基于物联网架构的配电站技术支持系统
发布时间：2020-12-08 03:42
当前我国智能电网的建设仍然面临着配电网系统升级、配电站自动化和智能仪表等方面的制约和挑战。随着配电网规模的不断扩大和新兴负荷的大量接入,现有监测装置采集频率低、数据类型少、时延高,配电站全状态感知能力弱;配电站的可控设备不断增加但其管控能力却不强,因此基于物联网的智能化、网络化的配变Hub Net,并以此为核心构建配电站技术支持系统,实现以配电站为主体的低压配电网智能高效的全状态感知和运行管控势在必行。本文的具体工作如下:(1)在分析传统配变终端运行情况的基础上,针对配电站的应用场景,进行配变Hub Net需求分析;基于物联网的硬件平台、软件APP,给出硬件和软件结构的设计方案;硬件设计从核心控制、通信接口和功能实现三个层面展开,设计了硬件结构,搭建统一硬件平台;软件设计在嵌入式Linux操作系统的基础上,采用容器技术实现软件应用APP化,实现配变终端全状态感知和智能控制。(2)以配变Hub Net为核心,构建基于物联网架构的配电站技术支持系统,从感知层、网络层、平台层、应用层分层讨论了系统构成和支撑技术;针对边缘配变Hub Net和主站系统的协同问题,从IaaS、PaaS和SaaS三...
【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】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＴＴＵ典型工作原理框图??２．１．２
?山东大学硕士学位论文???因为传统配变终端的功能设计普遍采用固化到硬件的方式，灵活性较差，一??旦将其部署到现场，难以实现后期维护和功能扩展。为解决这一问题，本文基于??“物联网”技术架构进行配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ整体设计；采用“硬件平台化、软件ＡＰＰ??化”的设计思路实现硬件和软件的解耦，解决传统配变终端应用扩展困难的问??题。并且利用物联网技术实现多传感器组网及通信，利用边缘计算技术实现配电??站在不同情况下的数据分析与决策，满足低压配电站运维与管控的新需求。??２．?２．?２配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ整体设计??配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ基于“物联网”架构设计，而嵌入式系统是物联网的核心技术??之一，首先介绍典型嵌入式系统的结构，在此基础上进行配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ总体设计。??典型嵌入式系统体系结构如图２－２所示。??应用软件??］７??嵌入式操作系统??／??｜?（；?＾??硬件平台??嵌入式处理器?外围设备??图２－２典型嵌入式系统结构??典型嵌入式系统的结构分为硬件和软件两个部分。硬件部分包括嵌入式处理??器和外围设备，软件部分包括操作系统和应用软件。??基于２．１节和２．２．１节的分析，本文配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ的研究将物联网技术、边缘??计算技术与传统配变终端相结合，同时采用“硬件平台化、软件ＡＰＰ化”的设??计思路，其整体设计结构如图２－３所示。??１０??
、?１！??通用组件?＾通用组件?Ｉ??／?＾?Ｌｉｎｕｘ?内核?／?＼?Ｉ??Ｉ?系?显示管理?ｆ?，?（?｝?设备接入?ｊ??！?ｉ?＊?文件系统?设备驱动?１解＜?＜??ｍ?［存储管理＾二二二二二二二二二二二（操作系二二二二二二＇容器引擊ｊ?；??理―」［１＾）?！??！＇??＇｜??硬?Ｃｏｒｔｅｘ?ＡＲＭ?Ａ７７处理器??！件?ｔ?ｉ?￣?ｔ??层?［本地通信接口?）?［?远程通信接口?）?［其他硬件?＼??ｋ???图２－３配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ整体设计??配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ整体设计可以分为硬件层、系统层和ＡＰＰ层三部分。硬件层对??应嵌入式系统结构的硬件部分，由ＡＲＭ处理器和外围设备组成的硬件平台作为??配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ的运行支撑平台和嵌入式软件系统的运行载体。系统层和ＡＰＰ层??对应嵌入式系统结构的软件部分，配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ所使用的嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统??与计算机使用的操作系统目的一致，都是为了屏蔽底层硬件差别，为应用软件开??发提供统一接口，使开发者专注于应用功能的实现。应用ＡＰＰ的幵发利用边缘??计算相应技术，在数据源头实现数据融通和分析决策，提升终端边缘计算能力和??智能化水平，有利于配电站的安全经济运行和管理。??配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ采用物联网架构设计，利用物联网的传感器组网方式实现配电??站多传感器和设备入网，同时兼容物联网无线通信方式和通信协议，网络结构灵??活多变。在统一?ＡＲＭ处理器的基础上移植嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核，在Ｌｉｎｕｘ内核上??安装通用组件，通过统一的调用接口实现应用ＡＰＰ的安装运行，整体设计实现??了硬件和软件的解耦、
【参考文献】：
期刊论文
[1]中外智能电网发展战略[J]. 张东霞,姚良忠,马文媛. 中国电机工程学报. 2013(31)
[2]集中智能与分布智能协调配合的配电网故障处理模式[J]. 刘健,张小庆,陈星莺,沈兵兵,董新洲,张志华. 电网技术. 2013(09)
[3]电动汽车充放电对电网影响研究综述[J]. 马玲玲,杨军,付聪,刘培,孙元章. 电力系统保护与控制. 2013(03)
硕士论文
[1]低压配电室智能配电监测系统设计[D]. 杨京.安徽大学 2018
[2]天津西站枢纽35kV变电站综合自动化监控系统的研究[D]. 李云鹏.天津大学 2018
[3]中压配电站智能化关键技术研究及应用[D]. 王科丁.华中科技大学 2017
[4]中低压配电一体化信息管理系统设计与实现[D]. 许力方.华北电力大学(北京) 2017
[5]基于电力线载波通信的远程自动抄表系统的研究和应用[D]. 王晓熙.华北电力大学 2016
[6]基于GPRS通信的变电站光纤传感测温系统软件平台设计[D]. 罗舒阳.山东大学 2016
[7]基于B/S架构的配电网设备管理信息系统设计与实现[D]. 江博彦.吉林大学 2014
[8]基于信息交互总线的配电网多源信息集成与利用技术研究[D]. 侯新叶.华北电力大学 2013
本文编号：2904391
【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】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＴＴＵ典型工作原理框图??２．１．２
?山东大学硕士学位论文???因为传统配变终端的功能设计普遍采用固化到硬件的方式，灵活性较差，一??旦将其部署到现场，难以实现后期维护和功能扩展。为解决这一问题，本文基于??“物联网”技术架构进行配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ整体设计；采用“硬件平台化、软件ＡＰＰ??化”的设计思路实现硬件和软件的解耦，解决传统配变终端应用扩展困难的问??题。并且利用物联网技术实现多传感器组网及通信，利用边缘计算技术实现配电??站在不同情况下的数据分析与决策，满足低压配电站运维与管控的新需求。??２．?２．?２配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ整体设计??配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ基于“物联网”架构设计，而嵌入式系统是物联网的核心技术??之一，首先介绍典型嵌入式系统的结构，在此基础上进行配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ总体设计。??典型嵌入式系统体系结构如图２－２所示。??应用软件??］７??嵌入式操作系统??／??｜?（；?＾??硬件平台??嵌入式处理器?外围设备??图２－２典型嵌入式系统结构??典型嵌入式系统的结构分为硬件和软件两个部分。硬件部分包括嵌入式处理??器和外围设备，软件部分包括操作系统和应用软件。??基于２．１节和２．２．１节的分析，本文配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ的研究将物联网技术、边缘??计算技术与传统配变终端相结合，同时采用“硬件平台化、软件ＡＰＰ化”的设??计思路，其整体设计结构如图２－３所示。??１０??
、?１！??通用组件?＾通用组件?Ｉ??／?＾?Ｌｉｎｕｘ?内核?／?＼?Ｉ??Ｉ?系?显示管理?ｆ?，?（?｝?设备接入?ｊ??！?ｉ?＊?文件系统?设备驱动?１解＜?＜??ｍ?［存储管理＾二二二二二二二二二二二（操作系二二二二二二＇容器引擊ｊ?；??理―」［１＾）?！??！＇??＇｜??硬?Ｃｏｒｔｅｘ?ＡＲＭ?Ａ７７处理器??！件?ｔ?ｉ?￣?ｔ??层?［本地通信接口?）?［?远程通信接口?）?［其他硬件?＼??ｋ???图２－３配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ整体设计??配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ整体设计可以分为硬件层、系统层和ＡＰＰ层三部分。硬件层对??应嵌入式系统结构的硬件部分，由ＡＲＭ处理器和外围设备组成的硬件平台作为??配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ的运行支撑平台和嵌入式软件系统的运行载体。系统层和ＡＰＰ层??对应嵌入式系统结构的软件部分，配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ所使用的嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统??与计算机使用的操作系统目的一致，都是为了屏蔽底层硬件差别，为应用软件开??发提供统一接口，使开发者专注于应用功能的实现。应用ＡＰＰ的幵发利用边缘??计算相应技术，在数据源头实现数据融通和分析决策，提升终端边缘计算能力和??智能化水平，有利于配电站的安全经济运行和管理。??配变Ｈｕｂ?Ｎｅｔ采用物联网架构设计，利用物联网的传感器组网方式实现配电??站多传感器和设备入网，同时兼容物联网无线通信方式和通信协议，网络结构灵??活多变。在统一?ＡＲＭ处理器的基础上移植嵌入式Ｌｉｎｕｘ内核，在Ｌｉｎｕｘ内核上??安装通用组件，通过统一的调用接口实现应用ＡＰＰ的安装运行，整体设计实现??了硬件和软件的解耦、
【参考文献】：
期刊论文
[1]中外智能电网发展战略[J]. 张东霞,姚良忠,马文媛. 中国电机工程学报. 2013(31)
[2]集中智能与分布智能协调配合的配电网故障处理模式[J]. 刘健,张小庆,陈星莺,沈兵兵,董新洲,张志华. 电网技术. 2013(09)
[3]电动汽车充放电对电网影响研究综述[J]. 马玲玲,杨军,付聪,刘培,孙元章. 电力系统保护与控制. 2013(03)
硕士论文
[1]低压配电室智能配电监测系统设计[D]. 杨京.安徽大学 2018
[2]天津西站枢纽35kV变电站综合自动化监控系统的研究[D]. 李云鹏.天津大学 2018
[3]中压配电站智能化关键技术研究及应用[D]. 王科丁.华中科技大学 2017
[4]中低压配电一体化信息管理系统设计与实现[D]. 许力方.华北电力大学(北京) 2017
[5]基于电力线载波通信的远程自动抄表系统的研究和应用[D]. 王晓熙.华北电力大学 2016
[6]基于GPRS通信的变电站光纤传感测温系统软件平台设计[D]. 罗舒阳.山东大学 2016
[7]基于B/S架构的配电网设备管理信息系统设计与实现[D]. 江博彦.吉林大学 2014
[8]基于信息交互总线的配电网多源信息集成与利用技术研究[D]. 侯新叶.华北电力大学 2013
本文编号：2904391
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