摘要：本ben文wen介jie紹shao了le一yi種zhong基ji於yu雲yun服fu務wu的de變bian電dian站zhan監jian測ce係xi統tong的de開kai發fa與yu應ying用yong，詳xiang細xi描miao述shu了le該gai係xi統tong的de結jie構gou和he功gong能neng。運yun行xing結jie果guo表biao明ming，該gai係xi統tong運yun行xing穩wen定ding可ke靠kao，實shi現xian了le監jian控kong中zhong心xin和he手shou機ji客ke戶hu端duan的de測ce量liang和he顯xian示shi功gong能neng的de一yi體ti化hua，使shi工gong作zuo人ren員yuan對dui變bian電dian站zhan的de運yun行xing狀zhuang況kuang一yi目mu了le然ran，工gong作zuo效xiao率lv大da大da提ti高gao。

關鍵詞：變電站監測係統
，網絡通訊，雲服務，移動終端，供配電

資料提供：本文涉及方案已在用戶現場實施，?技術方案先進，運行穩定。歡迎聯係藍普鋒深入探討、交流。

1引言

變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)是(shi)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)自(zi)動(dong)化(hua)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)方(fang)麵(mian)。變(bian)電(dian)站(zhan)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)核(he)心(xin)是(shi)變(bian)電(dian)站(zhan)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)。將(jiang)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)和(he)網(wang)絡(luo)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)於(yu)變(bian)電(dian)站(zhan)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)
，使(shi)得(de)變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)有(you)了(le)極(ji)大(da)的(de)提(ti)高(gao)，為(wei)變(bian)電(dian)站(zhan)實(shi)現(xian)無(wu)人(ren)值(zhi)守(shou)打(da)下(xia)了(le)良(liang)好(hao)的(de)基(ji)礎(chu)。本(ben)文(wen)研(yan)發(fa)一(yi)種(zhong)基(ji)於(yu)雲(yun)服(fu)務(wu)和(he)移(yi)動(dong)互(hu)聯(lian)網(wang)的(de)變(bian)電(dian)站(zhan)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)。傳(chuan)統(tong)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)在(zai)變(bian)電(dian)站(zhan)的(de)應(ying)用(yong)比(bi)較(jiao)多(duo)，但(dan)是(shi)雲(yun)服(fu)務(wu)和(he)移(yi)動(dong)互(hu)聯(lian)網(wang)技(ji)術(shu)在(zai)變(bian)電(dian)站(zhan)的(de)應(ying)用(yong)則(ze)比(bi)較(jiao)少(shao)，所(suo)以(yi)本(ben)文(wen)的(de)研(yan)究(jiu)具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)創(chuang)新(xin)性(xing)。

2基於雲服務的變電站監測係統網絡結構

基於雲服務的變電站監測係統采用先進的互聯網技術、雲計算技術
、計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)
，可(ke)以(yi)獲(huo)取(qu)輸(shu)配(pei)電(dian)的(de)全(quan)景(jing)信(xin)息(xi)，及(ji)時(shi)報(bao)警(jing)，預(yu)見(jian)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)的(de)故(gu)障(zhang)，並(bing)具(ju)備(bei)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)集(ji)中(zhong)和(he)移(yi)動(dong)終(zhong)端(duan)兩(liang)種(zhong)方(fang)式(shi)監(jian)控(kong)。係(xi)統(tong)的(de)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)如(ru)圖(tu)1所示

，主要包括各個變電站、監控站、移動終端、工程師站

、雲端服務器
、雲端存儲器
、移動通訊網絡、GPRS通訊服務器等。

圖1基於雲服務的變電站監測係統網絡結構

整個互聯網智能箱變分為四部分：現場設備層、通訊層、雲服務
、監控層。

（1）現場設備層設計

現場設備層由箱變智能設備和監測儀表組成。

箱變智能設備：由高壓控製器、中央負荷開關（或真空斷路器）
、變壓器、低壓進線櫃、低壓饋電、低壓補償等部分組成。

監測儀表：具有四遙功能的遠傳接口和在線統計功能。對箱變高壓櫃、變壓器和低壓進、出線的電流、電壓
、無功
、有功功率
、無功功率
、頻率
、相位等參數的實時監測，對配電變壓器的運行情況進行統計。

（2）通訊層設計

通訊層主要由網絡控製器和通訊網絡組成
，該層是數據信息交換的橋梁
，負責對現場設備的信息進行采集
、分類和傳送等工作，同時轉達上位機對現場設備的各種控製命令。

網絡控製器：控製現場各種智能儀表通訊
，同時也提供數據遠傳功能，能夠向兩個及以上的數據中心轉發數據。

通訊網絡：可采用有線/無線的傳輸方式。有線傳輸方式對智能儀表采用RS485總線通訊，在現場不具備布線條件或有特殊要求的情況下可采用無線傳輸方式，采用既有的信息化網絡平台或通過GPRS等無線傳輸方式通訊。

（3）雲服務設計

雲服務是整個係統的運行中心，負責數據采集
、存儲、運算等功能，根據箱變的數量確定雲服務的規模。

（4）監控層設計

站控層是箱變管理人員用於人機交互的直接窗口，也是係統的最上層部分。主要有係統軟件和必要的硬件設備
，如監控計算機
、打印機
、移動終端（如手機、平板電腦）。

監控計算機：用於監控箱變的所有運行狀態以及報警。

移動終端：通過手機或平板電腦

，使操作人員進行遠程數據的接收、處理和轉發，完成係統的簡單管理
、維護和分析。

3 基於雲服務的變電站監測係統關鍵技術

3.1 網絡通訊技術

基於雲服務的變電站監測係統的通訊主要包括有線通訊和無線通訊兩種方式。

有線通訊需要線纜作為傳輸介質，隨著傳輸距離的增加，也要加大對傳輸介質的投資。需要用到的有現場總線和RS-485總線。

現xian場chang總zong線xian連lian接jie的de係xi統tong可ke以yi進jin行xing數shu字zi式shi雙shuang向xiang傳chuan輸shu，對dui於yu箱xiang變bian內nei電dian力li設she備bei和he智zhi能neng係xi統tong的de連lian接jie非fei常chang適shi用yong。箱xiang變bian內nei各ge模mo塊kuai的de一yi般ban工gong作zuo環huan境jing都dou比bi較jiao複fu雜za，電dian磁ci幹gan擾rao嚴yan重zhong，而er且qie內nei部bu需xu要yao通tong信xin的de點dian較jiao多duo，箱xiang變bian智zhi能neng係xi統tong各ge模mo塊kuai一yi般ban都dou是shi協xie同tong工gong作zuo，它ta們men之zhi間jian的de信xin息xi交jiao流liu較jiao多duo，現xian場chang總zong線xian組zu網wang靈ling活huo
，通tong信xin快kuai速su並bing且qie可ke靠kao，能neng夠gou達da到dao智zhi能neng箱xiang變bian內nei部bu通tong信xin的de要yao求qiu。但dan是shi，智zhi能neng箱xiang變bian與yu監jian控kong中zhong心xin的de通tong信xin距ju離li較jiao遠yuan
，一yi般ban一yi個ge監jian控kong中zhong心xin需xu要yao管guan理li好hao幾ji個ge智zhi能neng箱xiang變bian，在zai這zhe裏li使shi用yong現xian場chang總zong線xian會hui存cun在zai布bu線xian不bu方fang便bian、前期投資高、後期維護難度大等缺點。所以
，現場總線不適合智能箱變和監控中心的通信。

RS-485zongxianshiduiputongchuankoutongxingaijindeyizhongtongxinfangshi，youyuqichuanshusulvdi，kangganraonenglicha

，shiheshaoliangshujuzaizhouweihuanjingbianhuaxiaodedifangchuanshushiyong，zaixiangbianneikeyijinxingshaoliangshujudechuanshu
，jiankongzhongxindekongzhishujuchuanshuyeshihe
，bunengyongzaizhinengxiangbianyujiankongzhongxindeshujuchuanshu。

無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)是(shi)一(yi)種(zhong)不(bu)需(xu)要(yao)通(tong)信(xin)線(xian)路(lu)的(de)通(tong)信(xin)方(fang)式(shi)，前(qian)期(qi)安(an)裝(zhuang)簡(jian)單(dan)
，實(shi)現(xian)通(tong)信(xin)快(kuai)速(su)。現(xian)在(zai)的(de)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)一(yi)般(ban)都(dou)能(neng)工(gong)作(zuo)在(zai)雙(shuang)工(gong)形(xing)式(shi)下(xia)，隻(zhi)要(yao)無(wu)線(xian)信(xin)號(hao)能(neng)夠(gou)到(dao)達(da)，就(jiu)能(neng)實(shi)現(xian)偏(pian)遠(yuan)地(di)區(qu)與(yu)停(ting)電(dian)地(di)區(qu)的(de)通(tong)信(xin)，這(zhe)對(dui)智(zhi)能(neng)箱(xiang)變(bian)和(he)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)的(de)通(tong)信(xin)是(shi)最(zui)佳(jia)的(de)選(xuan)擇(ze)。

GPRS通信是無線通信的一種方式。GPRS是在GSM基礎上開發的一種適合遠距離傳輸信息的無線通信方式，具有實時在線、按流量收費、適應性強
、數據帶寬較寬
、網絡覆蓋範圍較廣的優點，特別適合少量的、頻繁的

、突發的、間斷的數據傳輸
，同時也適合偶爾大量數據傳輸，所以完全滿足箱變智能係統的數據信息傳輸要求。隨著GPRS技術的不斷發展，其已經在許多領域得到了廣泛的應用，也為智能箱變與監控中心通信提供了一種選擇。

GPRS通信使用了分組交換技術，不但具有GSM的基本功能，而且在前邊基礎上加入了高速數據的傳輸，為以前的GSM用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)了(le)高(gao)速(su)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)的(de)分(fen)組(zu)形(xing)式(shi)的(de)數(shu)據(ju)業(ye)務(wu)。通(tong)用(yong)分(fen)組(zu)無(wu)線(xian)業(ye)務(wu)的(de)網(wang)絡(luo)進(jin)行(xing)了(le)分(fen)層(ceng)，不(bu)同(tong)層(ceng)都(dou)具(ju)有(you)各(ge)自(zi)獨(du)特(te)的(de)功(gong)能(neng)
，其(qi)中(zhong)最(zui)高(gao)層(ceng)使(shi)用(yong)了(le)差(cha)錯(cuo)和(he)流(liu)量(liang)控(kong)製(zhi)
，為(wei)中(zhong)間(jian)網(wang)絡(luo)層(ceng)減(jian)少(shao)了(le)開(kai)銷(xiao)
，提(ti)高(gao)了(le)傳(chuan)輸(shu)速(su)度(du)。數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)安(an)全(quan)性(xing)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao)，在(zai)網(wang)絡(luo)傳(chuan)輸(shu)的(de)部(bu)分(fen)環(huan)節(jie)上(shang)設(she)置(zhi)服(fu)務(wu)等(deng)級(ji)，隻(zhi)有(you)符(fu)合(he)等(deng)級(ji)才(cai)能(neng)對(dui)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)查(zha)看(kan)。

GPRS通(tong)信(xin)作(zuo)為(wei)現(xian)在(zai)應(ying)用(yong)較(jiao)廣(guang)泛(fan)的(de)一(yi)種(zhong)通(tong)信(xin)方(fang)式(shi)，在(zai)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)，一(yi)個(ge)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)使(shi)用(yong)多(duo)個(ge)傳(chuan)輸(shu)通(tong)道(dao)來(lai)提(ti)高(gao)速(su)度(du)，多(duo)個(ge)用(yong)戶(hu)也(ye)可(ke)用(yong)一(yi)個(ge)傳(chuan)輸(shu)通(tong)道(dao)

，無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)的(de)資(zi)源(yuan)被(bei)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)，不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)浪(lang)費(fei)。使(shi)用(yong)GPRS通信技術實現數據信息的遠程接收和發送
，隻按照傳輸流量收費，並且能長期在線，能滿足用戶要求而且費用低。GPRS通信技術的特點：

（a）運用分組交換技術

（b）支持高速率數據傳輸

（c）可以與任何通訊網快速連接

（d）GPRS既支持大量數據偶爾的傳輸，又支持突發式數據間歇的傳輸。

3.2 雲服務與雲計算技術

采集到的數據經處理後通過GPRS網絡，傳到雲服務器端

，再通過雲技術將數據傳送到上位機和移動終端。

雲計算是基於互聯網的相關服務的增加
、使(shi)用(yong)和(he)交(jiao)付(fu)模(mo)式(shi)，通(tong)常(chang)涉(she)及(ji)通(tong)過(guo)互(hu)聯(lian)網(wang)來(lai)提(ti)供(gong)動(dong)態(tai)易(yi)擴(kuo)展(zhan)且(qie)經(jing)常(chang)是(shi)虛(xu)擬(ni)化(hua)的(de)資(zi)源(yuan)。可(ke)以(yi)把(ba)企(qi)業(ye)的(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)和(he)應(ying)用(yong)部(bu)署(shu)在(zai)公(gong)有(you)雲(yun)上(shang)
，減(jian)少(shao)企(qi)業(ye)一(yi)次(ci)投(tou)入(ru)和(he)運(yun)維(wei)費(fei)用(yong)。

3.3 移動終端應用技術

移yi動dong通tong信xin技ji術shu的de發fa展zhan是shi一yi場chang偉wei大da的de工gong業ye變bian革ge。設she備bei智zhi能neng化hua的de發fa展zhan使shi移yi動dong設she備bei變bian成cheng了le拿na在zai手shou上shang的de電dian腦nao，使shi無wu線xian替ti代dai了le有you線xian，使shi手shou機ji替ti代dai了le電dian腦nao。與yu傳chuan統tong的de模mo擬ni監jian控kong、數字監控和有線網絡監控對比，無線網絡監控完全是一場技術變革。無線網絡監控係統采用了全新的移動通信技術
，例如Wi-Fi、3G或4G網絡，進行監控數據的傳輸。人們可將多個監控地點的情況進行彙總
，在一台手機上就可以隨時隨地查看。

congmuqiandefazhanlaikan，shouyiyuduofangmianyinsudeyingxiang
，yidongjiankongdefazhanriquchengshu，qizhongyidongzhongduanshebeidefazhanhewangluojishudeshengjishiyuanchengjiankongfazhandelianggezhongyaoyinsu。rujin，gerenshoujihepingbandiannaoyijingkeyibeirenweishigenazaishouzhongdegerendiannaole，congdanhedaoshuanghe
，zaidaoduohedeCPU的升級，運行內存RAM不斷地增加，移動終端的運行速度不斷提高。更為可貴的是
，移動終端產品還在不斷完善，智能化的移動設備性能也越來越強大。

移動終端也就是客戶端，是基於Android或iOS係xi統tong的de安an裝zhuang在zai手shou機ji或huo是shi其qi他ta移yi動dong設she備bei上shang的de嵌qian入ru式shi軟ruan件jian，擁yong有you這zhe個ge軟ruan件jian的de移yi動dong產chan品pin稱cheng之zhi為wei移yi動dong終zhong端duan，這zhe裏li也ye稱cheng為wei客ke戶hu端duan。這zhe個ge軟ruan件jian主zhu要yao由you數shu據ju接jie收shou、網絡通信、數據解析和雲台控製等四個部分組成。

4基於雲服務的變電站監測係統應用實例

內蒙古呼和浩特三聯化工廠是呼和浩特市用電量較大的重要用戶
，我們為其35KV變電站開發了一套監測係統，用來給呼和浩特供電局提供實時監測服務。監測係統的實現方案如圖2所示，數據采集係統的硬件配置如圖3所示，移動終端的監測界麵如圖4所示。

圖2 三聯化工廠35KV變電站監測係統的實現方案

圖3數據采集係統的硬件配置

圖4 移動終端的監測界麵

通訊管理機從三聯化工35KV變電站一次係統中讀取數據，無線溫度監測儀測量電纜A、B
、C相電流。將數據傳輸到可編程控製器RPC2107N模塊，可編程控製器把接收到的電壓
、電流、頻率等非開關量和開關量數據進行處理，將數據通過GPRS模塊將數據傳輸到阿裏雲
，PC端和手機端可以通過相應軟件從阿裏雲服務器中獲取相關數據，對用戶係統狀態進行監控。

PC端軟件或者手機APP通過無線溫度監測儀實時顯示電纜溫度，無線溫度傳感器Wtem751測量A、B、C相電纜溫度，通過ZigBee通訊將測量溫度傳輸給無線溫度監測儀Aptem200，無線溫度監測儀實時顯示各相電纜溫度，同時將溫度數據傳輸到阿裏雲，手機端和PC端能夠隨時查看各相電纜溫度狀態。

手機端和PC端(duan)客(ke)戶(hu)端(duan)將(jiang)各(ge)相(xiang)電(dian)纜(lan)溫(wen)度(du)生(sheng)成(cheng)曆(li)史(shi)曲(qu)線(xian)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)溫(wen)度(du)曲(qu)線(xian)觀(guan)察(cha)過(guo)去(qu)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)電(dian)纜(lan)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)狀(zhuang)態(tai)，同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)查(zha)看(kan)某(mou)一(yi)時(shi)間(jian)點(dian)電(dian)纜(lan)溫(wen)度(du)狀(zhuang)態(tai)。溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)布(bu)置(zhi)如(ru)圖(tu)5所示

，溫度監控參數如圖6所示，溫度監控曲線如圖7所示。

圖5溫度傳感器的布置   圖6溫度監控參數

圖7溫度監控曲線

 5 結論

 變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)是(shi)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)運(yun)行(xing)的(de)重(zhong)要(yao)保(bao)證(zheng)，變(bian)電(dian)站(zhan)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)核(he)心(xin)是(shi)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)，計(ji)算(suan)機(ji)及(ji)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)於(yu)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)後(hou)，變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)有(you)了(le)極(ji)大(da)的(de)提(ti)高(gao)。計(ji)算(suan)機(ji)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)深(shen)刻(ke)改(gai)變(bian)了(le)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)管(guan)理(li)模(mo)式(shi)，為(wei)變(bian)電(dian)站(zhan)實(shi)現(xian)無(wu)人(ren)值(zhi)班(ban)奠(dian)定(ding)了(le)良(liang)好(hao)的(de)基(ji)礎(chu)。變(bian)電(dian)站(zhan)計(ji)算(suan)機(ji)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)是(shi)以(yi)計(ji)算(suan)機(ji)和(he)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)為(wei)核(he)心(xin)，計(ji)算(suan)機(ji)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)集(ji)變(bian)電(dian)站(zhan)控(kong)製(zhi)
、測量和監視於一體。

變電站監測係統投入使用後，可以24小(xiao)時(shi)不(bu)間(jian)斷(duan)地(di)監(jian)控(kong)變(bian)電(dian)站(zhan)，不(bu)需(xu)要(yao)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)定(ding)期(qi)巡(xun)視(shi)，節(jie)省(sheng)了(le)人(ren)力(li)資(zi)源(yuan)，減(jian)輕(qing)了(le)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)。用(yong)戶(hu)側(ce)配(pei)電(dian)網(wang)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)投(tou)入(ru)使(shi)用(yong)後(hou)，實(shi)現(xian)了(le)監(jian)控(kong)中(zhong)心(xin)和(he)手(shou)機(ji)客(ke)戶(hu)端(duan)的(de)測(ce)量(liang)
、顯示、控製等功能的一體化
，使工作人員對變電站的運行狀況一目了然
，工作效率大大提高。這種方便
、快捷
、有you效xiao的de監jian控kong手shou段duan

，大da大da提ti高gao了le變bian電dian站zhan的de工gong作zuo可ke靠kao性xing。用yong戶hu側ce配pei電dian網wang監jian控kong係xi統tong投tou入ru使shi用yong後hou，會hui大da大da提ti高gao供gong電dian的de質zhi量liang，進jin而er會hui帶dai來lai較jiao高gao的de經jing濟ji效xiao益yi。

參考文獻

• [1] 高翔編著．智能變電站技術[M]．北京：中國電力出版社
  ，2012．
• [2] 林為民，郭經紅
  
  ，吳軍民等著．雲計算與物聯網技術在電力係統中的應用[M]．北京：中國電力出版社，2013．
• [3] RPC2000係列可編程控製器硬件手冊[M]．北京藍普鋒科技有限公司
  
  ，2016．
• [4] RPC2000係列可編程控製器軟件手冊[M]．北京藍普鋒科技有限公司
  
  ，2016．
• [5] RPC2000係列可編程控製器指令手冊[M]．北京藍普鋒科技有限公司，2016．