Zigbee 的电网调度自动化系统应用方案

1、 本系统中心服务器通过GPRSAPN专线接入企业路由器，进入GPRSAPN内网，获取固定IP地址。监测点数据无需路由到Internet网络，监测点DTU也采用该APN内的SIM卡。采用这种方式组成点对多点网络具有安全性高的特点，且稳定性高、适时性好。Zigbee+GPRS数据传输终端上电后，它会根据预先设定在其内部的IP地址主动访问中心GPRSDTU服务器，和监控中心建立TCP/IP链路。监控中心主站本身维护接入的每个Zigbee终端的网络ID号和设备ID号，当主站要向某个监控终端提出数据请求时，它会根据网络ID号和设备ID号来找到对应的终端，将命令下发到该终端，终端响应后通过Zigbee终端将数据经Zigbee协调器传输到GPRSDTU，GPRSDTU把数据发到网络代理服务器端口，通过端口影射转发到监控中心主站，即完成了一个应答式的通讯流程。

2、三、系统结构 系统分为三个部分，分别是监控终端设备、Zigbee+GPRS数据传输终端、监控中心主站。（1）监控终端设备该监测系统采用的综合系数检测设备（RTU）是根据电力需求侧管理技术要求设计、制造的一种高科技产品。它采用高精度数字采样处理技术，集数据采集、显示、存储、通讯等多功能于一体，并可通过后台软件将储存记录的数据以图表或报表的形式显示、打印和分析。其科技领先，功能强大、可靠性高，可广泛应用于配电自动化系统的监测。其主要功能有：AGC每4s一次调节令，日负荷曲线，继电保护定值整定分析，水电及抽水蓄能运行等多个参数技术参数：·额定技术参数额定电压:Un：100V额定电流:In：5A额定频率:Fn：50Hz·测量准确度电压/电流/频率：0.2级功率因数/有功功率/无功功率：0.5级有功电量/无功电量：1.0级·内置闪存容量存储容量：1024k字节，可实现连续84日数据记录（每15分钟记录一次）·精度电压/电流/频率：0.2级功率因数/有功功率/无功功率：0.5级有功电量/无功电量：1.0级系统参数设定装置的CT、PT变比据存储间隔系统时钟LCD对比度过压参数欠压参数过流参数

3、（2）Zigbee数据传输终端----采用厦门才茂通信科技有限公司的Zigbee厦门才茂工业级Zigbee按照恶劣环境要求设计，具有极强的抗干扰能力、低功耗、组网灵活，性能可靠稳定等优点和特性。Zigbee是一个将RS232串口设备的串口通信立即转换为Zigbee无线网络通信的双向转换传输设备。才茂Zigbee2007pro，根据用户自己的实际需要进行选定。Zigbee包括三种类型：协调器(Coordinator)、路由器(Router)、终端节点（EndDevice），这三类设备具备不同的网络功能，协调器时网络的中心节点，负责网络的发起组织、网络维护和管理功能；路由器负责数据的路由中继转发；终端节点只进行本节点数据的发送和接收。在一个Zigbee应用网络中，必须有且只有一个协调器和多个路由器或者终端节点组成。

4、CM3160PGPRSDTU采用ARM9高性能工业级嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台,超大内存,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换的虚拟专用网络。针对网络流量控制的用户，产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能。公司产品已广泛应用于金融，水利，环保，电力，邮政，气象等行业。

5、一、无线参数1、支持EGSM900/GSM1800无线网络2、GPRSmulti-slotclass103、编码方案：CS1~CS44、符合SMG31bis技术规范5、ComplianttoGSMphase2/2+6、支持数据、语音、短信和传真二、硬件系统1、CPU：工业级高性能ARM9嵌入式处理器，带内存管理MMU,200MPS,16KBDcache,16KBIcache2、FLASH：8MB，可扩充到32MB3、SDRAM：64MB，可扩充到256MB4、接口：厦门才茂CM3150P:1个RS232串口。（根据需要，可支持RS422/RS485），串口速率：110bps~230400bps数据位支持：8位或7位奇偶校验位：无或奇数校验或偶数校验停止位：1位或2位流控：无或RTS/CTS厦门才茂CM3150EP:1个RS485接口。（根据需要，可支持RS232/422）串口速率：110bps~230400bps数据位支持：8位或7位奇偶校验位：无或奇数校验或偶数校验停止位：1位或2 流控：无或RTS/CTS控制口：RS-232,115200bps,8databits,1stopbit,noparity(8N1)指示灯：具有电源、通信及在线指示灯。天线接口：标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧。UIM卡接口：3V/5V标准的推杆式用户卡接口。电源接口：标准的3芯火车头电源插座。语音接口：标准的耳机麦克风接口。5、供电：外接电源：DC9V500mA宽电压供电：DC5-32V通信电流：350mA待机电流：35mA6、尺寸：外形尺寸：92.7x61.3x23mm（不包括天线及固定件）7、其他参数：工作环境温度-25~+65ºC储存温度-40~+85ºC相对湿度95%(无凝结)三、软件功能1.TCP/UDP透明数据传输；支持多种工作模式。心跳包技术。2.智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线。3.支持RSA，RC4加密算法4.支持虚拟值守VWM（VirtualManWatch）功能，确保系统稳定可靠5.支持虚拟数据专用网（APN/VPDN）6.支持数据中心动态域名和IP地址访问7.支持DNS动态获取，防止DNS服务器异常导致的设备当机。8.支持双数据中心备份9.支持多数据中心同时接受数据10.支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接。11.支持短消息备份及告警。12.多重软硬件看门狗13.数据包传输状态报告。14.标准的AT命令界面15.可以用做普通拨号MODEM16.支持telnet功能。17.支持远程配置，远程控制18.通过串口软件升级19.同时支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系统（3）监控中心主站主站系统最里面层为操作系统及系统软件。第二层为系统支持软件层，包括数据库系统、电力系统模型、数据采集和传输。电力系统模型主要指电力系统设备对象化及网络拓扑；数据库系统分运行库、基础库、标准库和历史库四部分；数据采集和传输就是将各种数据从不同的终端根据各种通讯协议采集过来，但并不进行处理，再通过网络分发给需要这些数据的系统。第三层为基础应用层，将采集过来的数据经过各种处理，通过GUI界面显示给用户。第四层为高级应用层，它所产生的数据主要是供电力系统进一步管理和决策用。上位软件主要完成以下功能：（1）电网EMS调度系统，变压器运行监控，直属电厂和变电站群异常情况监控，数据的分析、处理和存盘，RTU的参数设置及状态显示。既能获得配电网运行的基本信息，又为功能扩充提供很好的基础。（2）自动抄表系统根据设定的时间自动抄录配电变压器和用户的电度数。并具有电表异常告警，跟踪抄表记录和操作记录等辅助功能。（3）用户购电量管理对于信誉比较差的用户，通过系统对它进行先购电后供电，并在使用电量达到某些比例时进行警告。（4）线损管理主要是台区线损管理和线路线损管理。（5）配电设备管理主要是配电线路和配电变压器等设备的管理。（6）终端错误智能识别终端错误分为通讯恢复，通讯中断（某一终端连续三次召测不到）， 终端无线错误（一天连续十次召测不到），无线中断（连续有三十个终端召测不到）。（7）负荷预测通过计算主站和分站所有台区的总有功功率总加值来初步预测下一阶段的负荷情况。（8）电容器投切根据电压和功率因数就地进行调节，调节时考虑时间因素和投切次数。在就地调节失灵的情况下能够远方监视和远方控制。如果终端无调节投切功能，系统能够远方计算后控制电容器投切。（9）终端操作可以远方读取或者设置终端的参数，如变压器的整定参数等。可设置开关合闸，开关分闸。可读取或设置VQC参数。（10）与营销系统数据库的接口能方便地为营销系统提供数据源。（11）采集谐波数据通过系统能够采集用户的各次谐波含量。（12）用户窃电管理增加用户电量与功率转换为电量的比较，通过设置比例系数，来进行警告，比如当有功功率产生而电量不动时，则产生警告。

6、四、结论实现我国电网调度自动化，是提高供电质量、用电可靠性和提高电力企业自身水平的需要,Zigbee作为一种新的通讯手段，应用在配电自动化中有很多优点,基于Zigbee通信的配电变压器综合管理系统是一个较有应用前景的实现方案。