基于遠程監控技術的電力調度探究

喬燕

摘要：現階段，隨著社會的發展，我國的智能化建設的發展也突飛猛進。信息化技術的發展和進步，給電力調度工作帶來了許多新的機遇，以互聯網技術為依托的電力調度數據局網承載著大量關鍵信息的交互任務，也使得電力調度工作呈現出系統集成、廣域傳輸等特性，對于電力調度網絡的運行安全提出了更高的要求。本文結合遠程監控技術，對電力調度遠程監控系統進行了設計，希望能夠實現對于電力調度的有效管控，保障電力系統的運行安全。

關鍵詞：基于遠程監控技術;電力調度;探究

1總體架構

系統分為感知層、傳輸層和應用層，感知層以ZigBee傳感器網絡為主，可以實現對變電站主控機箱以及區域用電數據的采集;傳輸層包括了嵌入式網關和對應的TCP/IP通信模塊，可以將感知層采集到的數據進行處理后，傳輸到服務器;應用層則包括服務器和客戶端，采用C/S架構，可以為供電監管人員提供相應的數據訪問與管理服務。在系統中，感知層硬件包括了變電站主控機箱、區域用電負荷傳感器以及繼電器組，節點全部采用基于ZigBee的無線網絡，在保證可靠傳輸的同時，也可以降低功耗。傳輸層和應用層之間的通信是建立在TCP/IP通信協議上，通過傳輸層的嵌入式網關，可以實現對于終端網絡數據的采集，然后經TCP完成與服務器的連接，并將采集到的數據信息傳輸到遠程監控平臺。在遠程監控平臺中，選擇云服務器進行數據存儲，搭建完善的數據庫，然后通過C/S模型，為電力工作人員提供必要的數據支持，實現對電力調度的遠程監控。

2智能網關的設置

1、Zigbee網路設置。由于考慮到感知層單個數據收集點數據流量并不大，所以感知層的網絡拓撲結果采用能耗低，組建能力強的ZigBee網路模式。通過在ZigBee協調器中對Modbus主站的數據進行模擬和手機，完成了ZigBee網絡收集數據和控制命令傳遞的有效性。2、變電站主控機箱的設置。變電站主變機箱的設置是必須的，主變機箱相當于現場數據收集、數據傳輸、指令傳導的核心大腦。主變機箱的設立能夠讓電網的電力調動工作更具有靈活性、規范性、智能性。通過人工智能技術的實現，還能夠代替部分員工進行電網指令下達。在主控機箱中，由于考慮到主控機箱需要對電力網絡設備進行控制，所以在主控機箱系統中設有傳感器模擬量輸出模塊、微型控制系統、串口通信系統、電源系統等等，以維持主變機箱的智能性。微處理器是主變機箱的核心大腦，通過微處理器能夠實現開關量的輸入以及模擬量的輸入輸出，對外可以通過USART端口實現與服務器的數據交流，對內可以通過ZigBee網絡實現對電網設備的操控。3、模擬量輸入模塊。在電網控制設備中，網絡中的電壓往往都是10kV以上的，對于輸入模塊的0-3.3V的電壓要求，不許通過開關量輸入模塊來保證模擬量輸入模塊的正常運轉。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，通過設立獨立模擬器輸入模塊的方式來確保輸入模塊的安全。4、開關量輸入模塊。由于輸電網絡中，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，必須設立開關量輸入模塊來確保設備的正常運行。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。開關輸入模塊還可以與服務器的主控系統進行連接，如果開關模塊檢測到電路開關的信號變化，能夠自動按照設定程序進行耦合開閉，也能夠通過主控系統的直接指令來對開關耦合器進行操作。5、嵌入式網關。通過嵌入式網關的使用，能夠在網絡中實現多線程化技術的應用，讓網絡的傳輸和處理能力更上一層樓。為了考慮到信息系統的穩定性與安全性，擬采用兩條獨立、互不干擾的通信線程。平時兩條線程一起工作，能夠加快數據傳輸和處理的效率，如果其中一條線路出現問題，另外一條也能夠起到臨時應急的作用。6、ZigBee協調器。ZigBee協調器的使用，能夠讓相關工作人員更好地對基層數據收集網絡進行參數設定，通過從整體架構上考慮，通過定時器和事件的設定，能夠實現自動化、智能化的管理。

3遠程監控平臺

遠程監控平臺主要由服務器、數據庫和智能電網平臺程序組成，其中服務器是遠程監控平臺的核心，是供電監管人員和設備的橋梁。

3.1數據庫

數據庫主要對現場采集到的起重機狀態信息和環境信息進行存儲和維護，并向客戶端程序提供連接接口，以便于向客戶提供數據查詢和分析服務。由于SQLServer成本較低且數據庫的可恢復性更好[16]，因此本系統選擇SQLServer數據庫。

3.2服務器

服務器軟件主要負責嵌入式網關發送數據的接收和校驗，當服務器接收到終端網絡的數據并對數據進行加工處理后，一方面通過將數據存儲至云端的SQLServer數據庫，另一方面提供智能電網平臺連接，向智能電網平臺轉發當前實時數據，與此同時時刻準備接受來自變電站的反饋信息，進而對嵌入式網關發送控制命令。為實現各區域變電站同時連接，服務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致系統效率降低的問題，能夠充分利用Windows內核進行I/O調度，大大提升應用程序并發處理能力，通過通知隊列將實時數據發送至各個客戶端，即使很多所變電站同時連接也可保持服務器程序的穩定運行。

3.3智能電網平臺

智能電網平臺軟件基于MFC單文檔程序設計，為保證智能電網平臺與服務器連接的可靠性，本系統采用TCP連接。本文智能電網平臺軟件既可接收由服務器發來的實時數據，也可連接云端的SQLServer數據庫進行歷史記錄查詢。同時，客戶端軟件也可向服務器發出對終端網絡的控制信息，實現電力調度遠程控制。

結語

文中通過構建了感知層、傳輸層和應用層三層架構，實現了嵌入式網關、服務器和客戶端之間的信息交換。利用ZigBee[17-18]協調器模擬Modbus主站變電站傳感器、繼電器傳感器和用電負載傳感器，并通過嵌入式網關實現了與云服務器的TCP/IP通信。對整個系統中的傳感器進行網絡傳輸性能測試中，電壓傳感器的ZigBee網絡傳輸達到5bps/Hz以上時，IR工作模式優于1bxNt模式;而對于功率傳感器而言，只有ZigBee網絡傳輸達到10bps/Hz以上時，IR工作模式才能優于1bxNt模式。模擬驗證了協調器的ZigBee網絡監控傳輸數據幀封裝正確，且整個系統測試運行穩定。本研究設計的電力調度的遠程控制對區域內的電力配給具有一定的參考和應用價值。

參考文獻

[1]曹軍威，萬宇鑫，涂國煜，等.智能電網信息系統體系結構研究[J].計算機學報，2013，36（1）：143-167.

[2]宋亞奇，周國亮，朱永利.智能電網大數據處理技術現狀與挑戰[J].電網技術，2013（4）：927-935.

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