CN107171440A - 智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统及其收集方法 - Google Patents

智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统及其收集方法 Download PDF

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Abstract

一种智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，包括智能变压器终端和一组以上开关柜多功能表：智能变压器终端与各开关柜多功能表通信；智能变压器终端与后台数据中心通信网络互连；后台数据中心通过GPRS技术或以太网与用户交互通信；开关柜多功能表与Modbus协议。本发明具有以下有益效果：1、利用智能变压器终端实现开关柜多功能表与后台数据中心的交互，避免了当前需要采用专门的通信管理机进行多个开关柜多功能表的信息汇总的做法；2、对智能变压器终端的计算处理能力要求降低；3、实现变压器和开关柜两类设备信息的融合，统一通过智能变压器终端传输和接收数据，避免后台数据中心运行两套监控软件。

Description

智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统及其收集方法
技术领域
本发明涉及电气设备智能化领域，特别涉及一种智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统及其方法。
背景技术
在大型配电房中，存在着变压器和各类开关柜等多种电气设备；随着电气智能化的发展，逐步在变压器就地配备智能变压器终端实现测控等功能，智能变压器终端通过以太网或GPRS等通信网络与后台数据中心的变压器管理系统交互。
由于RS485总线具有实现简单、价格便宜、应用成熟等优点，RS485总线是当前开关柜多功能表主要的通信方式，开关柜多功能表通过RS485总线与后台开关柜管理系统进行信息交互；此外，由于大型配电房开关柜数量通常较多，因此一般采用功能相对简单的开关柜多功能表来实现开关柜的测控功能，开关柜多功能表通常采用RS485通信方式和Modbus协议，当前普遍采用专门的通信管理机进行多个开关柜多功能表的信息汇总，再由通信管理机与后台的开关柜管理系统交互(参见图1)；但上述现有技术一般存在以下缺点：由于RS485总线传输距离有限，存在着信息的融合和系统的重复建设问题，且当前的配电房智能化系统中，变压器和开关柜通常采用两套独立的系统完成，因此，大型配电房开关柜智能化实际应用中，需要增添通信管理机；该通信管理机同时具有RS485接口和以太网等其他通信接口，起到信息汇总和转换的作用；通信管理机一方面通过RS485总线与开关柜多功能表互连，另一方面，通过以太网等接口与后台开关柜管理系统通信。但通信管理机的价格较昂贵，而且增加通信管理机会提高连接难度。
因此，有必要做进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种利用智能变压器终端实现开关柜多功能表与后台管理中心的交互，避免了需要采用专门的通信管理机进行多个开关柜多功能表的信息汇总的传统做法，而且实现了变压器和开关柜两种设备信息的融合的智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统及其收集方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，包括智能变压器终端和一组以上开关柜多功能表：其特征在于：智能变压器终端与各开关柜多功能表通信；智能变压器终端与后台数据中心通信网络互连；后台数据中心与用户交互通信；开关柜多功能表与Modbus协议。本结构中，智能变压器终端除了完成变压器监测和控制功能外，还实现了开关柜信息汇集器的功能，以替代现有结构中的通信管理机，节省了成本。
所述智能变压器终端通过RS485总线与各开关柜多功能表通信；智能变压器终端通过RS485总线、GPRS技术或以太网与后台数据中心通信网络互连；后台数据中心与用户交互通信。
所述智能变压器终端上设置有备用RS485接口，开关柜多功能表上设置有RS485接口，智能变压器终端备用RS485接口与开关柜多功能表RS485接口之间通过RS485总线相连接，实现智能变压器终端与开关柜多功能表的通信互连，智能变压器终端与一组以上开关柜多功能表构成RS485总线系统，各开关柜多功能表相互并联连接。
所述智能变压器终端采用固定指令模式与开关柜多功能表进行信息交换。
所述智能变压器终端采用固定指令读取开关柜多功能表上的Modbus报文信息，并直接通过通信网络将开关柜多功能表上的Modbus报文信息传输给后台数据中心。
所述用户交互包括装载有相应APP的智能手机或网页。
一种用于上述智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统的收集方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将智能变压器终端与各开关柜多功能表相连接，形成RS485总线系统；
S2、智能变压器终端利用终端处理信息周期中的空余时间，分批次地采用固定指令模式发送命令给开关柜多功能表，请求获取开关柜多功能表信息；
S3、开关柜多功能表通过RS485总线将Modbus报文信息传输给智能变压器终端；
S4、智能变压器终端获得Modbus报文信息，不对开关柜多功能表的电气数据进行具体解析，只暂时保存在智能变压器终端；
S5、智能变压器终端利用终端处理信息周期中的空余时间，分别将开关柜多功能表的电气数据通过通信网络传输给后台数据中心，由后台数据中心对Modbus报文信息进行报文解析和分析。
本发明具有以下有益效果：
1、充分利用智能变压器终端的通信功能，实现开关柜多功能表与后台数据中心的交互，避免了当前需要采用专门的通信管理机进行多个开关柜多功能表的信息汇总的做法，成本降低；
2、对智能变压器终端的计算处理能力要求降低，智能变压器终端利用终端处理信息周期中的空余时间获取开关柜电气数据，不对开关柜电气数据进行具体解析，直接通过通信网络传输给后台数据中心，由后台数据中心进行报文解析和分析；
3、实现变压器和开关柜两类设备信息的融合，统一通过智能变压器终端传输和接收数据，避免后台数据中心运行两套监控软件。
附图说明
图1为现有变压器和开关柜两套独立智能组件所组成的系统原理图。
图2为本发明一实施例开关柜接入智能变压器终端的系统原理图。
图3为本发明一实施例中Modbus的报文结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图2和图3，本智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，包括智能变压器终端和一组以上开关柜多功能表：智能变压器终端与各开关柜多功能表通信；智能变压器终端与后台数据中心通信网络互连；后台数据中心与用户交互通信；开关柜多功能表与Modbus协议。本结构中，智能变压器终端除了完成变压器监测和控制功能外，还实现了传统结构中信息汇集器的功能，以替代现有结构中的通信管理机，节省了成本。
进一步说，为提高通信的有效性，智能变压器终端通过RS485总线与各开关柜多功能表通信；智能变压器终端通过RS485总线、GPRS技术或以太网与后台数据中心通信网络互连；后台数据中心通过GPRS技术或以太网与用户交互通信。
进一步说，智能变压器终端上设置有备用RS485接口，开关柜多功能表上设置有RS485接口，智能变压器终端备用RS485接口与开关柜多功能表RS485接口之间通过RS485总线相连接，实现智能变压器终端与开关柜多功能表的通信互连，一智能变压器终端与一组以上开关柜多功能表构成RS485总线系统，各开关柜多功能表相互并联连接。
进一步说，智能变压器终端采用固定指令模式与开关柜多功能表进行信息交换，降低对智能变压器终端的计算处理能力的要求；充分利用智能变压器终端实现开关柜多功能表与后台管理中心的交互，避免了当前需要采用专门的通信管理机进行多个开关柜多功能表的信息汇总的做法；而且实现了变压器和开关柜两种设备信息的融合。
进一步说，智能变压器终端采用固定指令读取开关柜多功能表上的Modbus报文信息，并直接通过通信网络将开关柜多功能表上的Modbus报文信息传输给后台数据中心。
进一步说，用户交互包括装载有相应APP的智能手机或网页。
上述智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统的收集方法，包括以下步骤：
S1、将智能变压器终端与各开关柜多功能表相连接，形成RS485总线系统；
S2、智能变压器终端利用终端处理信息周期中的空余时间，分批次地采用固定指令模式发送命令给开关柜多功能表，请求获取开关柜多功能表信息；
S3、开关柜多功能表采用RS485通信方式与Modbus协议，并通过RS485总线将Modbus报文信息传输给智能变压器终端；
S4、智能变压器终端获得Modbus报文信息，不对开关柜多功能表的电气数据进行具体解析，只暂时保存在智能变压器终端；
S5、智能变压器终端利用终端处理信息周期中的空余时间，分别将开关柜多功能表的电气数据通过通信网络传输给后台数据中心，由后台数据中心对Modbus报文信息进行报文解析和分析。
步骤S1中，RS485总线系统能实现智能变压器终端与开关柜多功能表的信息交互；采用主从查询方式，智能变压器终端起到主机功能，开关柜多功能表起到从机功能；智能变压器终端利用终端处理信息周期中的空余时间，分批次发送固定的报文命令给开关柜多功能表，请求获取各个开关柜多功能表特定的关键信息。
步骤S2中，智能变压器终端通过周期性的处理程序，完成变压器的智能化功能；在一个处理程序周期内，除了用于处理变压器自身的信息之外，还有一定的空余时间；本方法利用该智能变压器终端的空余时间，依次读取各个开关柜的电气数据；通过分批次发送固定的报文命令给开关柜多功能表，请求获取所需的开关柜电气数据，等待对应开关柜的答复报文。
步骤S3中，开关柜多功能表获取智能变压器终端的请求报文后，将所需的开关柜电气数据发送到RS485总线；智能变压器终端通过RS485总线接收开关柜多功能表的电气数据，整个交互过程采用Modbus协议进行。
步骤S4中，由于Modbus具有固定的格式(参见图3)，开关柜电气数据对应的Modbus报文具有特定的功能码，智能变压器终端只需根据固定指令，即可实现快速查找到含有开关柜电气数据的Modbus码，例如：读取地址编号为x，寄存器地址从x开始，长度为x的开关柜设备寄存器的内容；变压器只起到信息汇集器和数据转发的功能，不对开关柜信息进行具体解析，降低智能变压器终端的计算处理能力要求。
步骤S5中，智能变压器终端将所获取的开关柜电气数据，通过通信网络直接发给后台数据中心，智能变压器终端不再保留开关柜电气数据。
综上所述，本发明利用RS485总线实现开关柜电气数据向智能变压器终端的传输，再利用智能变压器终端处理周期的空余时间，实现将开关柜电气数据通过通信网络传输给后台数据中心进行处理。本发明充分利用智能变压器终端，实现开关柜多功能表与后台数据中心的交互，避免了当前需要采用专门的通信管理机进行多个开关柜多功能表的信息汇总的做法；而且实现了变压器和开关柜两种设备信息的融合。
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，包括智能变压器终端和一组以上开关柜多功能表：其特征在于：智能变压器终端与各开关柜多功能表通信；智能变压器终端与后台数据中心通信网络互连；后台数据中心与用户交互通信；开关柜多功能表与Modbus协议。
2.根据权利要求1所述智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，其特征在于：所述智能变压器终端通过RS485总线与各开关柜多功能表通信；智能变压器终端通过GPRS技术或以太网与后台数据中心通信网络互连。
3.根据权利要求2所述智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，其特征在于：所述智能变压器终端上设置有备用RS485接口，开关柜多功能表上设置有RS485接口，智能变压器终端备用RS485接口与开关柜多功能表RS485接口之间通过RS485总线相连接，实现智能变压器终端与开关柜多功能表的通信互连，智能变压器终端与一组以上开关柜多功能表构成RS485总线系统，各开关柜多功能表相互并联连接。
4.根据权利要求3所述智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，其特征在于：所述智能变压器终端采用固定指令模式与开关柜多功能表进行信息交换。
5.根据权利要求4所述智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，其特征在于：所述智能变压器终端采用固定指令读取开关柜多功能表上的Modbus报文信息，并直接通过通信网络将开关柜多功能表上的Modbus报文信息传输给后台数据中心。
6.根据权利要求5所述智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统，其特征在于：所述用户交互包括装载有相应APP的智能手机或网页。
7.一种用于如权利要求1-6任一项所述智能变压器终端收集开关柜电气数据的系统的收集方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将智能变压器终端与各开关柜多功能表相连接，形成RS485总线系统；
S2、智能变压器终端利用终端处理信息周期中的空余时间，分批次地采用固定指令模式发送命令给开关柜多功能表，请求获取开关柜多功能表信息；
S3、开关柜多功能表通过RS485总线将Modbus报文信息传输给智能变压器终端；
S4、智能变压器终端获得Modbus报文信息，不对开关柜多功能表的电气数据进行具体解析，只暂时保存在智能变压器终端；
S5、智能变压器终端利用终端处理信息周期中的空余时间，分别将开关柜多功能表的电气数据通过通信网络传输给后台数据中心，由后台数据中心对Modbus报文信息进行报文解析和分析。
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