技術

熱門搜索：EMI 無線收發器 GaN ADS 射頻信號源 TriQuint 直放站 MTT-S

基于ZigBee技術的變電站無線監控

2011-08-16 來源：四信通信字號：大中小

一、前言

變電站綜合自控是利用微機技術，將變電站的二次設備（包括測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）進行功能組合和優化設計、實現對變電站的主要設備和輸配電線路的自動監視、測量、自動控制和微機保護，以及調度通信等綜合性的自動化功能。目前我國每天投入電網運行的數百座新建電站均采用了綜合自動化系統，同時，每年還有一定數量的老變電站的技術改造也以綜合自動化系統模式為主。

傳統的變電站綜合自動系統是通過有線的網絡進行信號的采集、傳輸和發送。變電站設備雜多、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的網絡技術應用于各種網絡系統已成為勢不可擋的趨勢，無線網絡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絡的特點。

二、項目架構實施方案

2．1 系統組成

整個變電站監控系統主要由三部分組成，分別是前端監控數據采集設備、ZigBee傳輸設備、中心監控系統。

2.1.1前端監控數據采集設備

整個變電站的正常運行需要實時監控多個參數的運行狀況，數據采集設備就是用于實現各個監控節點的參數采集，并將采集得到的數據通過串口發送給ZigBee傳輸設備。

2.1.2 ZigBee傳輸設備

ZigBee傳輸設備在整個系統中用于實現傳輸通道的建立，設備能夠實現自組網功能，最大可支持65000個點。當ZigBee設備從采集終端接收到監控數據后，通過自組建的無線網絡傳輸發送到監控中心，同時，監控中心也可通過ZigBee網絡對各個監控節點發出控制指令，從而實現數據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F8114，兩者的區別在于前者完全用ZigBee無線網來傳輸，而后者可先通過ZigBee無線將數據傳輸到中心節點（由F8114擔當），然后再通過GPRS無線網絡傳輸到遠程監控中心。

2.1.3 中心監控系統

中心監控系統主要由服務器機組和平臺軟件主組成，當中心監控系統接收到監控數據后，會對數據進行各種分析，并據分析結果進行各種控制操作，如發出告警信息、向終端監控設備發出控制指令等等。

2.2網絡架構

根據監控中心與實際變電站的距離，我們提出兩種網絡實施架構，當監控中心就布設在變電站時，數據傳輸采用ZigBee無線直接進行短距離傳輸接入，整個ZigBee無線網絡采用F8914進行組建，如下圖

當中心監控與變電站的距離較遠時，終端數據通過ZigBee無線網傳輸到中心節點，然后中心節點再通過GPRS網絡傳輸到中心監控室，中心節點采用帶有GPRS的設備F8114。組網如下圖

當中心節點通過GPRS網絡將數據傳送到監控中心時，中心網絡有多種網絡接入方式：

1）中心采用APN專線，所有終端都采用內網固定IP，客戶中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網絡，在GGSN與移動公司互聯路由器之間建立GRE隧道。為客戶分配專用的APN，其他的用戶不得申請該APN。只有該專網內的SIM卡才能進入該APN，防止其他非法用戶的進入。用戶可以內部建立RADIUS服務器，以保證用戶內部安全。用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。

此種方案無論實時性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。在資金允許的情況下的最佳組網方式。

2）控制中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網動態IP+DNS解析服務的。客戶先與DNS服務商聯系開通動態域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。

3）控制中心采用ADSL等INTELNET公網連接，采用公網固定IP服務的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，中心有公網固定IP的。IP MODEM直接向中心發起連接。運行可靠穩定，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域得到了廣泛的應用。將其應用于變電站監控系統的優點在于：

1、無線化，減少變電站的連線的復雜度。

2、成本低，Zigbee協議簡單且免收專利費。

3、智能化，各Zigbee節點自動搜索建立連接。

4、支持星型，樹型，網型網絡等多種網絡拓撲結構，最大網絡連接能力強，可支持65000個節點。

5、傳輸模塊采用工業級設計，金屬外殼，外接電源DC 12V/500mA；通信電流：<250mA (12V)；工作環境溫度 -25~+65ºC；儲存溫度 -40~+85ºC；相對濕度 95%(無凝結)；多重軟硬件看門狗設計，適用于油井野外工作。

6、ZigBee終端空曠視距離環境無線通信距離800米。
7、Zigbee通訊不需要任何費，為整個項目節省大量的費用支出

8、設備配置操作簡單，易懂，集成化程度高，技術成熟，安裝方便。

隨著需求的增長和技術的進一步成熟，Zigbee在變電站綜合自動化系統中會有更為廣闊的應用前景。

五、方案總結