專利名稱：一種農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)信息化技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，用于農(nóng)網(wǎng)遠(yuǎn)程電量采集、監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理。
背景技術(shù)：
中國(guó)的電力事業(yè)發(fā)展迅猛，特別是農(nóng)村電力市場(chǎng)發(fā)展極為迅速。農(nóng)村用電量年均增長(zhǎng)率都高于全國(guó)平均水平，占全國(guó)用電量比重增加很快。1998-2007年，國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)的農(nóng)村用電量年均增長(zhǎng)16. 4%，高于全國(guó)同期用電增長(zhǎng)速度約5. 5個(gè)百分點(diǎn)，縣及 縣以下用電量占全社會(huì)用電量比重由1998年的44. 1%提高到2007年的53%，農(nóng)村地區(qū)的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程明顯加快。由于農(nóng)村電網(wǎng)(簡(jiǎn)稱農(nóng)網(wǎng))技術(shù)水平低、安全可靠性差、電能質(zhì)量差等問題，需要對(duì)農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)控，提高農(nóng)電生產(chǎn)可靠性及農(nóng)網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化水平。目前，國(guó)內(nèi)農(nóng)電生產(chǎn)的電力企業(yè)，發(fā)電廠以及變電站等地的電量采集、監(jiān)測(cè)、調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)備功能比較陳舊，沒有形成統(tǒng)一規(guī)范，所以很難應(yīng)用于現(xiàn)代化信息管理的體制，不適合遠(yuǎn)程集中管理和調(diào)度，同時(shí)造成人員勞動(dòng)力成本的升高，影響了企業(yè)的減員增效，同時(shí)制約了企業(yè)信息化發(fā)展的進(jìn)程。因此，企業(yè)需要投入資金對(duì)部分設(shè)備的改造和升級(jí)，通過現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)一種遠(yuǎn)程的，無人值守的電量采集、傳輸、監(jiān)控、調(diào)度、管理為一體的信息化系統(tǒng)，縮減勞動(dòng)力成本的投入，同時(shí)提高管理調(diào)度的效率和可靠性、滿足實(shí)時(shí)性要求。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，電量采集由傳統(tǒng)的人工抄表方式轉(zhuǎn)變?yōu)槔弥悄苎b置自動(dòng)抄收電量數(shù)據(jù)。目前市面上的電能自動(dòng)抄表系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)㈦娔鼙硭涗浀挠秒娏康葦?shù)據(jù)，通過采集、傳輸匯總到統(tǒng)計(jì)部門，代替人工抄表及后續(xù)相關(guān)工作，提高了電力管理部門的工作效率。但是對(duì)于電網(wǎng)的實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)和調(diào)度管理，目前集中于研究110KV及以上的特高壓電網(wǎng)和大區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)和調(diào)度。圖I是現(xiàn)有技術(shù)中電力系統(tǒng)專用的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)(SCADA)。該系統(tǒng)為一種定制系統(tǒng)，一般分為三層結(jié)構(gòu)，即遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集層，協(xié)議傳輸層和應(yīng)用管理層。遠(yuǎn)程分站采集裝置(RTU)根據(jù)所監(jiān)測(cè)設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行定制，待測(cè)設(shè)備需準(zhǔn)備測(cè)量接口，RTU采集符合相關(guān)行業(yè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)甚至各廠家的私有協(xié)議。采集數(shù)據(jù)的傳輸是通過專用總線協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)完成的，為保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和安全性，所有傳輸線路必須獨(dú)立架設(shè)至應(yīng)用管理層的中心服務(wù)器，有條件的地方借助電力光纖專網(wǎng)傳輸。應(yīng)用管理層采用雙備用設(shè)計(jì)，中心服務(wù)器和熱備份系統(tǒng)同時(shí)工作，避免單系統(tǒng)出現(xiàn)故障和丟失數(shù)據(jù)的情況下，整個(gè)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)還能正常運(yùn)行。對(duì)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)的管理采用客戶端/服務(wù)器的管理模式。該系統(tǒng)的弱點(diǎn)在于系統(tǒng)配置靈活性差，專用傳輸線路和系統(tǒng)投資大，雖然系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和安全性有很高保證，對(duì)于大型發(fā)電廠和變電站監(jiān)測(cè)效果可靠。但是建設(shè)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用對(duì)于農(nóng)網(wǎng)設(shè)備分散性強(qiáng)，設(shè)備類型復(fù)雜，測(cè)量節(jié)點(diǎn)多，系統(tǒng)規(guī)模易變化等特點(diǎn)，該系統(tǒng)不是最好的選擇，實(shí)際在農(nóng)網(wǎng)監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理中鮮見應(yīng)用。
現(xiàn)有技術(shù)的電量測(cè)量管理系統(tǒng)主要針對(duì)電量計(jì)量。目前一些電業(yè)局在電量計(jì)量管理和收費(fèi)作業(yè)當(dāng)中已經(jīng)采用了這種系統(tǒng)，如圖2所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于分裝在用戶的電能表(也可以是裝電力線路上的計(jì)量表)，通過電力線載波作為傳輸媒介，按照電力計(jì)量DL97協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)格式將數(shù)據(jù)收集到集中器中，集中器負(fù)責(zé)收集一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的各計(jì)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，集中后通過移動(dòng)GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到Internet網(wǎng)上一個(gè)IP (域名)地址服務(wù)器上，該服務(wù)器配置數(shù)據(jù)庫(kù)管理和服務(wù)器訪問應(yīng)用程序，供Internet網(wǎng)上相關(guān)遠(yuǎn)程訪問終端訪問。該系統(tǒng)主要為解決電能計(jì)量和電能收費(fèi)問題，如將其改造成一個(gè)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，其弱點(diǎn)在于該系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸容量小，頻次稀疏，主要采用定時(shí)間節(jié)點(diǎn)采集方案，另外GPRS網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間在線傳輸穩(wěn)定性差，數(shù)據(jù)丟失問題嚴(yán)重，所以該系統(tǒng)不具備實(shí)時(shí)性要求，尚不能對(duì)于農(nóng)網(wǎng)的實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)和調(diào)度管理問題做出有效貢獻(xiàn)。對(duì)應(yīng)于農(nóng)業(yè)電網(wǎng)，尤其是35KV及以下電業(yè)等級(jí)的農(nóng)業(yè)電網(wǎng)，由于線路分散性強(qiáng)，線損率高，管理成本大,往往疏于監(jiān)管,造成電能質(zhì)量低、能源浪費(fèi)高、故障隱患多等諸多問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種建設(shè)以及維護(hù)費(fèi)用低的農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，并能滿足農(nóng)網(wǎng)實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)和調(diào)度管理的要求。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，包括若干個(gè)多功能電能表，分別用于獲取農(nóng)電生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各發(fā)電機(jī)的發(fā)電電量、變電站以及各輸電線路的用電電量；其特征在于，還包括遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置，該裝置具有RS-485通信接口，用于通過RS-485通信接口實(shí)時(shí)采集各個(gè)多功能電能表的電量數(shù)據(jù)，對(duì)采集的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將解析出的電量重新進(jìn)行封裝，使其轉(zhuǎn)換為符合TCP/IP協(xié)議的遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)包，然后通過遠(yuǎn)程通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器；遠(yuǎn)程通信鏈路，該遠(yuǎn)程通信鏈路是電量數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，是連接遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置和數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器的橋梁，采用光纖作為通信通道，通過Internet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與接收功能；數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器，用于對(duì)接收的電量數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，得到電量；該服務(wù)器采用.NET技術(shù)搭建服務(wù)器站點(diǎn)，根據(jù)得到的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、曲線繪制、調(diào)度管理等功能，同時(shí)提供遠(yuǎn)程訪問接口。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)利用多功能電能表和遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了用電電量的采集、傳輸、監(jiān)控、調(diào)度、管理的綜合功能。該系統(tǒng)有利于規(guī)范農(nóng)電生產(chǎn)和調(diào)度管理中心的操作流程，提高了農(nóng)電生產(chǎn)管理效率及調(diào)度信息化水平，極大的改善了農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行管理的可靠性、實(shí)時(shí)性和規(guī)范性，提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及現(xiàn)代化管理水平。與電力系統(tǒng)專用的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)(SCADA)相比，不需要專門的電力專網(wǎng)，建設(shè)及維護(hù)費(fèi)用低，同時(shí)農(nóng)網(wǎng)中的多功能電能表以及數(shù)據(jù)不同，只要修改遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置即可，能適用測(cè)量節(jié)點(diǎn)多，規(guī)模易變的農(nóng)網(wǎng)。另外，與目前的電量計(jì)量管理與收費(fèi)管理系統(tǒng)相比，其采樣光纖作為通信通道，通過Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸容量大，實(shí)時(shí)性得到了滿足。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中電力系統(tǒng)專用的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)原理圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的電量測(cè)量管理系統(tǒng)原理圖；圖3是本發(fā)明農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
原理圖；圖4是數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)程序運(yùn)行界面；圖5是數(shù)據(jù)接收服務(wù)程序界面； 圖6是九龍灘電廠電氣主接線圖界面；圖7是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)電表數(shù)據(jù)采集之江源用電界面；圖8是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)電表數(shù)據(jù)采集之江源發(fā)電界面；圖9是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)及曲線歷史記錄匯總界面；圖10是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)電量數(shù)據(jù)單日匯總界面；圖11是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)電壓曲線單日匯總界面；圖12是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)電流曲線單日匯總界面；圖13是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)有功功率曲線單日匯總界面；圖14是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)無功功率曲線單日匯總界面；圖15是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)有功歷史記錄查詢匯總界面；圖16是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)有功歷史記錄單日匯總界面；圖17是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)淮電線電量統(tǒng)計(jì)匯總界面；圖18是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)線路峰平谷統(tǒng)計(jì)匯總界面；圖19是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)線路電量單日匯總界面；圖20是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷發(fā)電功率曲線界面；圖21是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)竹篙線實(shí)時(shí)有功功率界面；圖22是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)淮電線實(shí)時(shí)有功功率界面；圖23是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)線路報(bào)警歷史匯總界面；圖24是電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)線路有功功率越線記錄月匯總界面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例圖3是本發(fā)明本發(fā)明農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
原理圖。在本實(shí)施例中，如圖3所示，本發(fā)明農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)包括若η個(gè)多功能電能表I、遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2、遠(yuǎn)程通信鏈路3以及數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4。
多功能電能表I獲取農(nóng)電生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各發(fā)電機(jī)的發(fā)電電量、變電站以及各輸電線路的用電電量，然后通過RS-485通信接口將實(shí)時(shí)采集電量數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2。多功能電能表I是本發(fā)明農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)，它決定系統(tǒng)的測(cè)量性質(zhì)和準(zhǔn)確性。在本實(shí)施例中，采用三相電子式多功能電能表，其支持國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《多功能電能表通信規(guī)約》(DL/T645-1997)和《多功能電能表通信協(xié)議》(DL/T645-2007)所規(guī)定的抄表協(xié)議。遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2是聯(lián)系多功能電能表I和數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4的橋梁，是數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)緩存和傳輸?shù)闹欣^站，本發(fā)明的標(biāo)志性部件。在本實(shí)施例中，每個(gè)遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2由FPGA模塊201和ARM處理器與輔助模塊202構(gòu)成，負(fù)責(zé)數(shù)實(shí)時(shí)采集的電量數(shù)據(jù)的解析、重新封裝、轉(zhuǎn)發(fā)等任務(wù)。在本實(shí)施例中，遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā) 裝置2有RS-485通信接口，每個(gè)裝置可以同時(shí)抄收8路多功能電能表I的實(shí)時(shí)電量數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，如圖3所示，F(xiàn)PGA模塊201包括RS485接口 2011、解析模塊2012以及RAM緩存2013，基于一片F(xiàn)PGA芯片開發(fā)。FPGA模塊201通過RS485接口 2011接收來自多功能電能表I實(shí)時(shí)采集的電量數(shù)據(jù)，在解析模塊2012中進(jìn)行解析，將解析出的電量存儲(chǔ)到RAM緩存2013中。ARM處理器與輔助模塊202包括ARM處理器2021、網(wǎng)絡(luò)控制器2022、RJ-45接口2023、驅(qū)動(dòng)器2024、RS485接口 2025，ARM處理器2021讀取RAM緩存2013中解析的數(shù)據(jù)重新進(jìn)行封裝，使其轉(zhuǎn)換為符合TCP/IP協(xié)議的遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)包，然后通過網(wǎng)絡(luò)控制器2022、RJ-45接口 2023與遠(yuǎn)程通信鏈路3連接，并通過遠(yuǎn)程通信鏈路3轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器
4。在本實(shí)施例中，如圖3所示，ARM處理器2021還通過驅(qū)動(dòng)器2024、RS485接口 2025將電量發(fā)送到本地的數(shù)據(jù)備份機(jī)。在本實(shí)施例中，遠(yuǎn)程通信鏈路3包括WAN到光纖接口轉(zhuǎn)換裝置301、Internet網(wǎng)絡(luò)302以及光纖接口到WAN轉(zhuǎn)換裝置303，遠(yuǎn)程通信鏈路3是電量數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，是連接遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2和數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器4的橋梁，采用光纖作為通信通道，通過Internet網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與接收功能。采集的電量通過WAN到光纖接口轉(zhuǎn)換裝置301，由電信號(hào)變成光信號(hào)，發(fā)送到Internet網(wǎng)絡(luò)302，再通過Internet網(wǎng)絡(luò)302發(fā)送到光纖接口到WAN轉(zhuǎn)換裝置303變成電信號(hào)，由數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器4接收。FPGA模塊201負(fù)責(zé)通過RS-485總線采集多功能電能表I的電量數(shù)據(jù)并解析上傳ARM處理器與輔助模塊202負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2的功能調(diào)度和輔助驅(qū)動(dòng)模塊的管理，同時(shí)負(fù)責(zé)電量數(shù)據(jù)的封裝和網(wǎng)絡(luò)與本地轉(zhuǎn)發(fā)。遠(yuǎn)程通信鏈路3采用光纖作為通訊通道，通過Internet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電量數(shù)據(jù)傳輸與接收功能。數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4采用.NET技術(shù)搭建服務(wù)器站點(diǎn)，同時(shí)集成了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、曲線繪制、調(diào)度管理等功能，同時(shí)提供遠(yuǎn)程訪問接口。在本實(shí)施例中，遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2支持熱插拔方式接入，首先通過RS485總線連接采集點(diǎn)(發(fā)電機(jī)、變電站、輸電線路)多功能電能表1，通過配置程序配置采集點(diǎn)多功能電能表運(yùn)行參數(shù)，啟動(dòng)電量數(shù)據(jù)接收程序。建立連接后遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2自動(dòng)讀取多功能電能表I電量數(shù)據(jù)，來自多功能電能表I的電量數(shù)據(jù)通過FPGA模塊201解析處理并存入RAM緩存中。每個(gè)遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2可配置農(nóng)電生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)電機(jī)、變電站及輸電線路共8路，遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置2循環(huán)讀取采集點(diǎn)多功能電能表1，各支多功能電能表I讀取間隔時(shí)間為5秒。ARM處理器2021負(fù)責(zé)封裝多支多功能電能表I電能表采集的電量數(shù)據(jù)，設(shè)置符合TCP/IP協(xié)議的遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)包。上述遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)包的遠(yuǎn)程傳輸?shù)男诺赖膶?shí)現(xiàn)是通過WAN到光纖接口轉(zhuǎn)換裝置301即光纖調(diào)制解調(diào)器連接到Internet網(wǎng)絡(luò)302，然后再通過光纖接口到WAN轉(zhuǎn)換裝置303即光纖調(diào)制解調(diào)器將各電廠、變電站、輸電線路數(shù)據(jù)傳送至35KV變電站數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4。電量數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收采用C/S模式，網(wǎng)絡(luò)通信過程是基于TCP/IP協(xié)議中的傳輸層接口 Socket來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)接收端為了獲取數(shù)據(jù)包，指定一個(gè)唯 一的端口，作為網(wǎng)絡(luò)上和數(shù)據(jù)發(fā)送端通信的連接句柄，接收端通過該指定端口接收數(shù)據(jù)。發(fā)送端調(diào)用Send指令發(fā)送數(shù)據(jù)，接收端調(diào)用Accept指令接收數(shù)據(jù)。上述35KV變電站的數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4的操作系統(tǒng)采用微軟服務(wù)器操作系統(tǒng)Windows Server 2003。該操作系統(tǒng)具有強(qiáng)大做Web服務(wù)器的能力，提供快速開發(fā)和使用ASP. NET技術(shù)的應(yīng)用程序并安裝IIS6. O。服務(wù)器需要安裝· NETFramework 2. O平臺(tái)，保證使用ASP. NET發(fā)布的網(wǎng)站正常運(yùn)行。ASP. NET開發(fā)使用Visual Studio 2008，開發(fā)語言采用C#。數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4的構(gòu)建采用B/S方式，電量數(shù)據(jù)通過Internet Explorer實(shí)現(xiàn)Web發(fā)布。數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4是農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)的核心。在本實(shí)施例中，農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)變電站和水電廠的實(shí)際需求，具備近實(shí)時(shí)電量顯示、報(bào)警設(shè)置、歷史記錄、發(fā)電功率及用電負(fù)荷曲線等功能。數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4近實(shí)時(shí)更新，直接調(diào)用StreamReader類的Read O方法，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的電量數(shù)據(jù)通過計(jì)算處理加載到監(jiān)控畫面。數(shù)據(jù)庫(kù)采用Windows操作系統(tǒng)的記事本，即文本數(shù)據(jù)庫(kù)。采用記事本存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)有(I)簡(jiǎn)單的文本操作速度比數(shù)據(jù)庫(kù)快；(2)存取操作簡(jiǎn)單。以采集線路及發(fā)電機(jī)名稱命名電量存儲(chǔ)文件夾，以當(dāng)前采集日期命名電量存儲(chǔ)文本文件。在本實(shí)施例中，農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)采用電氣主接線圖作為底圖和電量數(shù)據(jù)加載無頁(yè)面刷新的AJAX技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)電量的圖形化監(jiān)測(cè)，直觀顯示發(fā)電機(jī)、變電站以及輸電線路的發(fā)電總功率及居民用電總負(fù)荷。電氣接線圖加載成功后，電量數(shù)據(jù)每隔I分鐘更新一次，為保證電量數(shù)據(jù)更新不影響整個(gè)監(jiān)控界面的正常顯示，采用AJAX異步刷新技術(shù)。AJAX提供與服務(wù)器異步通信的能力，使用戶可從請(qǐng)求、響應(yīng)的循環(huán)中解脫出來。TimerO計(jì)時(shí)到達(dá)后，IE瀏覽器發(fā)出AJAX請(qǐng)求，Web服務(wù)器讀取文本數(shù)據(jù)庫(kù)，將電量數(shù)據(jù)保存至XML文件中，通過Javascript讀取Data, xml文件中的電量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)加載前，通過對(duì)比加載值和相應(yīng)參數(shù)的閾值，判別線路及發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)是否超限。系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)，彈框顯示具體異常信息并通過揚(yáng)聲器向調(diào)度人員報(bào)警。揚(yáng)聲器故障報(bào)警通過調(diào)用Windows Multimedia API應(yīng)用程序接口 winmm. dll,然后再調(diào)用DLL共享函數(shù)庫(kù)故障告警函數(shù)PlaySound O，載入告警音頻.wav文件。否則，正常加載到主接線圖中實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為了及時(shí)處理生產(chǎn)過程中不安全因數(shù)帶來的危害，調(diào)度員需要掌握生產(chǎn)運(yùn)行情況，進(jìn)而實(shí)施繼電保護(hù)、故障檢測(cè)和故障隔離等綜合措施。為此，調(diào)度中心需要對(duì)故障在線警告，分析故障原因，存檔及查詢故障信息。其中，故障告警和故障分析已經(jīng)在生產(chǎn)運(yùn)行的電氣接線圖中得以應(yīng)用。報(bào)警記錄按照參數(shù)類型進(jìn)行分類查詢。歷史記錄模塊用于匯總單日?qǐng)?bào)表完整記錄及單日曲線完整記錄。歷史記錄按日期倒序排列，只顯示當(dāng)前月份匯總信息。歷史記錄查詢可以具體到天，最多記錄31條匯總信息。功率負(fù)荷曲線模塊，針對(duì)水電廠和變電所的實(shí)際需求，獨(dú)立統(tǒng)計(jì)發(fā)電功率和用電負(fù)荷曲線。網(wǎng)絡(luò)延時(shí)或者網(wǎng)絡(luò)異常導(dǎo)致電量數(shù)據(jù)在傳輸中丟包，最直接的影響是數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4在線監(jiān)控畫面中，電量數(shù)據(jù)即刻消失，功率負(fù)荷曲線即刻歸零，嚴(yán)重影響調(diào)度工作的正常執(zhí)行。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)可能需要較長(zhǎng)的時(shí)間，數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器4的數(shù)據(jù)源出現(xiàn)盲段。為保證采集數(shù)據(jù)的完整性，在水電廠安裝數(shù)據(jù)備份計(jì)算機(jī)，對(duì)采集數(shù)據(jù)做備份記錄。采用Visual C++6. O編寫Telnet客戶機(jī)程序，并且載入電量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。備份計(jì)算機(jī)不間斷獲取電量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式和中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式一致。因此在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，可以查詢數(shù)據(jù)備份計(jì)算機(jī)，確保調(diào)度工作順利進(jìn)行。 電量數(shù)據(jù)發(fā)送端為TCP客戶端，如圖4所示。采集的電量數(shù)據(jù)包括抄讀多功能電能表的編號(hào)、電量、抄讀時(shí)間。上述數(shù)據(jù)接收端由TCP服務(wù)器端構(gòu)成，如圖5所示。接收的電參量信息與數(shù)據(jù)發(fā)送端一致。在本實(shí)施例中，農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)采用界面如圖6所示，分為菜單欄、導(dǎo)航欄、信息顯示界面三部分。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“九龍灘主接線圖”，新的頁(yè)面中彈出電氣主接線圖，如圖6所示。電氣接線圖中被監(jiān)測(cè)的三臺(tái)發(fā)電機(jī)及三條線路的電壓、電流、有功功率、無功功率實(shí)時(shí)顯示在界面中。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“現(xiàn)場(chǎng)電表數(shù)據(jù)采集”，信息顯示界面中彈出電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的“總負(fù)荷”、“總發(fā)電功率”、“九龍灘負(fù)荷”、“竹篙負(fù)荷”、“九龍灘水位”、“江源用電”、“江源發(fā)電”，如圖7、8所示，點(diǎn)擊“查看超限報(bào)警”，查看輸電線路的電壓、電流、有功、無功上下限值。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)匯總”，信息顯示界面中彈出發(fā)電機(jī)或線輸電路的月歷史記錄存檔，月存檔按照日期倒序排列，如圖9所示。在月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)匯總”，信息顯示界面中彈出單日歷史記錄存檔，電量數(shù)據(jù)存檔時(shí)間間隔為90秒，如圖10所示。在月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“三相電壓曲線”，信息顯示界面中彈出單日三相電壓曲線歷史記錄存檔，如圖11所示。在月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“三相電流曲線”，信息顯示界面中彈出單日三相電流曲線歷史記錄存檔，如圖12所示。在月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“有功功率曲線”，信息顯示界面中彈出單日有功功率曲線歷史記錄存檔，如圖13所示。在月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“無功功率曲線”，信息顯示界面中彈出單日無功功率曲線歷史記錄存檔，如圖14所示。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“有功功率歷史查詢”，信息顯示界面中彈出發(fā)電機(jī)或線路的月歷史記錄存檔，月存檔按照日期倒序排列，如圖15所示。在月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“有功功率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”查看單日有功功率數(shù)據(jù)的記錄存檔，如圖16所示。在月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“有功功率功率曲線”查看單日有功功率曲線歷史記錄存檔。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“淮電線電量統(tǒng)計(jì)”查看淮電線有功功率月歷史記錄存檔，月存檔按照日期倒序排列，如圖17所示。在淮電線月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“峰平谷統(tǒng)計(jì)”，信息顯示界面中彈出淮電線峰平谷電量統(tǒng)計(jì)列表，如圖I所示。在淮電線月歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“電量統(tǒng)計(jì)查詢”，信息顯示界面中彈出淮電線有功功率單日歷史記錄存檔，如圖19所示。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)負(fù)荷發(fā)電功率曲線”，信息顯示界面中彈出整個(gè)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)用電負(fù)荷有功功率曲線、實(shí)時(shí)發(fā)電有功功率曲線，如圖20所示。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)竹篙負(fù)荷曲線”，信息顯示界面中彈出竹篙線實(shí)時(shí)用電負(fù)荷有功功率曲線，如圖21所示。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)淮電線曲線”，信息顯示界面中彈出“九硅線”、“淮電線”、“九龍灘負(fù)荷”實(shí)時(shí)用電負(fù)荷有功功率曲線，如圖22所示。在導(dǎo)航欄中點(diǎn)擊“線路報(bào)警記錄”，信息顯示界面中彈出電壓、電流、有功功率、無功功率四個(gè)電參量中其中之一的月報(bào)警歷史記錄存檔，月存檔按照日期倒序排列，如圖23所示。在“請(qǐng)選擇越線記錄類別”下拉菜單中選取具體電參量的月報(bào)警歷史記錄存檔。在月報(bào)警歷史記錄存檔中點(diǎn)擊“查看”，查看單日?qǐng)?bào)警歷史記錄存檔，如圖24所示。該農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電量數(shù)據(jù)采集、傳輸、監(jiān)控、調(diào)度、管理的綜合功能。該系統(tǒng)有利于規(guī)范農(nóng)電生產(chǎn)和調(diào)度管理中心的操作流程，提高了農(nóng)電生產(chǎn)管理效率及調(diào)度信息化水平，極大的改善了農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行管理的可靠性、實(shí)時(shí)性和規(guī)范性。提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及現(xiàn)代化管理水平。 盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，包括 若干個(gè)多功能電能表，分別用于獲取農(nóng)電生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各發(fā)電機(jī)的發(fā)電電量、變電站以及各輸電線路的用電電量； 其特征在于，還包括 遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置，該裝置具有RS-485通信接口，用于通過RS-485通信接口實(shí)時(shí)采集各個(gè)多功能電能表的電量數(shù)據(jù)，對(duì)采集的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將解析出的電量重新進(jìn)行封裝，使其轉(zhuǎn)換為符合TCP/IP協(xié)議的遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)包，然后通過遠(yuǎn)程通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器； 遠(yuǎn)程通信鏈路，該遠(yuǎn)程通信鏈路是電量數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?，是連接遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置和數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器的橋梁，采用光纖作為通信通道，通過Internet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與接收功能； 數(shù)據(jù)中心主站服務(wù)器，用于對(duì)接收的電量數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，得到電量；該服務(wù)器采用.NET技術(shù)搭建服務(wù)器站點(diǎn)，根據(jù)得到的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、曲線繪制、調(diào)度管理等功能，同時(shí)提供遠(yuǎn)程訪問接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置由FPGA模塊和ARM處理器與輔助模塊構(gòu)成，負(fù)責(zé)數(shù)實(shí)時(shí)采集的電量數(shù)據(jù)的解析、重新封裝、轉(zhuǎn)發(fā)等任務(wù)； FPGA模塊包括RS485接口、解析模塊以及RAM緩存，基于一片F(xiàn)PGA芯片開發(fā)；FPGA模塊通過RS485接口接收來自多功能電能表實(shí)時(shí)采集的電量數(shù)據(jù)，在解析模塊中進(jìn)行解析，將解析出的電量存儲(chǔ)到RAM緩存中； ARM處理器與輔助模塊包括ARM處理器、網(wǎng)絡(luò)控制器；、RJ-45接口、驅(qū)動(dòng)器、RS485接口，ARM處理器讀取RAM緩存中解析的數(shù)據(jù)重新進(jìn)行封裝，使其轉(zhuǎn)換為符合TCP/IP協(xié)議的遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)包，然后通過網(wǎng)絡(luò)控制器、RJ-45接口與遠(yuǎn)程通信鏈路連接，并通過遠(yuǎn)程通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心站服務(wù)器；ARM處理器還通過驅(qū)動(dòng)器、RS485接口將電量發(fā)送到本地的數(shù)據(jù)備份機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置循環(huán)讀取采集點(diǎn)多功能電能表，各支多功能電能表讀取間隔時(shí)間為5秒； ARM處理器負(fù)責(zé)封裝多支多功能電能表電能表采集的電量數(shù)據(jù)，設(shè)置符合TCP/IP協(xié)議的遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)包。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)采用電氣主接線圖作為底圖和電量數(shù)據(jù)加載無頁(yè)面刷新的AJAX技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)電量的圖形化監(jiān)測(cè)，直觀顯示發(fā)電機(jī)、變電站以及輸電線路的發(fā)電總功率及居民用電總負(fù)荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的電氣接線圖加載成功后，電量數(shù)據(jù)每隔I分鐘更新一次，計(jì)時(shí)到達(dá)后，IE瀏覽器發(fā)出AJAX請(qǐng)求，Web服務(wù)器讀取文本數(shù)據(jù)庫(kù)，將電量數(shù)據(jù)保存至XML文件中，通過Javascript讀取Data, xml文件中的電量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)加載前，通過對(duì)比加載值和相應(yīng)參數(shù)的閾值，判別線路及發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)是否超限；系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)，彈框顯示具體異常信息并通過揚(yáng)聲器向調(diào)度人員報(bào)警；揚(yáng)聲器故障報(bào)警通過調(diào)用Windows Multimedia API應(yīng)用程序接口 winmm. dll,然后再調(diào)用DLL共享函數(shù)庫(kù)故障告警函數(shù)PlaySound()，載入告警音頻.wav文件，否則，正常加載到主接線圖中實(shí) 現(xiàn)近實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)網(wǎng)近實(shí)時(shí)電量監(jiān)測(cè)與調(diào)度管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)開發(fā)遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置連接多功能電能表，并通過光纖接入Internet網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)電量的采集、傳輸；同時(shí)配合開發(fā)的服務(wù)器后臺(tái)電量調(diào)度與管理軟件實(shí)現(xiàn)了整個(gè)農(nóng)網(wǎng)實(shí)時(shí)電量的監(jiān)控、調(diào)度與管理綜合功能。與電力系統(tǒng)專用的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)(SCADA)相比，不需要專門的電力專網(wǎng)，建設(shè)及維護(hù)費(fèi)用低，只要農(nóng)網(wǎng)中需監(jiān)測(cè)的采集點(diǎn)配置有多功能電能表，該采集點(diǎn)信息即可通過遠(yuǎn)程前端數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)裝置接入系統(tǒng)，適用于測(cè)量節(jié)點(diǎn)多，規(guī)模易變的農(nóng)網(wǎng)。另外，與目前的電量計(jì)量管理與收費(fèi)管理系統(tǒng)相比，其采樣光纖作為通信通道，通過Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸容量大，實(shí)時(shí)性得到了滿足。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102969796SQ201210524989
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者易建波, 黃琦, 王均, 何四海, 井實(shí), 張昌華 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)