摘 要： 在電力行業(yè)，智能電網(wǎng)是未來電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，隨著智能電網(wǎng)的迅速發(fā)展，作為智能電網(wǎng)的核心，通信管理機(jī)起著承上啟下的作用。作為電力自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，將系統(tǒng)的控制命令下達(dá)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)或終端，很大程度上通信管理機(jī)的好壞決定了整個配電自動化系統(tǒng)的優(yōu)劣。
關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控 數(shù)據(jù)采集 嵌入式系統(tǒng) 通信管理機(jī)
1 概述
電力是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，電力監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)視和控制電力生產(chǎn)和供應(yīng)過程，是電力安全穩(wěn)定運(yùn)行的支撐系統(tǒng)。電力監(jiān)控系統(tǒng)主要是對配電室內(nèi)高低壓設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，它主要通過高壓微機(jī)保護(hù)、智能網(wǎng)絡(luò)儀表、低壓智能網(wǎng)絡(luò)儀表、直流屏、溫控器等設(shè)備的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遙測、遙信和遙控，實(shí)時監(jiān)視系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，記錄和處理監(jiān)控數(shù)據(jù)，及時監(jiān)測故障并通知維護(hù)人員處理，從而達(dá)到少人或無人值守，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控維護(hù)和管理，提高供電系統(tǒng)的可靠性和供電設(shè)備的安全性。
在電力監(jiān)控系統(tǒng)中經(jīng)常會運(yùn)用到通信管理機(jī)，通信管理機(jī)也稱作DPU，其具有多個下行通訊接口及一個或者多個上行網(wǎng)絡(luò)接口，相當(dāng)于前置機(jī)，即監(jiān)控計算機(jī)，用于將一個變電所內(nèi)所有的智能監(jiān)控／保護(hù)裝置的通訊數(shù)據(jù)整理匯總后，實(shí)時傳送至上級主站系統(tǒng)（后臺監(jiān)控中心系統(tǒng)和DCS），完成遙信、遙測功能。另一方面接收后臺監(jiān)控中心系統(tǒng)或DCS下達(dá)的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給變電所內(nèi)的智能監(jiān)控單元，完成對廠站內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分、合閘遠(yuǎn)程控制或裝置的參數(shù)整定，實(shí)現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能。另外通信管理機(jī)也適用于規(guī)模較大、要求較高的綜合自動化系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)以及配電自動化系統(tǒng)。
2 通信管理機(jī)的軟硬件設(shè)計
傳統(tǒng)的電力監(jiān)控方案多采用X86架構(gòu)工業(yè)計算機(jī)（工控機(jī)）來實(shí)現(xiàn)，要求7X24小時在線服務(wù)，存在成本高，功耗大，兼容性差、人工依賴性高的缺點(diǎn)，同時存在突發(fā)性系統(tǒng)死機(jī)或關(guān)機(jī)的問題。因此，在做通信管理機(jī)的軟硬件設(shè)計的時候，除了需要考慮管理機(jī)平臺的性能和穩(wěn)定性之外，還需要考慮以下幾個因素：
通訊規(guī)約的兼容性：作為一個中間設(shè)備，承上啟下，需要與各種自動化裝置、智能化儀表、變電站微機(jī)保護(hù)裝置等進(jìn)行連接，而各個設(shè)備之間都有不同的通訊規(guī)約，因此通信管理機(jī)需要能夠滿足這些協(xié)議的需要；
接口數(shù)量：對于通信管理機(jī)而言，接口的數(shù)量與可擴(kuò)展性能是衡量產(chǎn)品能否滿足需求的重要標(biāo)準(zhǔn)。
性能與預(yù)算的平衡：作為一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備，通信管理機(jī)的性能與價格的平衡很大程度能夠影響方案整體性能表現(xiàn)的重要因素；
多重網(wǎng)絡(luò)功能：用戶可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況配置不同的網(wǎng)絡(luò)接口，組成用戶需要的多種組網(wǎng)方式；
安科瑞憑借在電力行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)積累，提供電力監(jiān)控系統(tǒng)--通信管理機(jī)解決方案。相對于傳統(tǒng)的基于X86架構(gòu)的系統(tǒng)方案，安科瑞ANet通信管理機(jī)采用了目前更流行的基于ARM架構(gòu)的嵌入式Linux平臺方案，具備很高性價比和較高的集成度。
ANet-2E4SM模塊化通信管理機(jī)將傳統(tǒng)管理機(jī)的接口拆分成可拼裝搭配的模塊，其中主模塊可作為標(biāo)準(zhǔn)智能通信管理機(jī)獨(dú)立工作，主模塊搭配從模塊可靈活擴(kuò)展，能增加更豐富的應(yīng)用場景，同時還可提供邊緣計算等需求。
該方案采用NXP Cortex－A7的ARM處理器，以先進(jìn)的電源管理架構(gòu)達(dá)到更低的功耗。標(biāo)配256MB DDR3和256M電子硬盤，通過嚴(yán)格EMC和高低溫測試，確保在嚴(yán)酷的現(xiàn)場環(huán)境下穩(wěn)定工作。具有豐富的硬件接口，存儲方面支持USB以及TF卡接口，可擴(kuò)展存儲空間，能保證長時間的斷點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲，完整的報警記錄、日志記錄存儲。通訊方面支持RS485、Lora、RJ45以太網(wǎng)口、4G等接口，容易擴(kuò)展，可以對眾多設(shè)備同時進(jìn)行管理。
在通訊規(guī)約方面，經(jīng)過不斷的開發(fā)擴(kuò)展，目前采集協(xié)議支持ModbusRtu/TCP、DL/T645-1997/2007、DL/T698.45-2017、CJT188-2004、IEC103/104、OPC UA、BACNET、 西門子 S7 協(xié)議等。轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議支持ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、DGJ08-2068-2012 上海建筑能耗、DGJ32/TJ111-2010 江蘇建筑能耗、杭州等地省市能耗、寧夏電力需求側(cè)、華云 104 協(xié)議、SNMP、MQTT 協(xié)議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1 等。能夠保證通信管理機(jī)對下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對上進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的需求。
3 典型案例
4 結(jié)語
通過基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的通信管理機(jī)在電力監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目上的實(shí)際應(yīng)用，充分體現(xiàn)了它的優(yōu)勢，通信管理機(jī)的整體穩(wěn)定運(yùn)行，可以滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計的各項(xiàng)需求，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了很好的技術(shù)保證。安科瑞憑借在電力行業(yè)的多年深耕，通過新的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)與邊緣計算技術(shù)，結(jié)合有線與無線通信方式，提供的通信管理機(jī)解決方案可有效降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)集成度，實(shí)現(xiàn)配電房、臺區(qū)、分布式新能源發(fā)電（光伏、風(fēng)電）等場景的電力監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、聯(lián)動控制等功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化及無人值守。
5 產(chǎn)品證書
