利用zigbee技术建立小区低压电能实时监视系统 |
| 2012-10-10 23:26 作者：冯 娅 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月10日讯】据《科技与生活》杂志2012年第15期载文称，以Zigbee无线通信网络为载体，通过Zigbee终端节点的无线电参数传感器和PC端控制的中心协调器实现了电参数实时监控，实现电参数的自动采集、传输、存储、分析监控平台。
进入7月，居民用电负荷大幅度攀升，迎峰度夏这给电力管理部门或物业管理部门带来很大挑战，由于局部超负荷运行，导致三相电压不平衡，末端输出功率不足。导致家电制冷设备无法正常开启，严重的烧毁用电设备或配电变压器，给居民生活带来更多不便。
采取什么措施监视线路电压电流突变情况，怎么跟踪负荷变化，合理推断负荷变化曲线，通过那种切实有效的技术及管理手段，破解突增的电力负荷。这是摆在电力管理部门或者小区物业管理的难题。
信阳电力公司也面临这样的问题。信阳供电公司采用的的zigbee无线电参数网络实时监视系统有针对性的实现单台变压器辖区下用电负荷监视记录及负荷预测，解决突增负荷监控，为线路改造扩容提供客观准确的数据资料。
系统简介
1Zigbee无线网络特性
Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据传输率、低成本的双向无线通信技术，由IEEE802.15.4和Zigbee联盟共同制定。Zigbee技术广泛应用于各种短距低速的场合，如医疗护理、汽车自动化、农业自动化和遥测遥控等。Zigbee的网络设备通常分为三类：中心协调器（PANCoordinatox）、路由器（Router）和终端节点（EndDevice）。其中前两类具有路由功能，可组成全Mesh网络拓扑结构。而终端节点不具有路由功能，只能与中心协调器或路由器单跳连接，组成星型网络。如图1所示。终端节点的优势是可以进入休眠模式，以降低功耗。
TI的新型CC2530是一款真正针对IEEE802.15.4、ZigBee、ZigBeeRF4CE和智能能源应用的片上系统解决方案。由于具有高达256KB的大容量闪存，CC2530非常适合ZigBeePRO应用。64K以及更高版本将支持用于ZigBeeRF4CE的新型RemoTI™堆栈，该堆栈是业内第一款符合ZigBeeRF4CE协议的堆栈，并且更大容量的内存将允许片上空中下载以支持系统内重新编程。此外，CC2530还结合了1个完全集成的高性能射频收发器，带有8051MCU、8KBRAM、32-128闪存以及其它强劲的支持功能与外设。参数可配置，可组成任意网络拓扑结构，具有网络安全加密、路由/终端节点自动加入网络、信道跳频等特点。并且作为工业级产品，具有较高的可靠性和工业应用价值。
供电线路的电参数采集主要有：三相电压、三相电流、频率、功率因数，谐波等很少的数据量。采集频率不高，基本上10秒钟采集一次数据已经足够了。农网建设标准化指导书要求，一台变压器架空线路，供电半径不要超过800米，所以Zigbee正好满足这种近距离、低复杂度、低数据传输率，数据采集需要，采用中智电烨生产的Zigbee无线电参数传感器，其通信距离可以达到1500米，通信速率达到9600BPS，远远满足小区在线电参数监控需要。
信阳供电公司联合中智电烨科技共同开发的Zigbee台区电参数监测系统，结构如图2所示：它以Zigbee无线通信网络为载体，通过Zigbee终端节点的无线电参数传感器和PC端控制的中心协调器实现了电参数实时监控，完成了电参数数据的自动采集、传输、存储、分析的电力监控平台。形成了集现代数字通信技术、计算机软件硬件技术、数据采集技术和电力遥测遥控技术为一体的综合性实时信息采集与分析处理系统。
2系统组成
Zigbee台区电参数在线监测系统主要有现场监测层，通讯传输层和数据管理层组成
2.1现场监测层
现场安装中智电烨设计的zigbee电参数传感器仪器，
息县中智电烨DN-C001主要功能有：zigbee终端模块、LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电参数计量、复费率电能统计；COSφ位移功率因数谐波分析；电压波峰系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量RS485通讯接口。
2.2通讯传输层
主要将监测层设备采集的数据传送到PC，通过Zigbee终端节点和zigbee中心协调器组成串口通讯管理机，主要将监测层设备采集的数据无线发射到zigbee中心协调器，读取其中数据，并进行初步分析、整理，将数据保存PC中。
2.3数据管理层
PC轮询方式对zigbee中心协调器发射数据请求指令。zigbee中心协调器接到电参数据到进行采集、存储、解析，实现边采集边分析，并生成各种电参数及电参数报表、曲线分析图、，形成直观的电力管理界面。
3系统功能
3.1电参数采集
中智电烨DN-C001Zigbee台区电参数监测系统直观显示线路分布情况，电参量直接标注线路上，人机交互方便，界面并实时刷新。Zigbee台区电参数监测系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波、不平衡度、电流K系数、电话波形因子、电压波峰系数、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并对重要信息量进行数据库存储
3.2电参数曲线分析
系统提供了实时电参数曲线和历史用电曲线分析界面，通过调用相关分支线路分析该线路当前的负荷运行状况。系统的历史电参数对所有已存储电参数数据可查看其历史数据，方便工程人员对监测的改台区电参数数据质量分析。
3.3电参数报表管理
系统有电参数报表，可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、用电事件故障及告警记录报表，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电参数的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电参数的费率报表。
4结束语
随着社会经济的发展，人民生活的提高，供电保障越来越重要，采用高科技手段辅助检查供电负荷，排查供电隐患，用电负荷分析管理已成为电力工程人员的必备工具，以上介绍的信阳供电公司采用的zigbeed电力负荷分析仪，可以实现对电参数在线监测，实现对采集数据的分析、处理，并生成各种电参数报表、分析曲线图、便于对小区及线路电参数合理扩容分配做统筹管理。
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