基于物联网架构的变电所参数监测报警系统设计

10kV变电所低压配电系统位于 电力系统的末端，是最终面向用户的配电网络，直接与用户设备相连，为用户设备供应、分配电能，它的运行情况与区域内的生产、生活息息相关。长期以来由于电力行业重视发电、轻视配电、不管用电，导致低压配电网络的智能化、信息化水平发展较慢。采用人工抄表的方式工作量大，对紧急情况反映不及时，早以不能满足现代化监管要求；而采用现场设备层和过程监控层两层结构的现场监测方式，虽然数据传输具有一定的实时性，数据吞吐量较大，但一般只能实现本地监管的功能，离开现场就无法获取实时的监测信息；文献中所述的数据采集与监控(SCADA)系统虽然技术比较成熟，但这类系统比较庞大，投资规模大、建设复杂，主要应用于大型的电力调度自动化方面，而对于小型变电所配电系统则不太适用；文献中所述的GPRS方式，虽然减少了系统布线，但是这种无线方式是收费的，存在着传输数据量小，数据传输容易丢失的问题。

物联网技术作为一种新型技术体系，自被提出以来，已经在众多领域得到了应用。本文结合物联网技术特点，针对10kV变电所低压配电系统提出了一种基于物联网四层架构的变电所参数监测系统设计方案，通过网关将变电所底层信息传感设备网络和 互联网结合起来形成一个巨大的智能网络，从而实现人与物的沟通和对话。本文分层介绍了每一层的功能结构，对系统功能模块进行设计，在实时报警模块上采用了无插件的Server Push方式以保证报警的实时性，实现了变电所的远程监测和管理。

1.系统整体设计

根据物联网的四层架构体系，系统由下至上分别由感知层、传输层、服务层、应用层构成，其结构如图1所示。

图1 基于物联网架构的变电所监测系统结构图

感知层主要获取变电所低压端参数信息。10kV变电所低压端设备主要有变压器、次总开关、电容柜、出线柜等，分别安装有不同的监测仪表，它们主要监测的参数如表1所示。这些仪表均提供统一的RS485接口，通过Modbus总线与上层网关相连。由于本系统的通信数据量大，且数据大都为二进制数值，因此，采用Modbus RTU的通信方式，一个Modbus RTU帧最大为256字节。

表1 变电所低压端设备参数表