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物联网与人工智能的兴起,形成电力系统供配电自动化、智能化向物联网化的发展趋势。现行的电力系统设备业已具备较完善的自动化体系,受国家电力体制的约束,在构架电力系统智能终端直接呼应电力物联网云端的新型体系还刚刚起步。本论文围绕电力供配电终端智能化、物联网化开展研究,基于物联网技术、大数据技术、通讯技术等高新科技,针对电力系统中变电站、配电站物联网建设的需求,探讨实现电力系统供配电物联网智能终端的理论依据,开发了满足物联网化技术指标与软件、硬件要求的电力供配电站所的物联网智能终端。
论文首先对国内外背景、行业同行技术及成果水平进行了检索和综述,总结了现行供配电网通信协议、自动化体系的物联网思想及馈线故障检测技术等相关知识,根据归纳的物联网可行性需求,结合当前技术的发展和已有成果,提出了所探讨供配电站物联网智能终端总体设计方案,实现了针对物联网终端所要实现的遥测、遥信、感知、控制等功能,特别是对高效大体量变电站信息采集存储分析。同时研究本着标准化、兼容化思想,与IEC60870-5-104协议融合,所开发的物联网终端DTU,具备通过4G或光纤网络节点与应用层服务器通信功能;具有开关分合闸控制功能,能对馈线故障识别并做出相应处理;能够自动识别接入的感知控制子层设备的协议,提高设备间互通性与智能化。
智能硬件方面,本课题设计围绕物联网化、高性能、低功耗、高稳定性等思想,选用STM32F767高性能芯片与STM32F103芯片双控制器并行方案,完整地进行了设备的电源电路、采集电路、通信电路、控制电路等设计,采用电源智能控制策略达到了低功耗指标;实现了数字量与模拟量隔离,在防止电磁干扰、实现设备稳定快速运行、保证数据采集与设备通信准确与迅速均做了介绍。
嵌入式软件方面,设计开发了可扩展、模块化、高性能的基于嵌入式操作系统的程序,选用轻量级且功能齐全的FreeRTOS嵌入式操作系统,在操作系统的基础上开发了采集任务、通信任务、保护任务、存储任务、内存管理任务等多任务线程程序,完成了设备三遥功能与馈线故障识别功能;实现了兼容IEC60870-5-104通信协议;实现了对感知控制子层设备的协议自识别功能,保障多个DTU设备间互通性。
最后,论文介绍了智能终端外观、绝缘以及功能测试过程,对测试结果与性能进行了分析比较。将终端应用到变配电站中,进行的测试数据和分析结果表明,系统各模块功能可靠性、智能化水平、采集、存储和控制过程的灵敏性以及对故障的智能化保护试验,均满足变配电站的物联网化要求。
论文首先对国内外背景、行业同行技术及成果水平进行了检索和综述,总结了现行供配电网通信协议、自动化体系的物联网思想及馈线故障检测技术等相关知识,根据归纳的物联网可行性需求,结合当前技术的发展和已有成果,提出了所探讨供配电站物联网智能终端总体设计方案,实现了针对物联网终端所要实现的遥测、遥信、感知、控制等功能,特别是对高效大体量变电站信息采集存储分析。同时研究本着标准化、兼容化思想,与IEC60870-5-104协议融合,所开发的物联网终端DTU,具备通过4G或光纤网络节点与应用层服务器通信功能;具有开关分合闸控制功能,能对馈线故障识别并做出相应处理;能够自动识别接入的感知控制子层设备的协议,提高设备间互通性与智能化。
智能硬件方面,本课题设计围绕物联网化、高性能、低功耗、高稳定性等思想,选用STM32F767高性能芯片与STM32F103芯片双控制器并行方案,完整地进行了设备的电源电路、采集电路、通信电路、控制电路等设计,采用电源智能控制策略达到了低功耗指标;实现了数字量与模拟量隔离,在防止电磁干扰、实现设备稳定快速运行、保证数据采集与设备通信准确与迅速均做了介绍。
嵌入式软件方面,设计开发了可扩展、模块化、高性能的基于嵌入式操作系统的程序,选用轻量级且功能齐全的FreeRTOS嵌入式操作系统,在操作系统的基础上开发了采集任务、通信任务、保护任务、存储任务、内存管理任务等多任务线程程序,完成了设备三遥功能与馈线故障识别功能;实现了兼容IEC60870-5-104通信协议;实现了对感知控制子层设备的协议自识别功能,保障多个DTU设备间互通性。
最后,论文介绍了智能终端外观、绝缘以及功能测试过程,对测试结果与性能进行了分析比较。将终端应用到变配电站中,进行的测试数据和分析结果表明,系统各模块功能可靠性、智能化水平、采集、存储和控制过程的灵敏性以及对故障的智能化保护试验,均满足变配电站的物联网化要求。