基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電站無線數(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

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電站無線數(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)成為近年來又一革新性的技術(shù)，已經(jīng)運用于智能家居、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)。變電站是整個電力網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)節(jié)點，也是物聯(lián)網(wǎng)無線傳感技術(shù)得以充分施展之地。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，詳細設(shè)計了無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體設(shè)計方案，并與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)做了全方位對比。

物聯(lián)網(wǎng)；無線傳感技術(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)對物理世界進行感知識別，以及智能控制技術(shù)對物理世界進行控制調(diào)節(jié)。通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將現(xiàn)實的物理世界連接起來，實現(xiàn)感知數(shù)據(jù)與控制信息的遠程傳輸。通過網(wǎng)絡(luò)互連，實現(xiàn)了人與物之間的信息交互和連接，達到了人對物的遠程實時監(jiān)測控制的目的。

電力系統(tǒng)正向著智能化、大容量、大電壓方向發(fā)展以及無人值守模式的推廣，保障電氣設(shè)備的安全運行越來越重要[1]。變電站中高壓柜能否正?？煽康倪\行直接影響了整個電力系統(tǒng)的運營質(zhì)量，因此將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入以完成對高壓開關(guān)柜內(nèi)溫度實時遠程監(jiān)控與預(yù)警。變電站無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能實時監(jiān)測每一個開關(guān)柜中的環(huán)境溫度，并能精確掌控故障地點，對電力系統(tǒng)的安全運行、智能化發(fā)展起著重要作用，是智能電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)中不可或缺的部分。

2 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體設(shè)計方案

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)展的一個重要趨勢。智能電站系統(tǒng)通常需要采用先進嵌入式技術(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，通過各種輔助設(shè)備完成對變電站動力、環(huán)境數(shù)據(jù)的智能監(jiān)測、智能分析、智能報警功能。組建管理控制模塊、PMS、系統(tǒng)的信息接入，并實現(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、大運行、大檢修提供服務(wù)，也為無人化管理系統(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。通過各種通信方式完成數(shù)據(jù)的遠程傳輸，實現(xiàn)變電站輔助系統(tǒng)向的數(shù)據(jù)化，信息化、互動化、大規(guī)?；霓D(zhuǎn)變。

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

在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計構(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。其中感知層通過各種傳感設(shè)備如溫度傳感、濕度傳感、電流壓檢測等等感知器件獲取現(xiàn)場相關(guān)數(shù)據(jù)；感知層是實現(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，通過各種遠程通信網(wǎng)絡(luò)將感知層采集的各種信息數(shù)據(jù)進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、分析、處理，針對實際應(yīng)用為用戶提供個性化服務(wù)。

基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遵循了物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)，同時結(jié)合了變電站的業(yè)務(wù)特點，將物聯(lián)網(wǎng)有機的融合到變電系統(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)的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

感知層由無線溫度傳感器和數(shù)據(jù)匯總網(wǎng)關(guān)組成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)短距離多節(jié)點無線檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

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

應(yīng)用層完成數(shù)據(jù)庫存儲、實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、對于危險狀況聯(lián)動預(yù)警等功能。同時，利用現(xiàn)代移動互聯(lián)技術(shù)除實現(xiàn)PC端遠程網(wǎng)絡(luò)訪問外，還可實現(xiàn)移動平臺的遠程數(shù)據(jù)訪問功能。

系統(tǒng)通過測溫終端連接多個溫度傳感器件，分別檢測各高壓開關(guān)柜內(nèi)溫度。測溫終端在通過RS-484，CAN總線等現(xiàn)場總線與上位機通信，將各個高壓開關(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，并通過客戶端程序界面顯示數(shù)據(jù)內(nèi)容。從而實現(xiàn)對各個檢測點的數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析、預(yù)警等功能。

本文基于變電站開關(guān)柜溫度采集控制系統(tǒng)的實際需求，構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站開關(guān)柜無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相對比，實現(xiàn)的大范圍、遠距離、多節(jié)點的數(shù)據(jù)采集，是智能電網(wǎng)未來發(fā)展的一個重要方向。

[1] 錢忠祥.高壓開關(guān)柜內(nèi)接頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[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.檔案時空[J].電力系統(tǒng)及其自動化．2012,34(3):67-70.