10kV變電所低壓配電系統(tǒng)位于電力系統(tǒng)的末端，是最終面向用戶(hù)的配電網(wǎng)絡(luò)，直接與用戶(hù)設(shè)備相連，為用戶(hù)設(shè)備供應(yīng)、分配電能，它的運(yùn)行情況與區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)。長(zhǎng)期以來(lái)由于電力行業(yè)重視發(fā)電、輕視配電、不管用電，導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)絡(luò)的智能化、信息化水平發(fā)展較慢。采用人工抄表的方式工作量大，對(duì)緊急情況反映不及時(shí)，早以不能滿(mǎn)足現(xiàn)代化監(jiān)管要求;而采用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層和過(guò)程監(jiān)控層兩層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方式，雖然數(shù)據(jù)傳輸具有一定的實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)吞吐量較大，但一般只能實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)管的功能，離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)就無(wú)法獲取實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)信息;文獻(xiàn)中所述的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)雖然技術(shù)比較成熟，但這類(lèi)系統(tǒng)比較龐大，投資規(guī)模大、建設(shè)復(fù)雜，主要應(yīng)用于大型的電力調(diào)度自動(dòng)化方面，而對(duì)于小型變電所配電系統(tǒng)則不太適用;文獻(xiàn)中所述的GPRS方式，雖然減少了系統(tǒng)布線(xiàn)，但是這種無(wú)線(xiàn)方式是收費(fèi)的，存在著傳輸數(shù)據(jù)量小，數(shù)據(jù)傳輸容易丟失的問(wèn)題。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種新型技術(shù)體系，自被提出以來(lái)，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)，針對(duì)10kV變電所低壓配電系統(tǒng)提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)四層架構(gòu)的變電所參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)網(wǎng)關(guān)將變電所底層信息傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)巨大的智能網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)人與物的溝通和對(duì)話(huà)。本文分層介紹了每一層的功能結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，在實(shí)時(shí)報(bào)警模塊上采用了無(wú)插件的Server Push方式以保證報(bào)警的實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)了變電所的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和管理。

　　1. 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

　　根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的四層架構(gòu)體系，系統(tǒng)由下至上分別由感知層、傳輸層、服務(wù)層、應(yīng)用層構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的變電所監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　感知層主要獲取變電所低壓端參數(shù)信息。10kV變電所低壓端設(shè)備主要有變壓器、次總開(kāi)關(guān)、電容柜、出線(xiàn)柜等，分別安裝有不同的監(jiān)測(cè)儀表，它們主要監(jiān)測(cè)的參數(shù)如表1所示。這些儀表均提供統(tǒng)一的RS485接口，通過(guò)Modbus總線(xiàn)與上層網(wǎng)關(guān)相連。由于本系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)量大，且數(shù)據(jù)大都為二進(jìn)制數(shù)值，因此，采用Modbus RTU的通信方式，一個(gè)Modbus RTU幀最大為256字節(jié)。

　　表1 變電所低壓端設(shè)備參數(shù)表

　　傳輸層主要對(duì)感知層參數(shù)信息進(jìn)行接入和傳輸，該層的主要設(shè)備為網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)具有較強(qiáng)的硬件支撐，是系統(tǒng)上下層信息交換的樞紐。它向下通過(guò)Modbus總線(xiàn)與終端監(jiān)測(cè)設(shè)備相連，向上通過(guò)以太網(wǎng)接口連接Internet.網(wǎng)關(guān)的主要仕務(wù)就是實(shí)現(xiàn)上下兩種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換。如果接收到的Modbus數(shù)據(jù)包為緊急類(lèi)型的信息，如異常報(bào)警信息，則馬上轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀;而一般數(shù)據(jù)則等待后續(xù)數(shù)據(jù)包到來(lái)后組合成一個(gè)以太網(wǎng)幀上傳。

　　服務(wù)層主要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，為上層實(shí)際應(yīng)用建立了一個(gè)高效、可靠的技術(shù)支撐平臺(tái)，服務(wù)層的主要設(shè)備包括WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。Web服務(wù)器完成與網(wǎng)關(guān)的通信、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)保存工作，并向客戶(hù)端提供Web服務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于存放變電所的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄、操作信息等，這些數(shù)據(jù)分別保存在數(shù)據(jù)庫(kù)的不同表單中，它是變電所實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表打印等的數(shù)據(jù)來(lái)源。系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分本地?cái)?shù)據(jù)中心和通過(guò)公有云存儲(chǔ)接口連接的遠(yuǎn)程大數(shù)據(jù)中心。

　　私有數(shù)據(jù)保存于本地?cái)?shù)據(jù)中心，而公共數(shù)據(jù)則存儲(chǔ)至遠(yuǎn)程大數(shù)據(jù)中心。通過(guò)這樣保證了海量數(shù)據(jù)的高并發(fā)性訪(fǎng)問(wèn)及存儲(chǔ)，可大幅減輕本地?cái)?shù)據(jù)中心存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的壓力，又可使公共大數(shù)據(jù)及非敏感數(shù)據(jù)對(duì)第三方開(kāi)放，系統(tǒng)提供公共數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)接口。系統(tǒng)后臺(tái)支持?jǐn)?shù)據(jù)建模、內(nèi)建數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模板及數(shù)據(jù)智能調(diào)度服務(wù)。

　　應(yīng)用層的設(shè)計(jì)主要面向用戶(hù)，解決用戶(hù)端信息處理和人機(jī)交互的問(wèn)題，利用經(jīng)過(guò)分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶(hù)提供豐富的應(yīng)用功能。

　　2. 系統(tǒng)功能模塊介紹

　　該系統(tǒng)主要有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、參數(shù)分析、數(shù)據(jù)報(bào)表、異常報(bào)警、系統(tǒng)管理等功能模塊，如圖2所示。系統(tǒng)采用B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，遠(yuǎn)程用戶(hù)通過(guò)電腦、平板、手機(jī)等終端的瀏覽器就可以登錄系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管。

　　圖2 變電所監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用戶(hù)功能模塊框圖

　　2.1 系統(tǒng)管理

　　系統(tǒng)管理模塊可以查看變電所以及變電所內(nèi)監(jiān)測(cè)儀表、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備的基本信息。也可以對(duì)系統(tǒng)用戶(hù)權(quán)限進(jìn)行管理。普通用戶(hù)只能查看基本的監(jiān)測(cè)信息，管理員用戶(hù)可以進(jìn)行相應(yīng)的操作，如打印報(bào)表、設(shè)置報(bào)警策、排班管理等。此外，還具有設(shè)備管理功能，可以查看設(shè)備狀態(tài)信息、修改設(shè)備模板，添加登記設(shè)備等。