基于簇状网络的变电站设备管控系统设计与应用
发布时间：2021-10-17 03:58
随着经济社会的发展,对电力系统供电可靠性的要求越来越高,变电站内带电检测、在线监测、动力环境等数字化监测信息也越来越多。但目前变电站内除电压电流等主要电气信息实现了统一的“四遥”控制以外,设备运行状态信息、辅助控制系统等非主要电气信息监测体系尚不完善,有效的带电检测和在线监测技术手段较少,通讯方面没有统一的顶层设计,各自建信息化平台形成信息孤岛,数据的利用和处理效率较低。而目前变电站系统平常的生产过程大量采用无人值守的模式,在日常的变电系统维护中,存在自动化程度低、人工工作量大、缺乏有效监督、数据采集量不足等问题。物联网在低功耗传感器应用、信息获取、短距离通信等方面具有明显的优势,为解决上述问题带来了新的技术参考。本文详细分析了电力物联网的发展现状,在现有变电站物理通信网络和人工运维方式的基础上,分析变电站物联网无线传感器的组网方式,通过仿真选择和匹配性分析确定选择簇状网络作为管控系统的网络结构;设计了分层分布式的三层物联网体系架构,分为智能感知层、数据通信层和智能应用层。在设备运行状态信息的获取方面,提出了综合变电站主设备局放、机械特性等电气状态量和消防、安防、环境等辅助设施监控的现...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１物联网三层体系结构??感知技术能够对发生的物理事件及数据进行识别判断，它是整个物联网技术??，：、??
器逻辑节点，但目前变电设备状态监测仍然存在监测装置性能不高、数据采??集与数据传输不规范、通信网络信息接入能力受限、信息模型不统一、多源异构??数据处理程度不够以及设备评估方法与体系不完善等方面的不足因此若想建??立起一个具有通用性、起支撑规范作用的体系架构，为实现变电站物联网建设奠??定基础［４２］，首先需要确定管控系统所需要的通信方式。??２．１变电站通信物理构架现状??现有的变电站通信物理构架沿“电力流”纵向层次上包括了变电站层级、运??维班层级和调度控制系统三个层级，具体如图２－１所示［４３］。??调度系统?调度工作站?调度工作站??谪电?Ｒ报?Ｍ?ａ??ＡＭ々冴机?．?１?１?■??｜?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ??ｊ?ｓＬ／ｐｌｘ?［―Ｉ??运维班１?ｎ?￣?远维班ｎ??ＳＤＩＩ／ＰＴＮ?￣｜?｜?ＳＤＨ／ＰＴＮ?￣￣］??〇?Ｑ］??Ｓｍａ?变?１?站??顧徽祕?ｌｌＳ§ｌ迅动机?＾３］??＾?土?＾??＾??站校ｗ交涣机??图２－１变电站信息物理架构架构??对于变电站信息的物理结构而言，主要是体现了两大网络的融合，即信息网??络和电力网络。对于电力网络而言参照能量的流向进行划分可以分为变电一次设??备级、变电站级、供电公司级，其中包括大量的变电设备状态智能监测装置［４４］。??电力网络己十分成熟，本文就不再详细赘述。??对于信息网络而言，其主要的功能是实现信息的采集及传输［４５］，进而对设备??的运行状态进行评估、决策、诊断、维修辅助管理等［４６］，实现智能电网对输变电??７??
?山东大学硕士学位论文???’恭泰＾黨??星型拓扑?树Ｓ拓扑?Ｍｅｓｂ拓扑?簇状拓扑??图２－２?Ｚｉｇｂｅｅ网络拓扑类型??要实现将变电站复杂多样数量庞大的生产信息的获取和统一处理，同时保证??信息传输以及控制处理的准确性、及时性和可靠性，就需要结合变电站生产实际??选择合适的网络拓扑结构。本节将对以上四种网络拓扑结构进行分析，从而选择??出最适合变电站设备管控系统所需要的网络拓扑类型。??１、星型拓扑??星型拓扑是多点对一点的网络结构［５４１整个网络以接入节点为核心，汇聚节??点和传感器同时对接入节点通信，由网络中心执行信息的处理和运算。由于该网??络结构要求所有的传感器同时与接入节点进行通信，对于中心接入节点的数据处??理能力要求太高，各个节点信息处理负担较小，数据处理能力分配不够均衡，而??变电站内设备检测信息量太过庞大，明显看出该网络结构不适合应用于变电站设??备管控系统的实际部署应用。故下文中不再详细研究。??２、树型拓扑??树型拓扑形状像一棵倒置的树％，顶端是接入节点，相当于树根，后面带着??若干分支，每个分支可由汇聚节点和传感器灵活组成，每个分支还可再带子分支。??树形拓扑是一种分层的机构，各个节点按照固定的层次连结，节点间的信息传输??按照层次分布，通过上下层之间的汇聚节点进行信息传输，相邻结点或同层结点??之间一般不进行数据交换。该拓扑相对于星型拓扑而言具有一定的灵活拓展能力，??各节点之间的信息处理能力要求也较为合理，缺点是若一旦汇聚节点出现问题，??可能导致一整条分支的数据传输失败，故而影响全网通信的可靠性，而变电站内??对于信息可靠性的要求非常高，因此该拓扑同样不适合在变电
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络数据传输延时分配算法[J]. 高翔霄,俞达,任月慧,高玲玲,徐丽. 计算机测量与控制. 2020(05)
[2]全感知场景下变电站无线通信方案研究[J]. 翟军辉,付希华,郭政莼. 电力信息与通信技术. 2020(05)
[3]基于5G的泛在电力物联网[J]. 陈皓勇,李志豪,陈永波,陈锦彬,王晓娟. 电力系统保护与控制. 2020(03)
[4]智能电网中的物联网技术应用与发展[J]. 何奉禄,陈佳琦,李钦豪,羿应棋,张勇军. 电力系统保护与控制. 2020(03)
[5]甘肃：智能运检助推泛在电力物联网建设[J]. 王震,张玉刚,郭文萍. 国家电网. 2020(01)
[6]基于多源数据的保护就地化变电站智能感知与诊断技术研究[J]. 徐祥海,吴靖,秦波,侯伟宏,韩民畴. 电气技术. 2019(12)
[7]基于物联网的具有全景功能的全维度设备状态监测系统研究[J]. 艾精文,党晓婧,吕启深,梅春华,张渊渊. 电力系统保护与控制. 2019(16)
[8]基于云策略和MMS协议的智能变电站继电保护设备自动测试系统[J]. 刘大伟,宋爽,马泉. 电力系统保护与控制. 2019(12)
[9]变电站通信系统故障及处理技术分析[J]. 董学柳. 通信电源技术. 2019(02)
[10]电力通信系统传输设备双电源供电测试方案及应用[J]. 赵洋,赵晓红,任天成,孟建,吕国栋. 山东电力技术. 2019(01)
硕士论文
[1]基于物联网的电厂智能巡检系统移动端设计与实现[D]. 王丞浩.东北电力大学 2019
[2]变电站辅助设备智能监控系统的研发[D]. 马长立.兰州交通大学 2018
[3]基于物联网技术的电能采控终端和电力营销信息系统的集成与优化[D]. 武融.内蒙古大学 2018
[4]物联网技术在东莞电网若干应用研究[D]. 黄淦畴.华南理工大学 2016
[5]地下电缆智能运维关键技术研究与应用[D]. 王孝琳.华南理工大学 2016
[6]基于物联网的无线测温系统设计[D]. 宋守金.武汉工程大学 2016
[7]智能变电站构架及一体化平台应用研究[D]. 方景辉.华北电力大学(北京) 2016
[8]基于物联网的输变电设备全寿命周期管理系统[D]. 乔月妮.宁夏大学 2015
[9]基于物联网技术的变电站安全作业监测系统研究及应用[D]. 马建伟.华北电力大学 2014
本文编号：3441067
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１物联网三层体系结构??感知技术能够对发生的物理事件及数据进行识别判断，它是整个物联网技术??，：、??
器逻辑节点，但目前变电设备状态监测仍然存在监测装置性能不高、数据采??集与数据传输不规范、通信网络信息接入能力受限、信息模型不统一、多源异构??数据处理程度不够以及设备评估方法与体系不完善等方面的不足因此若想建??立起一个具有通用性、起支撑规范作用的体系架构，为实现变电站物联网建设奠??定基础［４２］，首先需要确定管控系统所需要的通信方式。??２．１变电站通信物理构架现状??现有的变电站通信物理构架沿“电力流”纵向层次上包括了变电站层级、运??维班层级和调度控制系统三个层级，具体如图２－１所示［４３］。??调度系统?调度工作站?调度工作站??谪电?Ｒ报?Ｍ?ａ??ＡＭ々冴机?．?１?１?■??｜?Ｉ?Ｉ?１?Ｉ?Ｉ??ｊ?ｓＬ／ｐｌｘ?［―Ｉ??运维班１?ｎ?￣?远维班ｎ??ＳＤＩＩ／ＰＴＮ?￣｜?｜?ＳＤＨ／ＰＴＮ?￣￣］??〇?Ｑ］??Ｓｍａ?变?１?站??顧徽祕?ｌｌＳ§ｌ迅动机?＾３］??＾?土?＾??＾??站校ｗ交涣机??图２－１变电站信息物理架构架构??对于变电站信息的物理结构而言，主要是体现了两大网络的融合，即信息网??络和电力网络。对于电力网络而言参照能量的流向进行划分可以分为变电一次设??备级、变电站级、供电公司级，其中包括大量的变电设备状态智能监测装置［４４］。??电力网络己十分成熟，本文就不再详细赘述。??对于信息网络而言，其主要的功能是实现信息的采集及传输［４５］，进而对设备??的运行状态进行评估、决策、诊断、维修辅助管理等［４６］，实现智能电网对输变电??７??
?山东大学硕士学位论文???’恭泰＾黨??星型拓扑?树Ｓ拓扑?Ｍｅｓｂ拓扑?簇状拓扑??图２－２?Ｚｉｇｂｅｅ网络拓扑类型??要实现将变电站复杂多样数量庞大的生产信息的获取和统一处理，同时保证??信息传输以及控制处理的准确性、及时性和可靠性，就需要结合变电站生产实际??选择合适的网络拓扑结构。本节将对以上四种网络拓扑结构进行分析，从而选择??出最适合变电站设备管控系统所需要的网络拓扑类型。??１、星型拓扑??星型拓扑是多点对一点的网络结构［５４１整个网络以接入节点为核心，汇聚节??点和传感器同时对接入节点通信，由网络中心执行信息的处理和运算。由于该网??络结构要求所有的传感器同时与接入节点进行通信，对于中心接入节点的数据处??理能力要求太高，各个节点信息处理负担较小，数据处理能力分配不够均衡，而??变电站内设备检测信息量太过庞大，明显看出该网络结构不适合应用于变电站设??备管控系统的实际部署应用。故下文中不再详细研究。??２、树型拓扑??树型拓扑形状像一棵倒置的树％，顶端是接入节点，相当于树根，后面带着??若干分支，每个分支可由汇聚节点和传感器灵活组成，每个分支还可再带子分支。??树形拓扑是一种分层的机构，各个节点按照固定的层次连结，节点间的信息传输??按照层次分布，通过上下层之间的汇聚节点进行信息传输，相邻结点或同层结点??之间一般不进行数据交换。该拓扑相对于星型拓扑而言具有一定的灵活拓展能力，??各节点之间的信息处理能力要求也较为合理，缺点是若一旦汇聚节点出现问题，??可能导致一整条分支的数据传输失败，故而影响全网通信的可靠性，而变电站内??对于信息可靠性的要求非常高，因此该拓扑同样不适合在变电
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络数据传输延时分配算法[J]. 高翔霄,俞达,任月慧,高玲玲,徐丽. 计算机测量与控制. 2020(05)
[2]全感知场景下变电站无线通信方案研究[J]. 翟军辉,付希华,郭政莼. 电力信息与通信技术. 2020(05)
[3]基于5G的泛在电力物联网[J]. 陈皓勇,李志豪,陈永波,陈锦彬,王晓娟. 电力系统保护与控制. 2020(03)
[4]智能电网中的物联网技术应用与发展[J]. 何奉禄,陈佳琦,李钦豪,羿应棋,张勇军. 电力系统保护与控制. 2020(03)
[5]甘肃：智能运检助推泛在电力物联网建设[J]. 王震,张玉刚,郭文萍. 国家电网. 2020(01)
[6]基于多源数据的保护就地化变电站智能感知与诊断技术研究[J]. 徐祥海,吴靖,秦波,侯伟宏,韩民畴. 电气技术. 2019(12)
[7]基于物联网的具有全景功能的全维度设备状态监测系统研究[J]. 艾精文,党晓婧,吕启深,梅春华,张渊渊. 电力系统保护与控制. 2019(16)
[8]基于云策略和MMS协议的智能变电站继电保护设备自动测试系统[J]. 刘大伟,宋爽,马泉. 电力系统保护与控制. 2019(12)
[9]变电站通信系统故障及处理技术分析[J]. 董学柳. 通信电源技术. 2019(02)
[10]电力通信系统传输设备双电源供电测试方案及应用[J]. 赵洋,赵晓红,任天成,孟建,吕国栋. 山东电力技术. 2019(01)
硕士论文
[1]基于物联网的电厂智能巡检系统移动端设计与实现[D]. 王丞浩.东北电力大学 2019
[2]变电站辅助设备智能监控系统的研发[D]. 马长立.兰州交通大学 2018
[3]基于物联网技术的电能采控终端和电力营销信息系统的集成与优化[D]. 武融.内蒙古大学 2018
[4]物联网技术在东莞电网若干应用研究[D]. 黄淦畴.华南理工大学 2016
[5]地下电缆智能运维关键技术研究与应用[D]. 王孝琳.华南理工大学 2016
[6]基于物联网的无线测温系统设计[D]. 宋守金.武汉工程大学 2016
[7]智能变电站构架及一体化平台应用研究[D]. 方景辉.华北电力大学(北京) 2016
[8]基于物联网的输变电设备全寿命周期管理系统[D]. 乔月妮.宁夏大学 2015
[9]基于物联网技术的变电站安全作业监测系统研究及应用[D]. 马建伟.华北电力大学 2014
本文编号：3441067
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