基于遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的電力調(diào)度探究

喬燕

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會的發(fā)展，我國的智能化建設(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?，對于電力調(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的無線網(wǎng)絡(luò)，在保證可靠傳輸?shù)耐瑫r，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，通過傳輸層的嵌入式網(wǎng)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)對于終端網(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。在遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺中，選擇云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，搭建完善的數(shù)據(jù)庫，然后通過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。通過在ZigBee協(xié)調(diào)器中對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)動工作更具有靈活性、規(guī)范性、智能性。通過人工智能技術(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，通過微處理器能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)量的輸入以及模擬量的輸入輸出，對外可以通過USART端口實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交流，對內(nèi)可以通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對電網(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，對于輸入模塊的0-3.3V的電壓要求，不許通過開關(guān)量輸入模塊來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了10V，很容易對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，擬采用多路選擇開關(guān)，通過設(shè)立獨(dú)立模擬器輸入模塊的方式來確保輸入模塊的安全。4、開關(guān)量輸入模塊。由于輸電網(wǎng)絡(luò)中，電壓動輒就是10kV，甚至上百千伏，為了確保輸入模塊的正常工作，必須設(shè)立開關(guān)量輸入模塊來確保設(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電路的要求。開關(guān)輸入模塊還可以與服務(wù)器的主控系統(tǒng)進(jìn)行連接，如果開關(guān)模塊檢測到電路開關(guān)的信號變化，能夠自動按照設(shè)定程序進(jìn)行耦合開閉，也能夠通過主控系統(tǒng)的直接指令來對開關(guān)耦合器進(jìn)行操作。5、嵌入式網(wǎng)關(guān)。通過嵌入式網(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)問題，另外一條也能夠起到臨時應(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)工作人員更好地對基層數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，通過從整體架構(gòu)上考慮，通過定時器和事件的設(shè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、智能化的管理。

3遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺

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

3.1數(shù)據(jù)庫

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

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)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理后，一方面通過將數(shù)據(jù)存儲至云端的SQLServer數(shù)據(jù)庫，另一方面提供智能電網(wǎng)平臺連接，向智能電網(wǎng)平臺轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)前實(shí)時數(shù)據(jù)，與此同時時刻準(zhǔn)備接受來自變電站的反饋信息，進(jìn)而對嵌入式網(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多導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低的問題，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，通過通知隊(duì)列將實(shí)時數(shù)據(jù)發(fā)送至各個客戶端，即使很多所變電站同時連接也可保持服務(wù)器程序的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3智能電網(wǎng)平臺

智能電網(wǎng)平臺軟件基于MFC單文檔程序設(shè)計(jì)，為保證智能電網(wǎng)平臺與服務(wù)器連接的可靠性，本系統(tǒng)采用TCP連接。本文智能電網(wǎng)平臺軟件既可接收由服務(wù)器發(fā)來的實(shí)時數(shù)據(jù)，也可連接云端的SQLServer數(shù)據(jù)庫進(jìn)行歷史記錄查詢。同時，客戶端軟件也可向服務(wù)器發(fā)出對終端網(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

文中通過構(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，并通過嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了與云服務(wù)器的TCP/IP通信。對整個系統(tǒng)中的傳感器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸性能測試中，電壓傳感器的ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸達(dá)到5bps/Hz以上時，IR工作模式優(yōu)于1bxNt模式;而對于功率傳感器而言，只有ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸達(dá)到10bps/Hz以上時，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，且整個系統(tǒng)測試運(yùn)行穩(wěn)定。本研究設(shè)計(jì)的電力調(diào)度的遠(yuǎn)程控制對區(qū)域內(nèi)的電力配給具有一定的參考和應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]曹軍威，萬宇鑫，涂國煜，等.智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2013，36（1）：143-167.

[2]宋亞奇，周國亮，朱永利.智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013（4）：927-935.

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