網(wǎng)絡(luò)電力儀表下的智能配電系統(tǒng)解決方案

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摘要：本文分析了基于數(shù)字遠(yuǎn)程儀表、RS-485總線和工控機(jī)的定位方案存在的不足，提出了一種新的組網(wǎng)方案。介紹了基于網(wǎng)絡(luò)功率儀表的智能配電系統(tǒng)的組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析了該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)電力儀表；優(yōu)缺點(diǎn)；解決方案

1網(wǎng)絡(luò)電力儀表的智能配電系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)分析

它采用數(shù)字信號(hào)作為數(shù)據(jù)傳輸，并使用控制單元作為主要的監(jiān)控設(shè)備。因?yàn)檫@種方法對(duì)人力資源來(lái)說(shuō)是低成本的，你可以單獨(dú)看看機(jī)器。即使在遠(yuǎn)程也能實(shí)時(shí)監(jiān)控。內(nèi)部分布空間相對(duì)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)較寬。您可以根據(jù)需要自動(dòng)創(chuàng)建和導(dǎo)出單個(gè)電源報(bào)告。該系統(tǒng)優(yōu)于節(jié)能，對(duì)全社會(huì)的能源管理具有現(xiàn)實(shí)意義。這種新方案最明顯的優(yōu)點(diǎn)是，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，通信傳輸速率顯著提高，最大可達(dá)性也大大提高。復(fù)雜的電力系統(tǒng)沒(méi)有地方可以使用。具體的缺點(diǎn)是通信范圍窄的總線只能作為基于網(wǎng)絡(luò)電能表的智能配電系統(tǒng)的具體組網(wǎng)方案。目前，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以對(duì)接入范圍進(jìn)行集中管理，對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控室外的數(shù)據(jù)控制非常不方便。它可以按照配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)分兩次開(kāi)發(fā)，在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)，保證號(hào)碼的安全，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)與獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接。這樣就可以對(duì)每個(gè)地區(qū)的實(shí)時(shí)需求數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析。同時(shí)，為了方便數(shù)據(jù)的檢索和處理，該系統(tǒng)具有傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)，將單個(gè)智能分配系統(tǒng)分配到每個(gè)子表中。在消耗相同資源的前提下，可以達(dá)到更大的效果。遵循參數(shù)。請(qǐng)不要接受地域的限制和距離。廣泛分布于該地區(qū)。它可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)廣泛部署，并由整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理。在中低壓管理系統(tǒng)中，即使集中處理系統(tǒng)的監(jiān)控工作時(shí)間出現(xiàn)故障，也具有很強(qiáng)的實(shí)用性。系統(tǒng)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行請(qǐng)求，同時(shí)根據(jù)用戶的請(qǐng)求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排序，遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕旌戏?wù)。用戶也不會(huì)因?yàn)槿魏喂收隙绊懕鞠到y(tǒng)的正常傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，即使每次故障都是通過(guò)Jie討論或以用戶為中心的監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障。用戶可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)選項(xiàng)處理、控制和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。最終管理員可以對(duì)終端設(shè)備中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這種系統(tǒng)管理效率高，能夠保證配電系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。有利于節(jié)能降耗，快速控制和優(yōu)化電網(wǎng)。同時(shí)，該系統(tǒng)參數(shù)化程度相同，可以進(jìn)行遠(yuǎn)端控制。該系統(tǒng)能為用戶提供運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的數(shù)據(jù)，使用戶在需要協(xié)調(diào)和管理系統(tǒng)時(shí)有可靠的依據(jù)。這個(gè)計(jì)劃剛剛通過(guò)。它具有遙感、遠(yuǎn)程任務(wù)分配、優(yōu)化傳輸、減少損耗、記錄實(shí)際數(shù)據(jù)、自動(dòng)保存等優(yōu)點(diǎn)，具有電力能源管理系統(tǒng)和基于平臺(tái)的能源信息服務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。用戶報(bào)告榮譽(yù)并安排國(guó)王運(yùn)動(dòng)手冊(cè)工作。儀表本身的存儲(chǔ)空間可用于數(shù)據(jù)記錄。即使子表和網(wǎng)絡(luò)之間的連接中斷，表本身也會(huì)收集和記錄數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后自動(dòng)將數(shù)據(jù)丟棄到監(jiān)控中心。即使通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓，也不影響數(shù)據(jù)采集和記錄?；謴?fù)后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偙O(jiān)控中心。資源管理非常方便。傳統(tǒng)的智能配電系統(tǒng)解決方案的客戶端從瀏覽器中尋找一個(gè)能源服務(wù)信息系統(tǒng)，訪問(wèn)應(yīng)用用戶服務(wù)中心也有利于數(shù)據(jù)的采集和傳輸。我們通過(guò)一個(gè)恒定信號(hào)表來(lái)檢查我們以前的智能配電系統(tǒng)的質(zhì)量參數(shù)，并使用歷史電氣數(shù)據(jù)來(lái)檢查質(zhì)量參數(shù)。這套服務(wù)系統(tǒng)還可以使用戶個(gè)性化。它從儀表轉(zhuǎn)換為圖像并顯示使用情況。

2傳統(tǒng)解決方案的弊端

智能配電系統(tǒng)通常采用基于數(shù)字遠(yuǎn)程儀表+RS-485總線+工控機(jī)的單機(jī)定位解決方案，即配電室只有一人值守，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控。但是，它只有一個(gè)簡(jiǎn)單分散的本地配電網(wǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)能源信息的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和管理。網(wǎng)絡(luò)通信模式有以下缺點(diǎn)。（1）RS-485總線通訊距離小于500米，只能在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)集中管理，即數(shù)據(jù)監(jiān)控和管理只能在系統(tǒng)監(jiān)控室實(shí)現(xiàn)，不夠靈活。（2）RS-485總線的通信速率一般小于38.4kb/s，每條總線的表數(shù)一般小于20。因此，整個(gè)系統(tǒng)的通信效率較低，大量數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。（3）孤立分支機(jī)構(gòu)的能源信息只能手工匯總處理，實(shí)時(shí)性不高，用戶無(wú)法隨時(shí)隨地查看任何分支機(jī)構(gòu)的能源使用情況。由于上述應(yīng)用局限性，基于RS-485總線的配電系統(tǒng)已不能滿足日益增長(zhǎng)的用電需求。

3基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表的智能配電系統(tǒng)

在否定了RS485通信方式后，分析了這種通信方式的不足，通過(guò)以太網(wǎng)構(gòu)建了一種新型的智能配電系統(tǒng)。新的配電系統(tǒng)可以記錄電力傳輸?shù)娜^(guò)程，并保存在內(nèi)部硬盤中。同時(shí)，該系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏π枨蠛碗娔苜|(zhì)量進(jìn)行分析，記錄用電趨勢(shì)，并能在極端情況下自動(dòng)報(bào)警。該智能配電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)為一臺(tái)具有獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的家庭計(jì)算機(jī)和通過(guò)以太網(wǎng)通信接口的通用系統(tǒng)，為了方便數(shù)據(jù)的查詢和處理，系統(tǒng)為每個(gè)子表分配一個(gè)單獨(dú)的p地址，這樣任何用戶都可以在網(wǎng)上。同時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)用戶需求進(jìn)行選擇，遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的部署服務(wù)。用戶還可以通過(guò)ModbusTCP/IP協(xié)議訪問(wèn)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)能為用戶提供電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，使用戶在需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和管理時(shí)有一個(gè)實(shí)際依據(jù)：本方案采用acusys能量管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。它是一套基于B/s平臺(tái)的能源信息服務(wù)系統(tǒng)。用戶可以通過(guò)客戶端從web瀏覽器中搜索能源服務(wù)信息。系統(tǒng)通過(guò)訪問(wèn)相應(yīng)的用戶服務(wù)中心，可以查詢電力設(shè)備的實(shí)時(shí)用電參數(shù)和配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)供電參數(shù)。也可供個(gè)人用戶查詢歷史用電憑證的詳細(xì)記錄和質(zhì)量。該服務(wù)系統(tǒng)還允許用戶進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置。可根據(jù)用戶需求自動(dòng)生成個(gè)性化用電報(bào)表，同時(shí)導(dǎo)出或下載系統(tǒng)，提高了用戶用電量的合理管理。對(duì)全社會(huì)的能源管理具有現(xiàn)實(shí)意義。

4基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表的智能配電系統(tǒng)

由于基于RS-485總線網(wǎng)絡(luò)通信方式的配電系統(tǒng)不能滿足需求，北京愛(ài)博精典科技有限公司推出了基于以太網(wǎng)的智能配電系統(tǒng)解決方案。解決方案的硬件采集層采用acuvimii系列網(wǎng)絡(luò)功率表。該系列儀表具有全參數(shù)測(cè)量、雙向電能計(jì)量、需求分析、電能質(zhì)量分析、趨勢(shì)記錄、超限報(bào)警等功能，適用于幾乎所有配電應(yīng)用?；谝蕴W(wǎng)的通信接口設(shè)計(jì)使其能夠作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接到以太網(wǎng)，并能為每一個(gè)電能表分別分配IP地址進(jìn)行單獨(dú)尋址。用戶可以使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備瀏覽測(cè)量參數(shù)網(wǎng)頁(yè)，自定義參數(shù)數(shù)據(jù)電子郵件，通過(guò)ModbusTCP/IP協(xié)議訪問(wèn)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本方案采用的Acusys能源管理系統(tǒng)是一套基于B/s平臺(tái)的能源信息服務(wù)軟件。為個(gè)人用戶和企業(yè)用戶提供定制的電能監(jiān)測(cè)、記錄和數(shù)據(jù)分析服務(wù)。它可以幫助用戶提高能源管理水平，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行模式，提高用電效率，減少電耗和能源浪費(fèi)。客戶端可以通過(guò)web瀏覽器訪問(wèn)能源信息服務(wù)系統(tǒng)。個(gè)人住宅、商業(yè)設(shè)施、工廠和企業(yè)的用戶可以方便地獲取自己的電力設(shè)備和配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)電力參數(shù)、歷史記錄和電能質(zhì)量參數(shù)，還可以訪問(wèn)定制的個(gè)性化用電報(bào)告并導(dǎo)出或下載。該系統(tǒng)不僅可以提高用戶用電管理水平，節(jié)約能源，而且為公眾提供了方便的節(jié)能管理和能效評(píng)價(jià)手段，有利于提高全社會(huì)的節(jié)能意識(shí)。

5具體組網(wǎng)方式

系統(tǒng)的組網(wǎng)方式可分為兩類：有互聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目，可直接應(yīng)用能源管理信息系統(tǒng)；無(wú)互聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目，應(yīng)先鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)，再進(jìn)行配電系統(tǒng)管理。在智能配電系統(tǒng)中，儀表是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以看作是一臺(tái)個(gè)人電腦，局域網(wǎng)通過(guò)路由器連接到廣域網(wǎng)，用戶可以在任何一個(gè)角落通過(guò)以太網(wǎng)接入這些設(shè)備并查詢相關(guān)參數(shù)?；诰W(wǎng)絡(luò)功率儀表的智能配電系統(tǒng)原理圖如圖1所示。（1）局域網(wǎng)組成。對(duì)于已經(jīng)有互聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目，只需將ACUVML系列網(wǎng)絡(luò)電能表連接到由集線器和路由器組成的局域網(wǎng)上；如果您想接入水、氣、油等能源信號(hào)，脈沖信號(hào)可通過(guò)功率Di數(shù)字輸入功能傳輸?shù)絘cuvim，Ll系列網(wǎng)絡(luò)功率表被保存，然后與儀器采集的數(shù)據(jù)一起傳輸?shù)较到y(tǒng)交換機(jī)。對(duì)于沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目，集線器和路由器可以連接到一對(duì)光纖收發(fā)器上，然后再連接到互聯(lián)網(wǎng)上。后續(xù)配置與現(xiàn)有的Internet項(xiàng)目相同。（2）企業(yè)各分支機(jī)構(gòu)選用acuvimii系列網(wǎng)絡(luò)功率表作為底層采集組件，采集的信息通過(guò)局域網(wǎng)和路由器發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。（3）在公司總部設(shè)立綜合監(jiān)控中心，配置通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)，負(fù)責(zé)公司能源數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸和管理?？蛻艨梢酝ㄟ^(guò)移動(dòng)PC設(shè)備、智能手機(jī)和其他通信設(shè)備訪問(wèn)能源管理信息系統(tǒng)，也可以訪問(wèn)每種底層設(shè)備。

6基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表的智能配電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的RS-485網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，基于網(wǎng)絡(luò)功率儀表的智能配電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）充分利用現(xiàn)有以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)布線，無(wú)需新建通信網(wǎng)絡(luò)；儀器通訊協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通訊協(xié)議完全無(wú)縫兼容。（2）利用互聯(lián)網(wǎng)形成不受地域限制的廣域監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)異地分支機(jī)構(gòu)分布監(jiān)控的一體化。（3）不需要額外的設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流氓數(shù)據(jù)的傳輸，并采用加密傳輸協(xié)議來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全性。（4）當(dāng)集中監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或用戶未設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，以太網(wǎng)儀表可在孤島上運(yùn)行，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警、郵件發(fā)送等功能完成監(jiān)控任務(wù)。（5）儀器的4m存儲(chǔ)器可用于數(shù)據(jù)記錄。即使通信網(wǎng)絡(luò)中斷，數(shù)據(jù)采集和記錄也不會(huì)受到影響。通信恢復(fù)后，可將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心。（6）該儀器可作為數(shù)據(jù)集中網(wǎng)關(guān)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸水、電、氣等能量和流量、壓力等非電對(duì)象。（7）并行通信處理不再受RS-485串行通信的限制。通信速度為10m/10om自適應(yīng)，最高可達(dá)100m。

7智能配電系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

具體來(lái)說(shuō)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹：在新時(shí)代到來(lái)的背景下，無(wú)論是嵌入式技術(shù)還是智能配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集都越來(lái)越成熟，而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集是通過(guò)微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言書寫的目的設(shè)計(jì)。一旦受到外界干擾，程序就會(huì)混亂，采集的數(shù)據(jù)信息就會(huì)丟失，電力監(jiān)控系統(tǒng)將完全癱瘓。為了有效地解決這一狀況，嵌入式技術(shù)的合理應(yīng)用顯得尤為重要，它可以對(duì)碰撞造成的各種隱患起到預(yù)防作用，并不斷擴(kuò)展監(jiān)控系統(tǒng)的使用功能，在原有應(yīng)用程序的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)優(yōu)化，促進(jìn)電力行業(yè)健康發(fā)展。另外，適當(dāng)引入嵌入式技術(shù)可以改善人機(jī)界面，進(jìn)一步增強(qiáng)智能配電系統(tǒng)的可視性和數(shù)據(jù)傳輸功能，推動(dòng)智能配電系統(tǒng)朝著更好的方向發(fā)展。

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作者：聶仁杰 荊書婷 單位：烏蘭察布電業(yè)局修試管理處