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基于ZigBee技術(shù)的變電站無線監(jiān)控

廈門四信通信科技有限公司
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一、         前言
變電站綜合自控是利用微機技術(shù),將變電站的二次設(shè)備(包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等)進行功能組合和優(yōu)化設(shè)計、實現(xiàn)對變電站的主要設(shè)備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護,以及調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。目前我國每天投入電網(wǎng)運行的數(shù)百座新建電站均采用了綜合自動化系統(tǒng),同時,每年還有一定數(shù)量的老變電站的技術(shù)改造也以綜合自動化系統(tǒng)模式為主。
傳統(tǒng)的變電站綜合自動系統(tǒng)是通過有線的網(wǎng)絡(luò)進行信號的采集、傳輸和發(fā)送。變電站設(shè)備雜多、信號繁多,這給綜合布線及檢查維修帶來了不便,工程量大,維護費用高。無線ZigBee的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已成為勢不可擋的趨勢,無線網(wǎng)絡(luò)不僅可提供更大的靈活性、活動性,還可以省去花在綜合布線上的費用和精力,這無疑更符合未來網(wǎng)絡(luò)的特點。
 
二、項目架構(gòu)實施方案
2.1 系統(tǒng)組成
    整個變電站監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成,分別是前端監(jiān)控數(shù)據(jù)采集設(shè)備、ZigBee傳輸設(shè)備、中心監(jiān)控系統(tǒng)。
2.1.1前端監(jiān)控數(shù)據(jù)采集設(shè)備
整個變電站的正常運行需要實時監(jiān)控多個參數(shù)的運行狀況,數(shù)據(jù)采集設(shè)備就是用于實現(xiàn)各個監(jiān)控節(jié)點的參數(shù)采集,并將采集得到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給ZigBee傳輸設(shè)備。
2.1.2 ZigBee傳輸設(shè)備
ZigBee傳輸設(shè)備在整個系統(tǒng)中用于實現(xiàn)傳輸通道的建立,設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自組網(wǎng)功能,最大可支持65000個點。當ZigBee設(shè)備從采集終端接收到監(jiān)控數(shù)據(jù)后,通過自組建的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送到監(jiān)控中心,同時,監(jiān)控中心也可通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)對各個監(jiān)控節(jié)點發(fā)出控制指令,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信以達到遙測、遙控的目的。
這個方案中我們所采用的ZigBee傳輸設(shè)備有兩種,一種是只有ZigBee的F8914,還有一種是帶ZigBee+GPRS的F8114,兩者的區(qū)別在于前者完全用ZigBee無線網(wǎng)來傳輸,而后者可先通過ZigBee無線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓?jié)點(由F8114擔當),然后再通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心。
2.1.3 中心監(jiān)控系統(tǒng)
中心監(jiān)控系統(tǒng)主要由服務(wù)器機組和平臺軟件主組成,當中心監(jiān)控系統(tǒng)接收到監(jiān)控數(shù)據(jù)后,會對數(shù)據(jù)進行各種分析,并據(jù)分析結(jié)果進行各種控制操作,如發(fā)出告警信息、向終端監(jiān)控設(shè)備發(fā)出控制指令等等。
2.2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

    根據(jù)監(jiān)控中心與實際變電站的距離,我們提出兩種網(wǎng)絡(luò)實施架構(gòu),當監(jiān)控中心就布設(shè)在變電站時,數(shù)據(jù)傳輸采用ZigBee無線直接進行短距離傳輸接入,整個ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)采用F8914進行組建,如下圖

      當中心監(jiān)控與變電站的距離較遠時,終端數(shù)據(jù)通過ZigBee無線網(wǎng)傳輸?shù)街行墓?jié)點,然后中心節(jié)點再通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行谋O(jiān)控室,中心節(jié)點采用帶有GPRS的設(shè)備F8114。組網(wǎng)如下圖
 
當中心節(jié)點通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心時,中心網(wǎng)絡(luò)有多種網(wǎng)絡(luò)接入方式:
 
1)中心采用APN專線, 所有終端都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP,客戶中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò),在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間建立GRE隧道。為客戶分配專用的APN,其他的用戶不得申請該APN。只有該專網(wǎng)內(nèi)的SIM卡才能進入該APN,防止其他非法用戶的進入。用戶可以內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器,以保證用戶內(nèi)部安全。用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器(或在APN路由器內(nèi),啟用DHCP功能),為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
此種方案無論實時性,安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高,適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。在資金允許的情況下的最佳組網(wǎng)方式。
2)控制中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接,采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的?蛻粝扰cDNS服務(wù)商聯(lián)系開通動態(tài)域名,IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器,再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP,建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用,但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定,所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。
3)控制中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接,采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù),中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定,推薦此種方案。
 
四、方案特點
Zigbee以其靈活、可靠、易于布置等特點在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。將其應(yīng)用于變電站監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點在于:
1、無線化,減少變電站的連線的復雜度。
2、成本低,Zigbee協(xié)議簡單且免收專利費。
    3、智能化,各Zigbee節(jié)點自動搜索建立連接。
4、支持星型,樹型,網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),最大網(wǎng)絡(luò)連接能力強,可支持65000個節(jié)點。
5、傳輸模塊采用工業(yè)級設(shè)計,金屬外殼,外接電源DC 12V/500mA;通信電流:<250mA (12V);工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC;儲存溫度 -40~+85ºC;相對濕度 95%(無凝結(jié));多重軟硬件看門狗設(shè)計,適用于油井野外工作。
     6、ZigBee終端空曠視距離環(huán)境無線通信距離800米。
     7、Zigbee通訊不需要任何費,為整個項目節(jié)省大量的費用支出
 8、設(shè)備配置操作簡單,易懂 ,集成化程度高,技術(shù)成熟,安裝方便。
 
隨著需求的增長和技術(shù)的進一步成熟,Zigbee在變電站綜合自動化系統(tǒng)中會有更為廣闊的應(yīng)用前景。
 
五、方案總結(jié)
    Zigbee無線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)采集穩(wěn)定、可靠、方便、實用。安裝費用低廉,維護簡單,無優(yōu)升級,不需要租用公網(wǎng),也無須巨額運行費用。這是現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集遠傳系統(tǒng)的最優(yōu)解決方案!


 

狀 態(tài): 離線

公司簡介
產(chǎn)品目錄

公司名稱: 廈門四信通信科技有限公司
聯(lián) 系 人: 陳小姐
電  話: 0592-5907279
傳  真: 0592-5912735
地  址: 廈門市集美區(qū)軟件園三期誠毅大街370號A06棟11層
郵  編: 361008
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