基于WSN技术的新农村低压配电网电能量采集的实

　　WSN作为一种新的信息获取方式，在环境监控、智能家居、数据采集、自动报警等领域发挥着越来越重要的作用，WSN通过分布在现场中的节点采集数据，然后根据事先规定的协议，将现场信息传送至高一级的节点或者直接传送至监控中心。目前GPRS/GSM网络覆盖范围越来越广，传输速度不断提高，费用不断下降，同时传输距离几乎不受约束，授权用户在任何有信号的地方均可随时接收和发送信息。因此，利用GPRS/GSM技术结合典型WSN技术实现电能量采集技术是可行的，且具有一定成本优势。

　　本文介绍了德化供电公司基于WSN和GPRS技术在低压配电台区实现电能量采集和安全用电管理系统的建设管理经验。

　　一、系统分析

　　1、项目概况

　　项目I期需要完成4个台区,约75个表箱共计600户户表的电能量采集。台区集中器(WSN基站)负责采集台区配变运行数据及收集户表电能量数据，并通过GPRS-VPN方式传输数据至德化供电公司后台数据采集平台系统。

　　2、项目技术内容

　　(1)WSN模块功能：WSN采集器采集户表电能示值，台区集中器整点定时(可设)抄录户表数据，并实时上传至德化供电公司后台系统。

　　(2)集中器功能：

　　①台区配变实时数据采集：间隔采集配变的A、B、C三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、电能量等数据，并发送至后台系统。

　　②日(月)台区电压合格率统计: 以每秒采集一次，1分钟(60个点)计算的平均值作为电压合格率的统计值，记录并统计电压合格率、超上限率、超下限率等。

　　③日(月)台区过负荷的告警和统计：纪录并统计台区电流过负荷的时间、相别，并主动上送数据到后台系统，经系统处理告警。

　　④台区整点电能量统计: 统计台区户表日整点所耗总电量及台区配变整点总电能量。

　　(3)数据采集平台：

　　①系统权限管理：按照系统管理员/应用管理员/部门管理员/普通用户等四级权限进行业务功能的管理。

　　②集中器及采集终端的管理：集中器及采集终端的新增、删除、更换等过程管理。

　　③集中器及户表电量数据采集、存储和管理。

　　二、系统方案设计

　　1、依据标准及规范

　　(1)DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》

　　(2)Q/GDW130-2005《电力负荷管理系统数据传输规约》

　　(3)DL/T721-2000《配电网自动化系统远方终端》

　　(4)DL/T 698-1999《低压电力用户集中抄表系统技术条件》

　　(5)DL/T 698《电能信息采集与管理系统》(征求意见稿)

　　2、设计原则

　　(1)标准化。遵循电力行业各类规范、规约、标准，数据格式及专业术语符合电力行业规范及特点。

　　(2)本地化。在系统总体方向不变的前提下，以德化当地实际情况为出发点，因地制宜，设计完成满足当地生产、营销业务需求的系统。

　　(3)实用化。以数据采集为设计基础，以生产、营销业务需求为设计依据，从管理、业务、操作等三方面来实现系统实用化。

　　(4)先进性和扩展性。在满足当前需要的前提下，本着高定位、高起点的指导思想，使系统具有一定的先进性和良好的扩展性。

　　3、系统结构

　　基于WSN和GPRS的无线集中抄表系统以配电台区为单位构成各个WSN子网，单个WSN子网由位于台区配电室(柜)内的集中采集器(WSN子网基站)和分布在台区各计量箱内的WSN无线节点组成。WSN集中器数据通过远程网络方式GPRS抄录数据到后台管理系统。总体方案如下图1所示。

　　上图1系统的结构上可分为3个层次:数据采集层、主站层、业务应用层，见下图2。数据采集层的主体是电能信息采集终端，负责电能信息的采集、数据管理、数据传输以及执行或转发主站下发的控制命令。主站是整个系统的管理中心，管理全系统的数据传输、数据处理和数据应用以及系统运行和系统安全，并管理与其它系统的数据交换。它由软件、计算机相关设备、网络设备、通信设备、电源等组成。

　　(1) 电量采集终端

　　电量采集终端分布于各计量箱内，采用单相220V供电，可通过RS485总线采集用户电表电量数据，并通过WSN网络发送数据到台区集中器，同时可接收台区集中器发来的下行命令。

　　终端可通过PDA或者主站配置以下参数：

　　①户表表具地址。按照DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》，为6字节长度。如000000234505

　　②抄表间隔。单位秒，即多长时间抄收一次户表电量数据。

　　(2)台区集中器

　　台区集中器位于低压配电台区，主要采集配变数据(电压、电流、功率等)，同时收集户表采集终端的采集到的电量数据，并通过GPRS网络传输数据到德化供电公司电能量采集主站系统。

　　基本参数：

　　①采用三相电压中任一项供电

　　②具备WSN无线通信基站

　　③采集配变总表和总保数据的RS485接口

　　④具备USB接口，方便数据的导入和导出

　　⑤具备GPRS和以太网接口

　　台区集中器具有以下功能：

　　①户表数据收集和存储。整点自动或实时召测台区户表WSN采集终端采集到的电量数据。

　　②控制命令下发。负责接收后台管理系统发送的相关控制命令(时钟同步等)，并转发到对应的WSN采集终端。

　　③配变数据监测与统计。可采集台区三相智能总表的数据(电压、电流、功率、功率因数、电能量等)。

　　④漏电总保数据监测。监测总保漏电电流大小及开关状态。

　　(3)主站数据采集平台

　　电能量采集及管理系统主站通信前置机及数据库安装在德化供电公司，主要实现全系统设备管理、数据传输管理、数据处理和数据应用以及系统运行和系统安全，并完成与其它系统的数据交换。

　　主站系统主要功能：

　　①系统管理功能：系统管理是对整个系统的用户登记及权限、基础参数及字典设定的管理。

　　②台区设备管理：电表数据管理、变压器数据管理等。

　　③电量抄收功能：存储并管理户表电量数据。

　　④配变监测功能：存储台区电压、电流、功率等的统计分析数据。

　　⑤WSN网络监控功能：对WSN网络及其终端设备进行监控和管理。

　　括实时数据、历史数据、统计数据、报表曲线等。

　　三、建设管理经验

　　①WSN采集器安装：针对德化目前每个表箱8户户表、2个表箱紧邻,且表箱内部已经没有安装位置,因此在表箱旁安装单户表箱(尽量采用玻璃钢塑料材质)安装WSN采集器,单个采集器采集16户电表(电表要求具备RS485接口的电子表)。

　　②WSN集中器安装：在台区配电箱内预留集中器的安装位置以及连接线即可。

　　四、结束语

　　WSN技术具有拓扑结构动态性强、自组织性以及网络分布式特性、低成本、低功耗、超强通讯能力、通讯距离远和抗干扰能力强、窃电自动报警等诸多优点，而目前GPRS/GSM网络覆盖范围越来越广，传输速度不断提高，费用不断下降，同时传输距离几乎不受约束，授权用户在任何有信号的地方均可随时接收和发送信息。因此，利用WSN技术结合GPRS/GSM技术在低压配电台区实现电能量采集安全用电管理技术是可行的，且具有一定成本优势。

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文章名称： 基于WSN技术的新农村低压配电网电能量采集的实

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