電力負荷遠程監控系統

王玨

摘要：目前我國的電力系統已經逐漸智能化，在進入了“互聯網+”時代后，物聯網技術已經得到了充分的發展和應用，但是因為新能源的開發使得太陽能、風能這類新能源開始并網，這也為電網的運行帶來一定的負擔。為了能夠加強電網的安全與穩定，需要對電力負荷進行遠程監控。本文以OneNet平臺為基礎，探討電力負荷的遠程監測系統設計要點。

關鍵字：電力負荷;OneNet平臺;遠程監控系統

1、前言

電力資源在我國的經濟、社會與科技發展中占有非常重要的地位，并且其需求增長也在逐年提高，而傳統單一的供電模式已經逐漸不適合我國電網的發展，為了保證電能能夠具備一定的利用率，并加強對電網工程周邊環境的保護，還需要加強分布式能源的應用。為了保證電能質量，需要針對分布式電源并網研發出電力負荷遠程監控系統，促進分布式電源的普及和發展。

2、電力負荷檢測技術的發展

2.1現狀

國外對于電力負荷檢測技術的研究較早，并且取得了一些成果，而我國雖然起步較晚，但是也取得了較大的進步。可以說，目前的電力負荷遠程監控系統開始從早期的功能較為簡單、通信方式單一而逐漸趨向于智能、小型、多功能的方向發展[1]。

2.2物聯網技術

我國的物聯網產業已經有了一段時間的發展，而物聯網技術的本質就在于通過射頻識別等一系列信息傳感設備與互聯網相連，從而達到效率更高、更加智能化的管理。在電力負荷檢測技術中，可以采取先進的物聯網技術，對各項數據完成存儲、云計算、大數據分析等任務，并且保證各項數據的安全加密。本文通過OneNet平臺，以面向對象和模塊化的方式來搭建起電力監控框架，實現電力負荷遠程監控的功能，確保其更加高效和可靠安全。

3、系統的總體設計

3.1電力負荷監測系統的技術指標

根據我國電力工程的實際需要，需要對供電電壓、供電電流、電網頻率、三相電壓相角與相角對稱性、負荷功率、功率因數、電能計算等指標進行設計[2]。

3.2物聯網技術的使用

物聯網技術是基于傳統電信網和互聯網等信息的載體，其具備將普通對象設備化、自治終端互聯化、普適服務智能化的基本功能，而物聯網則包括網絡層、感知層和應用層。在電力系統中的物聯網應用首先要做到輸變電的監測，要能夠實時的對設備在線狀態進行監測，確保能夠實時發現漏洞和進行電器設備的更換。其次則是要進行配用電進行管理，是專門為用戶節省電能的監測技術，而其與傳統配用電管理最大的區別就在于電表的智能化，這種集成計算機技術、通信技術的電表可以自動計量計費、數據傳輸、過載、電源管理等，達到整個電力系統的有效監控。最后則是實時電力調度和電網安全方面。前者也可也稱為智能調度，是通過物聯網的信息共享與集成，使得多個子系統能夠有效結合，做到電力實時調度。后者則是依賴于傳感器網絡，在電網的建設、生產、監控方面發揮著巨大的保護作用，在一定的傳感效率下確保設備的安全與電力的穩定。

3.3系統的總結構要求

對電力負荷遠程監控系統的要求在于五點，也就是經濟性要求、管理性要求、檢測性要求、監控方式、可靠性要求五點。簡而言之，就是需要在保證成本的情況下對電力系統進行維護和管理，并通過多種多樣的監控方式來保證監測的數據能夠全面和準確，并最終提高電力負荷遠程監控系統的運行可靠性。

4、基于OneNet平臺的電力負荷監控系統

4.1監控系統結構概述

本文基于OneNet平臺來設計電力負荷監控系統，將電力負荷遠程監控系統分為三個部分，即分別是電力監測終端、OneNet平臺和檢測中心。電力監測終端則是對設備的運行狀態信息進行采集，并通過一定的網絡來將監測到的數據上傳到OneNet平臺中。而平臺中含有多個硬、軟件接口，也適配各種的網絡環境與協議類型，提供更加高性能的免費云端服務，達到更好的存儲、處理和分析功能。OneNet就是中國移動所屬的一項免費物聯網云平臺。監測中心采取的是B/S架構網絡管理模式，可以保證多用戶使用，而用戶僅通過計算機、平板、智能手機來對設備運行狀態進行監測。

4.2系統的可行性分析

電力監測終端需要采取高精度電壓和電流互感器，并且采取專用的三相電能采集芯片，確保在電力負荷參數檢測中的精度，通過對各項電力設備進行全面的采集與監測，從而滿足大部分用戶的實際需求。通過OneNet平臺和STM32高性能處理芯片來對數據進行更快速、高效和精確的處理，并確保電力監測終端的穩定，使得電力負荷遠程監控系統能夠更加靈活穩定。

4.3電力負荷遠程監控系統的硬件設計

本文以OneNet平臺為基礎，而監測終端則可以采用STM32F103VCT6微控制器為核心，在此終端中，包含有以下多個結構。STM32F103VCT6微處理器中，其工作頻率為72MHz，并且在芯片內部有USART串口、SPI接口等功能，這對于外部模塊的調用十分方便，也能夠有效的減小硬件電路的設計難度。另外，該芯片的處理速度較快，在處理、分類等方面都有著很高的效率。其次是電力負荷參數的計量采集模塊以及WIFI無線模塊，前者是需要能夠對基波、諧波等模式下的電流、電壓、功率、功率因數、頻率等進行測量，后者則是聯系起來監測終端和監測中心，使測量到的各項參數能夠充分的上傳到OneNet平臺中。最后則是觸屏顯示模塊、GPS定位模塊、電源三個部門。觸屏顯示模塊通過一定的串行通訊接口與微處理器相連接，并通過觸控屏幕來達到人機交互，最終實現電力監測工作中對于電力參數的有效控制。GPS定位模塊和電源則分別是是實現對監測終端的定位以及為電力負荷遠程監控系統提供電能。

4.4電力負荷遠程監控系統的軟件設計

軟件設計可以視操作人員的使用情況來選擇相應的開發環境。本文采用Keil uVison4開發環境和C語言，其主要就是對各類信號數據進行有效的采集、分類和處理。通過軟件來對GPS位置參數來進行讀取，并將得到的各項電能參數和位置信息顯示到觸屏模塊，而在顯示的同時也將這些數據上傳到物聯網云平臺中，方便用戶實現遠程的監測與校表等功能。

4.5軟件的抗干擾設計

為了能夠加強系統的穩定性，需要進行軟件的抗干擾設計，因為軟件設計要比硬件設計靈活許多，所以很多的電力負荷遠程監控系統都采用的是軟件抗干擾技術，本文也采用該模式。在應用軟件抗干擾設計中，需要在恢復默認狀態后對微處理器芯片的各個外設功能進行初始化設定，并采用軟件濾波技術來對一些存在嚴重干擾的端口進行延時消抖，從而確保端口信號的正常和穩定。最后則是要在軟件運行的過程中加強監控程序的運行，確保程序能夠按照既定軌道運行，防止其跑飛。一旦出現異常情況則及時進行中斷復位工作，自動回復正常的運作模式。

4.6 OneNet平臺的應用

OneNet平臺是中國移動開發的物聯網平臺，其更加注重系統本身的應用，擁有電信級設備集群，設備接入快、開發難度低，并且由于API接口開放所以可以快速的生成應用，也能夠支持多個語言的開發環境。OneNet的數據管理、數據服務、數據分析和數據挖掘功能都是國內首屈一指的，開發設計人員只需要對自身的產品進行關注即可，所以開發周期也大大縮短。

5、結束語

綜上所述，本文探討電力負荷遠程監控系統的設計，分析了以OneNet平臺為基礎，對硬件、軟件、保護進行了分析，并簡單的介紹了OneNet平臺的具體應用。可以說，為了能夠加強分布式能源的應用，電力負荷遠程監控工作的創新和優化勢在必行。

參考文獻

[1]宋祥民. 基于OneNet平臺的電力負荷監測系統的研究[D].山東科技大學，2018.

[2]黃石. 智能供配電系統經濟運行技術研究[D].中國地質大學（北京），2017.