基于物联网的变电设备在线监测系统设计

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1、基于物联网的变电设备在线监测系统设计　　摘要：现阶段，智能电网成为电力网络建设的主要方向，也是保障电力网络可靠运行的关键措施，智能化变电设备作为智能电网的基础，在电网建设中发挥着非常重要的作用，以物联网技术为基础，构建变电设备在线监测系统，成为发展智能变电站的主线。本文结合物联网技术，提出了一种针对变电设备的在线监测系统设计，希望可以为建设智能电网提供一些帮助。　　关键词：物联网；变电设备；在线监测系统　　前言：在传统变电设备管理维护中，采用的是定期检修模式，这种模式容易受到主客观因素的影响，存在着许多的问题和漏洞。状态检修的出现，有效解决了上述问题，但是其对于数据的传输的采集和传输有着较高的

2、要求。为了能够对变电设备的运行状况进行可靠反映，国家电网公司提出了在构建在线监测系统的相关构想。　　1物联网与变电设备监测　　物联网可以说是在互联网基础上的一种延伸和拓展，主要是结合红外感应、全球定位、激光扫描以及射频识别等技术，依照约定协议实现物品与物品的相互连接，能够完成信息的传输和交换，以及识别、定位、跟踪、监控等功能。最近几年，物联网技术得到了迅猛发展，在产品条形码、汽车电子等领域得到了广泛应用，其作为一种先进的通信手段，在变电设备在线监测中的应用也愈发迫切。5　　结合当前国家电网公司开展的电力光纤到户、智能变电站等智能电网试点工程，可以明显看出其对于物联网技术的重视。将物联网技术应用

3、到智能电网中，可以实现各种供用电设备的统一管理，提升信息传输的准确性和高效性，其在智能电网的在线监测方面同样发挥着不可替代的作用，因此，构建基于物联网的变电设备在线监测系统，可以将物联网与智能电网有机结合在一起，在保证设备安全的同时，推动智能电网的稳定健康发展[1]。　　2基于物联网的变电设备在线监测系统　　2.1系统架构　　以物联网技术为基础，构建变电设备在线监测系统，总体的系统架构包括了四个不同的层面，分别是过程层、间隔层、站控层和省网层。　　2.2物联网技术　　在系统通信传输设计中，采用的物联网通讯技术包括了CAN、ZigBee、RFID、光纤以及双绞屏蔽电缆等。变电设备本身在运行过程中

4、的各种状态信息可以由各类传感器设备进行收集，结合RFID获得的静态信息，经光缆传输到数据处理终端，实现过程层与中间的数据通信，而经过监测终端数字化处理后的信息，则可以通过CAN或者ZigBee等，在过程层与间隔层之间进行传输。经间隔层处理后，数据通过光纤，依照IEC61850协议，在间隔层与站控层中实现高度共享。　　2.3系统设计　　2.3.1过程层监测终端5　　监测终端包括了传感器以及现场处理单元，其基本功能，是通过各类传感器，收集变电设备的运行信息，并对其进行初步处理，如果传感器信息没有经过数字化处理，则可以在完成A/D转换后，分类存储。在智能化变电站中，监测终端包括了变压、避雷器、断路器

5、以及SF6等，涉及内容相对较多，要求设计人员具备较高的专业素质。以SF6监测终端的设计为例进行简要分析。　　该监测终端主要是针对SF6气体温湿度和压力的监测，由相应传感器完成数据采集，经调理及A/D转换后传输到控制单元。在硬件设计中，采用DSP主电路设计，以TL431A转换芯片为运放电路供电，具有功耗低，使用方便的优点，可以通过更换分压电阻的方式，对供电电压进行调节。A/D转换电路选择AD7657芯片，4.5V-5.5V单供电电源，最大传输速度可以达到250kSPS。在软件设计方面，软件的主要功能，是在上电后，自动进行查询状态，等待接受间隔层下发的采集指令，并依照设定好的数据规约，对传感器下达

6、读取指令，完成数据的收集，同时结合返回数据的校验位，进行CRC校验，确保其读取成功。将读取到的数据去除命令字和控制字，打包发送[2]。　　2.3.2间隔层智能IED　　根据监测设备类型以及安装位置的不同，智能监测IED同样可以分为多种不同的类型，其主要功能是对数据进行提取、规约和传输，在基本的硬件与软件方面几乎没有很大的区别，这里同样以SF6监测IED为例，对其硬件与软件的设计进行简要分析。5　　在硬件设计方面，采用ARM+DSP的结构，分别采用S3C2440A芯片和TMS320F28335芯片，从变电站的运行需求考虑，在电源电路中选择就地取材，利用变电站本身的220V交流电，经交直流转换为1

7、2V和5V的直流电源，然后再次转换为，提供给各个子电路使用。同时，考虑到系统监测IED的重要功能是针对数据的相关操作，程序调试环节最为关键的就是针对传输电力及相关协议的调试，因此，SF6监测IED与终端设备之间的通讯，采用的是RS485总线技术，为了保证传输效率和数据安全，在每一块IED的核心电路板上，分别设置3路RS485通讯接口。软件设计环节，主要是针对相关数据的处理，采用的数据通讯模块包括D