基于远程监控技术的电力调度设计与实现分析

林成宁

摘 要：电力调度工作是保证电网安全稳定运行的关键，对于电力企业而言，必须充分考虑各方面的影响因素，不断提升电力调度水平，降低主网运行过程中的风险和隐患。本文提出了一种基于远程监控技术的电力调度系统平台，对其设计和实现进行了分析。

关键词：远程监控技术；电力调度；设计；实现

中图分类号：TP872 文献标识码：A

信息化技术的发展和进步，给电力调度工作带来了许多新的机遇，以互联网技术为依托的电力调度数据局网承载着大量关键信息的交互任务，也使得电力调度工作呈现出系统集成、广域传输等特性，对于电力调度网络的运行安全提出了更高的要求。本文结合远程监控技术，对电力调度远程监控系统进行了设计，希望能够实现对于电力调度的有效管控，保障电力系统的运行安全。

1.总体架构

系统分为感知层、传输层和应用层，感知层以ZigBee传感器网络为主，可以实现对变电站主控机箱以及区域用电数据的采集；传输层包括了嵌入式网关和对应的TCP/IP通信模块，可以将感知层采集到的数据进行处理后，传输到服务器；应用层则包括服务器和客户端，采用C/S架构，可以为供电监管人员提供相应的数据访问与管理服务。

在系统中，感知层硬件包括了变电站主控机箱、区域用电负荷传感器以及继电器组，节点全部采用基于ZigBee的无线网络，在保证可靠传输的同时，也可以降低功耗。传输层和应用层之间的通信是建立在TCP/IP通信协议上，通过传输层的嵌入式网关，可以实现对于终端网络数据的采集，然后经TCP完成与服务器的连接，并将采集到的数据信息传输到远程监控平台。在远程监控平台中，选择云服务器进行数据存储，搭建完善的数据库，然后通过C/S 模型，为电力工作人员提供必要的数据支持，实现对电力调度的远程监控。

2.智能网关

2.1ZigBee网络传输

考虑到系统本身的网络覆盖范围不大，这里选择星型网络拓扑结构，同时，为了保障网络传输的可靠性，利用ZigBee协调器对Modbus主站进行了模拟，将网络的终端节点设置为从站。通过ZigBee协调器完成数据请求和控制命令的发送，继而实现对变电站检测数据的有效读取。

2.2变电站主控机箱

主控机箱的作用是为了保证电力调度的灵活性，强化安全管理。作为一种现场级监控设备，主控机箱可以独立运作，也可以接入通信网络中，方便进行远程控制，其硬件包括了微控制器系统、传感器模拟量输入输出模块、串口通信模块以及电源模块等。微处理器是主控机箱的核心所在，可以通过开关量输入模块和模拟量输入模块，实现对外部控制信号以及传感器输入信号的检测，也可以反向发出控制信号。通过USART接口连接的ZigBee通信模块，可以实现主控机箱与嵌入式网关的通信。

2.3模拟量输入模块

在输入模块中，集成了A/D转换器，但是测量范围范围较小，仅为0V～3.3V，无法满足一般传感器输出电压（0V～10V）的要求，在这种情况，如果电压过高，则可能会导致主控芯片的烧毁，需要独立的模拟量输入模块。不仅如此，从多路AD采集的方面考虑，引入了多路选择开关。

2.4开关量输入模块

在工业区域，考虑到实际用电需求，无论是输出电压还是控制电压都相对较高，而且存在大量的瞬变脉冲，其会导致设備的损坏。考虑到微控制器芯片的高电平信号仅为3.3V，为了保证设备的安全稳定运行，需要设置相应的光电耦合器，在维持信号正常传输的同时，也可以实现对主控板卡的保护。开关量输入模块与变电站转向动作请求电路连接，可以将各种信号转化为可供识别的开关量信号。如果检测到输入信号变化，主控芯片可以控制定时器的启动或者停止，来对相应的动作进行执行。

2.5嵌入式网关

嵌入式网络应用了多线程技术，设置有两条相互独立的线程，可以分别实现与服务器和ZigBee协调器之间的信息传输。从实际需求考虑，引入了TCP/IP通信协议，通过UART串行接口，可以实现与服务器的TCP/IP通信，也可以利用网线实现直接通信。相比较而言，网络接入的方式可靠性更强，数据传输的质量可以得到保障，不过需要进行网络的合理布设，在灵活性和便利性方面略有不足。

2.6 ZigBee协调器

作为ZigBee网路的核心，协调器的作用是构建ZigBee网络，同时对网络参数进行合理配置。从系统整体架构考虑，需要向每一个节点发送数据请求，在接收到反馈信息后，还应该对信息进行分析和处理。通过定时器及事件设定，协调器可以依照相应的周期，将接收到的数据传输到嵌入式网关。

3.远程监控平台

3.1数据库

在电力调度远程监控平台中，数据库的主要作用，是对现场采集到的设备状态信息以及环境信息进行存储和管理，同时提供面向客户端程序的数据接口，确保客户能够通过连接接口对数据库进行访问，获取数据查询和分析服务。这里选择SQL Server数据库，不仅成本低廉，而且数据库本身的可恢复性较好，可以保证数据存储的可靠性和安全性。

3.2服务器

服务器软件的主要功能是针对嵌入式网关发出的数据信息进行接收和校验，当其接收到终端网络传输的数据，同时完成对数据的分析和加工处理后，会将数据存储到SQL Server数据库中，然后提供面向智能电网平台的连接通道，将实时数据转发向智能电网平台。在这个过程中，也可以接受变电站传输的反馈信息，并向嵌入式网关发送相应的控制命令。为了保证不同区域的变电站能够实现同时连接，可以在服务器程序中因公线程池以及完成端口模型，帮助处理多线程并行问题，保证系统的运行效率。利用Windows内核，可以完成I/O调度，提升程序的并发处理能力，将数据传输给客户端，这样，即使同时连接大量的变电站，服务器程序仍然可以保持稳定运行。

3.3智能平台

对于智能电网平台的设计采用的是基于MFC的单文档程序，为了保证平台与服务器的稳定连接，选择了TCP连接的方式。智能电网平台可以接受服务器发送的实施数据，也可以通过与云端SQL Server数据库的连接，实现对历史记录的查询。不仅如此，通过向服务器发送控制信息的方式，客户端软件也可以完成对电力调度的远程控制。

结语

总而言之，本文结合远程监控技术，对电力调度远程监控平台进行了设计，利用ZigBee协调器模拟Modbus主站，经嵌入式网关实现与服务器的TCP/IP通信。经仿真分析和模拟验证，协调器的ZigBee网络监控传输数据帧可以正确封装，系统能够正常运行，将其应用到电力调度中，可以提高电力调度的质量和效率，为电网的稳定可靠运行提供良好的保障。

参考文献

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