智能变电站在线监测系统设计

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1、智能变电站在线监测系统设计　　摘要：传统电气设备在线监测采用有线连接方式，造成施工复杂，成本高的问题。该文分析了ZigBee在变电站通讯中的优势，根据智能变电站在线监测的内容，在综合考虑网络结构功耗、运行稳定以及组建成本的前提下，采用ZigBee无线传感器网络来进行构建，设计了变电站在线监测系统的软硬件设计方案与流程。该设计克服了布线麻烦、维护不方便等困难，提高了系统应用的灵活性关键词：ZigBee；变电站；监测系统中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044（2015）27-0142-03Abstract：Traditionalelectricalequipment

2、on-linemonitoringusingwiredconnection，leadtocomplexconstructionandhighcostproblem.ThispaperanalyzestheadvantagesofZigBeeinsubstationcommunication，accordingtothecontentoftheintelligentsubstationon-linemonitoring，inconsiderationofthenetworkstructureofpowerconsumption，stableoperation，andsetupcost，us

3、eZigBeewirelesssensornetwork（WSN）tobuildanddesignthesoftwareandhardwaredesignschemeofon-linemonitoringsystemforsubstationandprocess.Thisdesignovercomethewiringtrouble，itisnotconvenienttomaintenancedifficulties，improvetheflexibilityofthesystemapplication.Keywords：ZigBee；substation；monitoringsystem

4、近年来，智能电网与物联网研究已被广泛关注和应用。国家对物联网技术提出了研究规划，以“感、传、知”为特征，力争在3年内实现物联网技术在电力系统应用[1]。国家电网公司针对物联网在电力系统中的应用也规划了三个阶段，现处（2012年-2015年）第二阶段，即全面建设阶段。此阶段主要任务为研发多种传感器，并在新能源并网、输配电自动化、输电线路巡检等关键领域能有所重大突破，使物联网技术在智能电网建设中可以得到广泛的应用。智能变电站作为智能电网建设的重要组成部分，其主要表现是实现一次设备的智能化和二次系统的网络化。一次设备智能化主要是指对一次设备实行广泛的在线监测，将一次设备的监测策略定位到“在线监

5、测”[2]。在智能电网建设中，智能变电站起着对电力系统变配电作用[3]，可以及时对电路网络各运行参数进行监测与输出，是非常重要的结构[4]变电站对一次电气设备的监测大多都采用有线网络，其存在的弊端有布线难、成本高、维护困难等[5]。因此，而低成本、低功耗的ZigBee无线自组网技术将成为解决这些问题的可行方案。ZigBee技术采用2.4GHz的无线收发器，利用直接序列扩频技术，通过正交相移键控调制方法来实现。这样不仅隐蔽性好，抗干扰性强，而且工作频段灵活，可以调高通信速率。同时，采用碰撞避免机制，避免了发送数据时的竞争和冲突，网络具有自组织性和自愈能力[6]。采用AES-128加密法，确

6、保数据不会被“盗听”或“误判”，增强通信可靠性[7]。由此，ZigBee通信技术符合变电站自动化对通信技术的要求，具有可行性本文设计采用了ZigBee无线网络通信技术，通过ZigBee网络协调器和监测终端，以GPRS作为远程技术，来解决变电站监测系统存在的有线设计的弊端1智能变电站在线监测系统的目的及组成结构1.1智能变电站在线监测系统的目的变电站一次设备数量很多，结构复杂，采用有线的数据传输方式，其布线繁琐，成本高昂，也容易遭受雷击及老化。设备的可靠性受到了影响，并且监测设备的位置不能随意移动，灵活性差[8]。无线传感网络给有线传输的不足提供了很好的解决方案，利用它的高灵活性，将无线传

7、感网络的各个节点合理地布置在监测区域，便可对一次设备的运行状态进行监测，不必考虑布线的问题，从而可以降低投入成本和工作复杂度1.2系统组成结构电力物联网，其目的是将各个变电站的现场数据实现联网监测，通过各个变电站配置的监控子系统，将现场数据，诸如运行参数、环境参数、设备参数等，通过网络传输到监控中心，以实现统一的监控和管理。电力物联网从结构上可以分为管理层、网络层和现场层，如图1所示。其中，管理层是将物联网技术引入至智能电网中，以完