基于工业以太网之智能电网监控体系

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1、基于工业以太网之智能电网监控体系1.绪论1.1智能电网集中监控系统发展背景在日常生活，现代工业和国民经济等各个领域，电力作为主要能源，与人类的生活息息相关。随着社会的发展和用电需求的日益增长，在我国电力生产对计划调度与经济调度要求越来越高，而电力生产的特点是发、供、用电同时完成[1]，因此对作为一种不可储存商品进行流通使用的电能的准确计算、监控及合理使用就变得尤为重要[2]。一直以来，电力管理部门都是通过电表来计算电能的使用情况的，而电表安装的方式随着社会不断进步,人们生活水平不断提高,对物质生活需求，也在不断变更。从上

2、十户供用一块电表,到单户装表计量收费。演译着需求与供应不断变化进步的历史过程,然而现在住宅楼的电表安装常见的几种方式为:①户内安装电表方式，是旧时老式安装方式，不仅抄表不方便（要安排指定人员去各户家中，在家中有人且方便时才能查看），用电管理不方便，而且也给非法用电予以可乘之机，目前已基本被淘汰；②户外本层安装电表方式，将单元电表箱集中某一层平台进行安装这种集中安装电表方式是目前供电局广为提倡的一种方式，但也有它的弊端，一是用电户支线过长，不利于检察；二是接线较多，易遭到人为破坏；三是单位公共用电需另走专线计量；③底层集中

3、安装电表方式，也有其缺陷，一是人工抄表工作量大，二是总电线电损坏多集中在底层[3]。1.2智能电网集中监控系统发展趋势由于电子技术的快速发展，智能产品逐渐取代了繁琐复杂的人工劳动，在电能表存在的一百多年里，也逐步向电子化转变，所以智能电网集中监控系统是智能电能表未来的发展基础。我国现在正处于感应式电能表向电子式电能表的转变过程中，其基本上分为机械式、机电一体式及全电子式。其中，全电子式电能表已在上海电网率先推广[5]。随着科学技术的不断进步，电子时代的蓬勃发展和机器逐步替代人工劳动的要求，使用智能电子产品取代原始人工劳动

4、，淘汰在每家每户安装电能表，并且提供专人定期实地核对用户电能的使用情况的现状，将劳动力从原始的机械劳动中解放出来，通过以太网远程对用户用电的实际情况监视，准确的计量与记录，并且根据实际返回的检测数据对用户的用电情况进行实时的控制与合理的调整，智能电网集中监控网络系统应运而生，这是未来国家对电力集中监控分析及合理利用的发展趋势。无论是像风和太阳那样的独立能源，还是住宅里安装的太阳能收集器，这种太阳能收集器吸收器不仅能为房子供电，也能将电力输入电网，所有一切都已成为现实，但是我们需要给电网设限，因为它们并不是为这些功能设计的

5、。智能电网通过使电网更加智能化解决了这一问题。通过传感器，原本独立的器件变得智能化，并让它们成为整体，通过用工业以太网通信网络将它们连接到监控中心就是智能电网。在将硬件、信息技术和通信层整合为一个智能系统的同时，也节约了能量。如果没有智能电网，就无法在设想的范围内使用可再生资源，因为不能将它们完全输入电网。事实上，想要使用可再生资源，必须拥有一个智能电网。这是唯一能对发电方和用电方的强烈波动做出回应的系统，目前整个欧盟已强制安装智能电网所需的智能电网。对于一个高效节能的电网，这些智能电表至关重要。但智能电网所能提供的远不

6、止于此，家用电器根据每天的价格和时间自己安排电流，智能电网还为电网运营商带来了清晰的经济和战略优势。2.工业以太网控制技术2.1工业以太网介绍EPA系统提供了如何实现各个子系统的通信，交换数据和组态的方法。EPA实时以太网技术以国家863计划CIMS主题系列课题现场级无线以太网协议及设备开发、基于蓝牙技术的工业现场设备以及基于EPA的产品卡法方针系统、基于EPA的分布式网络控制系统研究与开发等滚动课题为依托，解决了以太网确定性和实时性、互联网供电、网络安全、可靠性与抗干扰等关键技术难题，开发出基于EPA的分布式网络控制系

7、统[6]。2.2EPA实时以太网EPA通信协议栈是EPA工业以太网协议的重要组成部分，是EPA实时性通信的保障和前提。EPA系统通信模型如图2.1所示。在ISO/OSI模型的基础上增加了用户层，以及EPA实时通信调度接口。并保留其物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。工业以太网是应用于工业控制的以太网技术，它与商用以太网在技术上兼容，又必须满足工业控制网络通信的需求，即实时性响应较好、容错性强、开放性好等特点[7-8]。为了使传统的商用以太网应用于现场控制领域，我们采用EPA实时以太网，不仅保持了传统以太网的优点，

8、更解决了以太网的通信不确定性和实时性。EPA通信协议模型物理层和数据链路层以以太网技术为基础，采用IEEE802系列规范，在传输介质与物理接口上增加适用于工业生产现场的应用规范。为保证信息传输的实时性，增加了EPA实时通信管理接口，该接口位于数据链路层和网络层之间，数据包在网络层与物理层之间传递时，它采用分时发送机制