一種基于無線通信技術(shù)的配電終端管理系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電管理終端模塊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無線通信技術(shù)的配電終端管理系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)保護(hù)和數(shù)據(jù)控制都需要高速、安全的實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)的支持。傳統(tǒng)的光纖通信和電力線載波通信方式，施工難度大，投資成本高，建設(shè)周期長，通常不具備環(huán)路條件，因此容易影響配電終端設(shè)備的通信；此外，在配電領(lǐng)域大多數(shù)終端由于分散安裝，現(xiàn)場作業(yè)人員在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的線纜連接和設(shè)備安裝、調(diào)試、維護(hù)及操作等工作都有諸多不便，并且存在安全隱患。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?01320628580.X的專利涉及一種配電設(shè)備在線監(jiān)測預(yù)警終端，包括電參數(shù)采集電路，信號(hào)預(yù)處理電路，單片機(jī)系統(tǒng)電路，通訊電路，報(bào)警電路，所述電參數(shù)采集電路包括有變壓器溫度檢測電路、漏電信號(hào)檢測電路、諧波信號(hào)采集電路、電壓信號(hào)采集電路、電流信號(hào)采集電路、開關(guān)狀態(tài)檢測電路、避雷器泄漏檢測傳感器；所述信號(hào)預(yù)處理電路包括諧波檢測分析單元電路和電參數(shù)檢測分析單元電路；各電參數(shù)采集電路輸出信號(hào)直接或經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理電路分別接入所述單片機(jī)系統(tǒng)電路；所述單片機(jī)系統(tǒng)電路連接通訊電路和報(bào)警電路。本實(shí)用新型能夠及時(shí)了解配電線路及設(shè)備的工作狀況，為配電系統(tǒng)末端用戶提供尚可靠、尚質(zhì)量的用電環(huán)境。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01420044829.7的專利公開了一種配電架空線路監(jiān)測終端，包括:箱體、塑料螺栓和天線，其中，天線的尾部設(shè)置有外螺紋；箱體頂壁上設(shè)置有安裝孔；塑料螺栓的螺桿穿入在安裝孔中，并且塑料螺栓的螺栓頭位于箱體外側(cè)，位于箱體內(nèi)的塑料螺栓的螺桿端部設(shè)置有塑料緊固螺母，塑料緊固螺母與塑料螺栓通過螺紋連接，將塑料螺栓與箱體相固定；箱體與塑料螺栓的接觸面上涂覆有密封膠；塑料螺栓內(nèi)設(shè)置有將所述螺桿兩端貫穿的通孔，通孔內(nèi)壁上設(shè)置有內(nèi)螺紋；天線尾部通過螺紋連接方式安裝在塑料螺栓的通孔中。該終端在保證防水的同時(shí)，提高了天線的通信性能，并且可以避免雷擊導(dǎo)致內(nèi)部電氣部件造成損壞的問題。
[0005]無線通信作為光纖通信的有效補(bǔ)充，在配電領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，如利用4G通信技術(shù)的靈活、高速和穩(wěn)定等特點(diǎn)都能很好避免傳統(tǒng)通信手段的缺點(diǎn)，具有維護(hù)方便、可靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的特性，以及傳輸?shù)母咚俣?、高質(zhì)量等有點(diǎn)，決定了其將成為配網(wǎng)領(lǐng)域的主要通信載體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種基于無線通信技術(shù)的配電終端管理系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的成本和技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合現(xiàn)場配電設(shè)備的實(shí)際工況，能通過較低的成本和便捷的安裝，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性，彌補(bǔ)電力行業(yè)工作現(xiàn)場的諸多不足，使配電終端進(jìn)一步智能化、現(xiàn)代化和高效化。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于無線通信技術(shù)的配電終端管理系統(tǒng)，包括智能配電終端、主站系統(tǒng)以及連接兩者的無線通信網(wǎng)絡(luò)，所述智能配電終端包括饋線控制端、組網(wǎng)模塊以及與所述饋線控制端連接的故障處理器，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)包括遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)和局域無線網(wǎng)絡(luò)。
[0008]所述主站系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)主站系統(tǒng)；所述物聯(lián)網(wǎng)主站系統(tǒng)通過所述遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)連接移動(dòng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)。
[0009]所述遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)包括4G通信終端。
[0010]所述局域無線網(wǎng)絡(luò)包括藍(lán)牙收發(fā)設(shè)備和數(shù)據(jù)加密裝置。
[0011]所述智能配電終端連接供源模塊，所述供源模塊包括平板電容器以及與其連接的整流器、降壓轉(zhuǎn)換器、蓄電池組。
[0012]所述饋線控制端包括FTU終端和控制器，所述FTU終端分別與所述組網(wǎng)模塊、所述故障處理器連接，所述控制器通過所述局域無線網(wǎng)絡(luò)與所述FTU終端連接。
[0013]所述組網(wǎng)模塊包括mesh無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和增幅天線。
[0014]所述故障處理器包括報(bào)警器以及分別與其連接的過壓檢測裝置、過流檢測裝置。
[0015]所述控制器包括便攜式掌上智能終端。
[0016]一種基于無線通信技術(shù)的配電終端管理實(shí)現(xiàn)方法，包括下列步驟:
1)依托FTU終端組建饋線控制端，并通過組網(wǎng)模塊組建自組織mesh架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同位置的智能配電終端的網(wǎng)絡(luò)一體化；
2)自組織mesh架構(gòu)通過遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)連接到移動(dòng)運(yùn)營商內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，再通過移動(dòng)運(yùn)營商與物聯(lián)網(wǎng)主站系統(tǒng)之間的有線專線連接到主站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大容量、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸及融合；
3)控制器通過局域無線網(wǎng)絡(luò)連接自組織mesh架構(gòu)，局域無線網(wǎng)絡(luò)通過數(shù)據(jù)加密裝置在架構(gòu)信息鏈路上設(shè)置參數(shù)保護(hù)層，保證通信安全，為調(diào)試、維護(hù)以及操作提供方便、安全的有利保證。
[0017]本發(fā)明的核心在于無線通信技術(shù)在配電終端中的運(yùn)用，主要包括三方面，一是通過無線自組織網(wǎng)模塊將傳統(tǒng)的個(gè)體饋線控制端聯(lián)系起來，形成區(qū)域化、網(wǎng)絡(luò)化的一體式智能配電終端管理層，這樣做的好處在于在饋線控制端需要與就地控制器或遠(yuǎn)程主站系統(tǒng)連接時(shí)，無需進(jìn)行多次的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，省去了單個(gè)饋線端向就地控制端、遠(yuǎn)方控制中心傳輸與處理的過程，整個(gè)處理時(shí)間也被大大縮短；二是利用遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能配電終端與主站系統(tǒng)的聯(lián)系，本方案中的遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)包括4G通信終端，通過建立智能配電終端和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的4G通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)與后臺(tái)數(shù)據(jù)融合，保證移動(dòng)系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)主站系統(tǒng)的及時(shí)互通；智能配電終端通過4G通信終端連接到移動(dòng)運(yùn)營商內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，再通過移動(dòng)運(yùn)營商與物聯(lián)網(wǎng)主站系統(tǒng)之間的有線專線連接到主站系統(tǒng)，通信終端使用專用的接入點(diǎn)接入到4G網(wǎng)絡(luò)，在通過身份認(rèn)證后或者無線網(wǎng)絡(luò)的私有IP地址，與主站系統(tǒng)構(gòu)成廣域的虛擬專用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，從而形成了智能配電終端與主站系統(tǒng)的雙向通信鏈路，最終實(shí)現(xiàn)大容量、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸及融合；三是通過局域無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能配電終端與就地控制器的連接，局域無線網(wǎng)絡(luò)包括藍(lán)牙收發(fā)設(shè)備和數(shù)據(jù)加密裝置，控制器包括便攜式掌上智能終端，可使用智能手機(jī)或平板電腦，這樣就可以通過智能配電終端無線連接平板電腦，實(shí)現(xiàn)非接觸維護(hù)，規(guī)范現(xiàn)場作業(yè)。智能配電終端與平板電腦采用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線連接，藍(lán)牙在鏈路層上通過使用藍(lán)牙設(shè)備地址、認(rèn)證私鑰、加密私鑰和隨機(jī)碼等多個(gè)參數(shù)保證通信安全，為調(diào)試、維護(hù)以及操作提供方便、安全等有利保證。
[0018]本方案中的智能配電終端包括饋線控制端、組網(wǎng)模塊以及與所述饋線控制端連接的故障處理器，所述饋線控制端包括FTU終端和控制器，所述FTU終端分別與所述組網(wǎng)模塊、所述故障處理器連接，所述控制器通過所述局域無線網(wǎng)絡(luò)與所述FTU終端連接，F(xiàn)TU負(fù)責(zé)采集配電終端信息，包括各種運(yùn)行參數(shù)信息(如電壓、電流、功率和開關(guān)位置等)，以光纖通信網(wǎng)絡(luò)為媒介實(shí)現(xiàn)相鄰FTU交換信息判斷故障區(qū)段，并直接發(fā)送控制命令，控制開關(guān)動(dòng)作；無線自組織網(wǎng)模塊為自組織mesh無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，運(yùn)行于470MHz-510MHz公共計(jì)量免申請(qǐng)頻段，支持8-32個(gè)跳頻頻點(diǎn)同步慢跳頻通信，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)采用自組織mesh架構(gòu)，單跳可實(shí)現(xiàn)1~2公里范圍內(nèi)的傳輸距離，再加上增幅無線則傳輸距離更大；故障指示器是包括報(bào)警器以及用來檢測過壓、過流、接地故障的設(shè)備。增幅天線包括定向增益天線和全向旋轉(zhuǎn)天線，所述定向增益天線為螺旋臂偶極子天線，通過同軸電纜與mesh無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連；在采用無線傳輸時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)姆€(wěn)定