西门子s7系列plc通过远程监控控制变电站自动化系统低开发与应用

  1、概述

　　变电站自动化是电力系统自动化的很重要一部分，变电站自动化的核心是通过无线远程监控、控制变电站监控系统的自动化，计算机技术和网络通信技术在变电站监控系统中的应用，大大提高了变电站的自动化水平，为变电站的无人值守运行奠定了良好的基础。

　　2基于云服务的变电站监测系统网络结构

　     该系统的网络结构如图1所示。主要包括各种变电站，监控站，移动终端，工程站，云服务器，云存储，移动通信网络和GPRS通信服务器。 整个互联网智能控制为以下四个部分：

　　(1)现场设备层设计

　　监控仪器：远程传输接口，具有四种远程功能和在线统计功能。实时监测箱式高压柜，变压器和低压进出口的电流，电压，无功功率，有功功率，无功功率，频率，相位等参数，并统计配电变压器的运行情况。

　　(2)通信层设计

　　通信层主要由网络控制器和通信网络组成。网络控制器：控制现场各种智能电表通信，还提供数据远程传输功能，可将数据转发到两个或多个数据中心。

　　通信网络：提供有线/无线传输。有线传输模式使用RS485总线通信用于智能电表。当站点没有布线条件或有特殊要求时，可以采用无线传输方式，现有的信息网络平台或GPRS等无线传输方式可以用于通信。

　　(3)云服务设计

　　云服务是整个系统的数据采集和处理中心等功能。

　　(4)监控层设计

　　主要分为硬件设备和软件设备，如监控计算机，打印机，移动终端。 监控计算机：用于监控箱子更换的所有操作条件和报警。 移动终端：通过手机，操作员可以接收，处理和转发远程数据，完成系统的简单管理，维护和分析。
 

　　图1基于云服务的变电站监控系统网络结构

  3、基于云服务的变电站监测系统关键技术

　　3.1 网络通讯技术

　　云服务的通信主要包括有线通信和无线通信。

　　现场总线连接系统可以数字双向传输，非常适合连接电源和智能系统。箱内各模块的一般工作环境复杂，电磁干扰严重，内部需要通信的点很多。变速箱智能系统的模块一般协同工作，它们之间的信息交换更多，现场总线组网络灵活，通讯快速可靠，可以满足智能箱改变内部通信的要求。但是，智能盒与监控中心之间的通信距离很远。通常，一个监控中心需要管理多个智能盒改变。这里使用现场总线可能具有诸如布线不方便，初始投资高以及后期维护困难等缺点。

　　RS-485总线是一种改进的通用串行通信通信方法。由于传输速率低，抗干扰能力差，适合少量数据在周围环境变化较小的地方传输和使用。可以在框中传输少量数据。监控中心的控制数据传输也是合适的，不能用于智能箱变更监控中心的数据传输。 无线通信是不需要通信线路的通信方法。它在早期安装简单，实现快速通信。如今，无线通信通常可以在双工模式下工作。只要能够到达无线信号，就可以实现远程区域与停电区域之间的通信，这是智能盒与监控中心之间通信的最佳选择。

　　GPRS通信是一种无线通信方式。 GPRS是一种基于GSM开发的无线通信方法，适用于信息的远距离传输。它具有实时在线，基于流量的计费，适应性强，数据带宽宽，网络覆盖范围广等优点。它特别适用于少量频繁，突发，间歇的数据传输，也适用于偶尔的大规模数据传输，因此完全满足箱变智能系统的数据传输要求。随着GPRS技术的不断发展，它已被广泛应用于许多领域，也为智能盒改变和监控中心通信提供了选择。

　　通用分组无线业务网络是分层的，不同的层有自己独特的功能。最高层使用错误和流量控制，这减少了开销并提高了中间网络层的传输速度。数据传输安全性也非常重要。在网络传输的某些部分上设置服务级别。只有满足级别才能查看数据信息。

　　GPRS通信是一种广泛使用的通信方法。在数据传输过程中，一个用户可以同时使用多个传输通道来提高速度。多个用户也可以使用一个传输通道。充分利用无线通信的资源。会造成浪费。利用GPRS通信技术实现数据信息的远程接收和传输，只需根据传输流量收费，并长期在线，即可满足用户要求和低成本。 GPRS通信技术的特点： (a)使用分组交换技术 (b)支持高速数据传输 (c)可以快速连接到任何通信网络 (d)GPRS支持偶尔传输大量数据和间歇传输突发数据。 #p#分页标题#e#

　　3.2 云服务与云计算技术

　　收集的数据通过GPRS网络处理并传输到云服务器，然后通过云技术将数据传输到上位机和移动终端。

　　企业的数据中心和应用程序可以部署在公共云上，以降低一次性投资和运营维护的成本。

　　3.3 移动终端应用技术

　　智能设备的发展已经将移动设备变成了掌握在他们手中的计算机，使无线成为有线计算机的替代品并用计算机取代移动电话。人们可以聚合多个监控位置的情况并在任何移动电话上查看它们。

　　从目前的发展来看，由于各种因素的影响，移动监控的发展正变得越来越成熟。移动终端设备的发展和网络技术的升级是远程监控发展的两个重要因素。今天，个人手机和平板电脑可以被认为是他们手中的个人电脑。从单核到双核，再到多核CPU升级，运行内存RAM不断增加，移动终端继续运行得更快。

　　移动终端也是客户端。它是安装在基于Android或iOS的移动电话或其他移动设备上的嵌入式软件。具有该软件的移动产品被称为移动终端，并且也被称为客户端。该软件主要由四部分组成：数据接收，网络通信，数据分析和云台控制。

  4、基于云服务的变电站监测系统应用实例

　　陕西榆林化工厂是榆林市耗电量大的重要用户。我们为其35KV变电站开发了一套监控系统，为榆林市供电局提供实时监控服务。监控系统的实现方案如图2所示。数据采集系统的硬件配置如图3所示。移动终端的监控接口如图4所示。

　　图2 35KV变电站监控系统实施方案

         图3数据采集系统的硬件配置

        图4移动终端监控界面

　　数据传输到可编程控制器s7系列smart模块，可编程控制器处理接收电压，电流，频率等的非切换量和切换量数据，通过GPRS模块将数据传输到阿里云，PC端和移动终端可以从阿里云服务器获取相关数据通过相应的软，监控用户系统的状态。#

　　PC软件或移动APP通过无线温度监控器实时显示电缆温度。无线温度传感器Wtem751测量A，B和C相电缆的温度，并通过ZigBee通信将测量的温度传输到无线温度监控器Aptem200。无线温度监控器实时显示。每根相电缆的温度同时传输到阿里云。移动终端和PC可以随时检查每根相电缆的温度状态。

　　移动终端和PC客户端为每个相电缆温度生成历史曲线。用户可以通过温度曲线观察过去一段时间内的电缆温度变化状态，还可以查看某个时间点的电缆温度状态。温度传感器的布置如图5所示。温度监测参数如图6所示。温度监测曲线如图7所示。

      图5温度传感器布局

      图6温度监测参数

　    图7温度监测曲线

　　5、 结论

　　变电站自动化系统是电力系统安全稳定运行的重要保证，变电站自动化的核心是监控系统的自动化，在将计算机和网络技术应用于监控系统后，变电站自动化水平得到了极大的提高，计算机监控系统深刻改变了电力系统的运行管理模式，为变电站无人值守运行奠定了良好的基础，变电站的计算机监控系统以计算机技术为基础，实现了网络监控。

　　变电站监控系统投入使用后，可全天24小时监控变电站，无需员工定期检查，节省人力资源，降低劳动强度。在用户侧配电网监控系统投入使用后，实现了监控中心和手机客户端的测量，显示和控制功能，使工作人员可以一目了然地看到变电站的工作状态。工作效率大大提高。这种方便，快捷，有效的监测方法大大提高了变电站的运行可靠性。用户侧配电网监控系统投入使用后，电能质量将大大提高，带来更高的经济效益。