CN203849602U - 基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统 - Google Patents

基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统 Download PDF

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潘春亮
王晓岩
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Abstract

本实用新型公开了一种基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统，将蓝牙无线传感网络和GPRS无线通信技术相结合，提出了一种基于蓝牙4.0技术和GPRS技术二者优势互补的智能箱式变电站无线传感网络系统实现方案。构建由各功能监测IED、蓝牙-GPRS传输网络和远程监控中心三部分组成的基于蓝牙4.0技术的箱式变电站监控系统，实现箱式变电站的智能检测、智能控制、智能管理。

Description

基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统
技术领域
本实用新型涉及将蓝牙技术与GPRS技术相结合的箱式变电站，构建了一种组网灵活、扩展性好，安全可靠的的智能箱式变电站监控系统，涉及到电气工程、计算机与通信、控制工程等技术领域。
背景技术
箱式变电站是一种将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起的成套变配电装置。广泛应用于负荷密集的工矿企业、港口、机场、城市公共建筑、高速公路、地下设施和居民住宅小区等场所。
随着信息化、网络化和智能化的快速发展，箱式变电站不仅要具有“四遥”(遥测、遥信、遥调、遥控)功能，而且要以高速网络通信平台为信息传输基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，并在实时监控和预警系统软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在短时间内恢复送电。因此，箱式变电站的数字化、网络化、信息化是智能箱式变电站发展方向。
实用新型内容
实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种将物联网技术应用于智能箱式变电站，将蓝牙4.0(Bluetooth4.0)和GPRS(General Packet Radio Service)无线通信技术相结合，提出了一种基于蓝牙4.0技术和GPRS技术二者优势互补的智能箱式变电站无线传感网络系统实现方案。构建由各功能监测IED(智能电子装置，Intelligent Electronic Device，简称IED)、蓝牙和GPRS网络通信和远程监控中心三部分组成的基于蓝牙4.0技术的箱式变电站监控系统，实现箱式变电站的智能检测、智能判断、智能控制、智能管理。
技术方案：一种基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统，该箱式变电站监控系统由现场层、网络层、管理层三层模块结构构建，现场层由智能仪表组成各监测IED，主要完成箱变内部电量与非电量的数据采集；网络层由蓝牙网络、蓝牙网关、GPRS网络和Internet网络组成，主要实现现场数据的集中采集和通讯管理；管理层由监控中心和智能数据终端手机/PC机组成，主要用于箱式变电站的远程智能检测、智能控制、智能管理。
所述现场层由包括箱式变电站的高压柜运行状态实时监测IED、变压器运行状态实时监测、低压配电状态实时监测IED、配电回路电参量的监测IED、电力谐波与相位监测IED、温湿度监测IED、绝缘状态监测IED、避雷器状态监测IED组成，现场层各监控IED采用蓝牙网络通信，将各监测IED的传感器或智能监测仪表采集的现场参数传送到网络层。
所述网络层将现场层所采集的各监测IED信息，通过蓝牙网络、蓝牙网关、GPRS网络和Internet网络传输至管理层。
所述管理层根据蓝牙网关中的GPRS模块与计算机之间的通信协议，实现蓝牙网关中的GPRS模块与监控中心中的计算机之间通信，实现数据全无线的远距离传输与监控，同时能以蓝牙方式发送到手机/PC机上，从而构建由各功能监测IED、蓝牙-GPRS网络和远程监控中心三部分组成的基于蓝牙4.0技术的箱式变电站监控系统。
所述管理层包括远程监控中心和手机/PC机，根据蓝牙网关中的GPRS模块与计算机之间的通信协议，采用VC6.0/MFC软件开发的集数据库系统、信息传递、人机界面、实时监测应用程序于一体的远程监控软件，通过选择远程监测计算机的IP地址和TCP协议，实现蓝牙网关中的GPRS模块与监控中心中的计算机之间通信，实现数据全无线的远距离传输与监控，同时以蓝牙的方式发送到智能终端手机/PC机上。从而构建由各功能监测IED、蓝牙和GPRS网络通信和远程监控中心三部分组成的基于蓝牙4.0技术的箱式变电站远程监控系统。
所述蓝牙和GPRS网络通信由蓝牙网络、蓝牙网关、GPRS网络以及Internet网组成。实现现场层采集的数据与管理层之间的数据无线传输。蓝牙网关由GPRS模块、电源模块、存储单元FLASH和蓝牙主模块组成。
所述的GPRS模块采用SIMCom推出新款紧凑型产品SIM900A。GPRS模块通过TCP/IP协议，将数据传入到远端的计算机。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点是克服目前箱式变电站监控系统中现场总线、光纤通信、数传电台等通信方式带来的缺陷，通过物联网的无线传感器网络技术自动、实时对箱式变电站设备进行识别、定位、追踪、监控、控制和保护，实现对箱式变电站各设备的实时管理监测、控制与故障报警，实现箱式变电站的智能化与自动化。
附图说明
图1为基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统；
图2为蓝牙和GPRS无线传输网络。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如附图1、2所示，基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统，根据智能箱式变电站的功能与特点，以及各监控IED无线传感器网络的功能和控制要求，采用现场层1、网络层2、管理层3三层网络结构，构建由各功能IED、蓝牙和GPRS无线传输网络和远程监控中心三部分组成的基于蓝牙4.0技术和GPRS技术的箱式变电站远程监控系统。现场层1由智能仪表组成各监测IED，主要完成箱变内部运行状态、电量与非电量的数据采集；网络层2由蓝牙网关13、GPRS网络14和Internet网络15组成，主要实现现场数据的集中采集和通讯管理；管理层3由监控中心17和移动智能终端手机/PC机16组成，主要用于箱式变电站的远程智能检测、智能控制、智能管理。
各监控对象处安置一个蓝牙从模块，组成某个监测IED。蓝牙无线网络拓扑结构采用星形网络结构，如图2所示。箱式变电站的高压柜运行状态实时监测IED4对应蓝牙从模块22；变压器运行状态实时监测5对应蓝牙从模块23；低压配电状态实时监测IED6对应蓝牙从模块24；配电回路电参量的监测IED7对应蓝牙从模块25；电力谐波与相位监测IED8对应蓝牙从模块26；温湿度监测IED9对应蓝牙从模块27；绝缘状态监测IED10对应蓝牙从模块28；避雷器状态监测IED11对应蓝牙从模块29。各从模块将数据汇集到蓝牙主模块21。蓝牙从模块21所收集到各监测IED信息通过蓝牙网关13将数据传输至GPRS模块。GPRS模块将从现场所采集的信息分别通过GPRS网络14和Internet网络15传输监控中心17远端计算机中，通过蓝牙网络12传送至手机/PC机。
蓝牙无线传感器网络采用TI公司的CC2540芯片，蓝牙主模块21主控单元通过SPI串行总线接口方式与SIM900A连接，电源模块19负责蓝牙主模块21主控单元供电，另外外接存贮FLASH20，CC2540内部集成8051MCU内核通过SPI接口与GPRS模块18交换数据，转发至后台监控中心。
蓝牙网关设计先由蓝牙主模块21收集蓝牙网络采集数据至网关的处理器CC2540芯片，用蓝牙BLE-Stack协议栈解封装得到原始数据，在进行处理后再以TCP/IP协议打包通过SPI与GPRS模块18连接。在SPI串行总线模式下，蓝牙主模块21通过一系列命令控制SIM900A的工作。
GPRS模块18采用SIMCom推出SIM900A，建立TCP客户端模式的TCP协议连接方式，向远程服务器发起连接请求。设置物理地址、网关、子网掩码、本机IP地址等后建立连接，配置SIM900A为TCP模式向控制寄存器写入命令。为实现系统的监测和控制两大功能，数据帧结构中的数据信息字段分为方向位、功能类型和数据。其中方向位分为上行和下行两种，上行传输的是监测数据，由蓝牙网络传输到GPRS网络再至监控中心；下行传输的是命令控制，由控制中心传输命令到GPRS网络再至蓝牙网络最终至具体的控制器上以实现远程控制功能。

Claims (4)

1.一种基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统，其特征在于：该箱式变电站监控系统由现场层(1)、网络层(2)、管理层(3)三层模块结构构建，现场层(1)由智能仪表组成各监测IED，主要完成箱变内部电量与非电量的数据采集；网络层(2)由蓝牙网络(12)、蓝牙网关(13)、GPRS网络(14)和Internet网络(15)组成，主要实现现场数据的集中采集和通讯管理；管理层(3)由监控中心(17)和智能数据终端手机/PC机(16)组成，主要用于箱式变电站的远程智能检测、智能控制、智能管理。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统，其特征在于：所述现场层(1)由包括箱式变电站的高压柜运行状态实时监测IED(4)、变压器运行状态实时监测(5)、低压配电状态实时监测IED(6)、配电回路电参量的监测IED(7)、电力谐波与相位监测IED(8)、温湿度监测IED(9)、绝缘状态监测IED(10)、避雷器状态监测IED(11)组成，现场层(1)各监控IED采用蓝牙网络通信，将各监测IED的传感器或智能监测仪表采集的现场参数传送到网络层(2)。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统，其特征在于：所述网络层(2)将现场层(1)所采集的各监测IED信息，通过蓝牙网络(12)、蓝牙网关(13)、GPRS网络(14)和Internet网络(15)传输至管理层(3)。
4.根据权利要求1所述的基于蓝牙技术的箱式变电站监控系统，其特征在于：所述管理层(3)根据蓝牙网关(13)中的GPRS模块(18)与计算机之间的通信协议，实现蓝牙网关(13)中的GPRS模块(18)与监控中心(17)中的计算机之间通信，实现数据全无线的远距离传输与监控，同时能以蓝牙方式发送到手机/PC机(16)上，从而构建由各功能监测IED、蓝牙-GPRS网络和远程监控中心三部分组成的基于蓝牙4.0技术的箱式变电站监控系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104280641A (zh) * 2014-10-23 2015-01-14 国家电网公司 智能变电站设备同步检测系统
CN105182114A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 国网山东东平县供电公司 一种配电变压器在线监控装置

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