù)收集點(diǎn)數(shù)據(jù)流量并不大，所以感知層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)果采用能耗低，組建能力強(qiáng)的ZigBee網(wǎng)路模式。通過(guò)在ZigBee協(xié)調(diào)器中對(duì)Modbus主站的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和手機(jī)，完成了ZigBee網(wǎng)絡(luò)收集數(shù)據(jù)和控制命令傳遞的有效性。2、變電站主控機(jī)箱的設(shè)置。變電站主變機(jī)箱的設(shè)置是必須的，主變機(jī)箱相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)傳輸、指令傳導(dǎo)的核心大腦。主變機(jī)箱的設(shè)立能夠讓電網(wǎng)的電力調(diào)動(dòng)工作更具有靈活性、規(guī)范性、智能性。通過(guò)人工智能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，還能夠代替部分員工進(jìn)行電網(wǎng)指令下達(dá)。在主控機(jī)箱中，由于考慮到主控機(jī)箱需要對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行控制，所以在主控機(jī)箱系統(tǒng)中設(shè)有傳感器模擬量輸出模塊、微型控制系統(tǒng)、串口通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等等，以維持主變機(jī)箱的智能性。微處理器是主變機(jī)箱的核心大腦，通過(guò)微處理器能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)量的輸入以及模擬量的輸入輸出，對(duì)外可以通過(guò)USART端口實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交流，對(duì)內(nèi)可以通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的操控。3、模擬量輸入模塊。在電網(wǎng)控制設(shè)備中，網(wǎng)絡(luò)中的電壓往往都是10kV以上的，對(duì)于輸入模塊的0-3.3V的電壓要求，不許通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入模塊來(lái)保證模擬量輸入模塊的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果電路中的電壓超過(guò)了10V，很容易對(duì)模擬量輸入模塊造成不可逆的影響。為了考慮模擬量輸入模塊的安全性，擬采用多路選擇開(kāi)關(guān)，通過(guò)設(shè)立獨(dú)立模擬器輸入模塊的方式來(lái)確保輸入模塊的安全。4、開(kāi)關(guān)量輸入模塊。由于輸電網(wǎng)絡(luò)中，電壓動(dòng)輒就是10kV，甚至上百千伏，為了確保輸入模塊的正常工作，必須設(shè)立開(kāi)關(guān)量輸入模塊來(lái)確保設(shè)備的正常運(yùn)行。光電耦合器的使用能夠很好地滿足輸入模塊對(duì)電路的要求。開(kāi)關(guān)輸入模塊還可以與服務(wù)器的主控系統(tǒng)進(jìn)行連接，如果開(kāi)關(guān)模塊檢測(cè)到電路開(kāi)關(guān)的信號(hào)變化，能夠自動(dòng)按照設(shè)定程序進(jìn)行耦合開(kāi)閉，也能夠通過(guò)主控系統(tǒng)的直接指令來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)耦合器進(jìn)行操作。5、嵌入式網(wǎng)關(guān)。通過(guò)嵌入式網(wǎng)關(guān)的使用，能夠在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)多線程化技術(shù)的應(yīng)用，讓網(wǎng)絡(luò)的傳輸和處理能力更上一層樓。為了考慮到信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，擬采用兩條獨(dú)立、互不干擾的通信線程。平時(shí)兩條線程一起工作，能夠加快數(shù)據(jù)傳輸和處理的效率，如果其中一條線路出現(xiàn)問(wèn)題，另外一條也能夠起到臨時(shí)應(yīng)急的作用。6、ZigBee協(xié)調(diào)器。ZigBee協(xié)調(diào)器的使用，能夠讓相關(guān)工作人員更好地對(duì)基層數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，通過(guò)從整體架構(gòu)上考慮，通過(guò)定時(shí)器和事件的設(shè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、智能化的管理。

3遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)

遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)主要由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)和智能電網(wǎng)平臺(tái)程序組成，其中服務(wù)器是遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的核心，是供電監(jiān)管人員和設(shè)備的橋梁。

3.1數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集到的起重機(jī)狀態(tài)信息和環(huán)境信息進(jìn)行存儲(chǔ)和維護(hù)，并向客戶(hù)端程序提供連接接口，以便于向客戶(hù)提供數(shù)據(jù)查詢(xún)和分析服務(wù)。由于SQLServer成本較低且數(shù)據(jù)庫(kù)的可恢復(fù)性更好[16]，因此本系統(tǒng)選擇SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2服務(wù)器

服務(wù)器軟件主要負(fù)責(zé)嵌入式網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)的接收和校驗(yàn)，當(dāng)服務(wù)器接收到終端網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理后，一方面通過(guò)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至云端的SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)，另一方面提供智能電網(wǎng)平臺(tái)連接，向智能電網(wǎng)平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)前實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與此同時(shí)時(shí)刻準(zhǔn)備接受來(lái)自變電站的反饋信息，進(jìn)而對(duì)嵌入式網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制命令。為實(shí)現(xiàn)各區(qū)域變電站同時(shí)連接，服務(wù)器程序使用線程池和完成端口模型，該模型解決了并行線程過(guò)多導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低的問(wèn)題，能夠充分利用Windows內(nèi)核進(jìn)行I/O調(diào)度，大大提升應(yīng)用程序并發(fā)處理能力，通過(guò)通知隊(duì)列將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送至各個(gè)客戶(hù)端，即使很多所變電站同時(shí)連接也可保持服務(wù)器程序的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3智能電網(wǎng)平臺(tái)

智能電網(wǎng)平臺(tái)軟件基于MFC單文檔程序設(shè)計(jì)，為保證智能電網(wǎng)平臺(tái)與服務(wù)器連接的可靠性，本系統(tǒng)采用TCP連接。本文智能電網(wǎng)平臺(tái)軟件既可接收由服務(wù)器發(fā)來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可連接云端的SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行歷史記錄查詢(xún)。同時(shí)，客戶(hù)端軟件也可向服務(wù)器發(fā)出對(duì)終端網(wǎng)絡(luò)的控制信息，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度遠(yuǎn)程控制。

結(jié)語(yǔ)

文中通過(guò)構(gòu)建了感知層、傳輸層和應(yīng)用層三層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器和客戶(hù)端之間的信息交換。利用ZigBee[17-18]協(xié)調(diào)器模擬Modbus主站變電站傳感器、繼電器傳感器和用電負(fù)載傳感器，并通過(guò)嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了與云服務(wù)器的TCP/IP通信。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的傳感器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸性能測(cè)試中，電壓傳感器的ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸達(dá)到5bps/Hz以上時(shí)，IR工作模式優(yōu)于1bxNt模式;而對(duì)于功率傳感器而言，只有ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸達(dá)到10bps/Hz以上時(shí)，IR工作模式才能優(yōu)于1bxNt模式。模擬驗(yàn)證了協(xié)調(diào)器的ZigBee網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控傳輸數(shù)據(jù)幀封裝正確，且整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試運(yùn)行穩(wěn)定。本研究設(shè)計(jì)的電力調(diào)度的遠(yuǎn)程控制對(duì)區(qū)域內(nèi)的電力配給具有一定的參考和應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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