基于变电站的电力物联网系统研究与实现

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变电站作为电力系统中最重要的电力设备之一,起着汇集电能、升降电压和分配电能的作用,其运行安全与否,直接关系到电网系统的安全和稳定。在变电站长期工作过程中,易受设备老化、过热、环境的复杂多变等问题易引起电气故障,影响电力系统的安全稳定性。变电站点多面广,传统的人工检修维护任务重、周期长、监测范围窄、监测成本高等问题都会导致对变电站安全监测的监管不足,长期以往对电网系统的稳定运行非常不利。因此加强对变电站的电力物联网系统的建设非常重要。变电站的电力物联网系统的底层基础是其感知层采集的数据信息,为解决前端设备及环境状态复杂多变、现有技术采集不稳定可靠等问题,针对感知端设备及物联,提出了基于变电站的新型微功耗无线传感器与边缘网关的系统方案,包括总体架构、传感器采集与边缘网关的研究、基于STM32的无线传感网系统硬件设计及实现、及软件设计及实现等。对系统方案进行了理论分析,并研究了新型无线传感器、边缘网关技术、协调运行策略以及协调运行场景实例等关键技术。并通过智能物联网系统在示范区运行实例,验证了系统可靠运行、协调配合的工作目标,其采集的数据信息,为电网设备运行状态的在线监测和隐患排查及故障抢修等提供了重要支持。本文主要工作概述如下:1)基于电力物联网现状分析,总结变电站电力物联网系统出现的问题,探讨国内外在基于变电站的电力物联网系统的设计实现方法。集合新型无线传感器和边缘网关的变电站物联体系进行相关研究。2)研究不同种类的传感器特性及检测原理,设计微功耗无线传感器网络通信组网技术方案。3)提出并设计基于STM32的无线传感网的软硬件系统,其中硬件设计主要包括:MCU核心电路设计、电源电路设计、烧录调试电路设计、显示存储电路设计、传感器采集电路设计、无线通讯电路设计等。软件设计主要包括:485通讯设计、LoRa通讯设计、MQTT网络通讯设计等。4)结合基于变电站的电力物联网系统实际案列对本文系统进行测试分析,包括:设备安装、数据通信、应用平台等方面的论证测试。本文结合泰州电网公司的实际情况,在开展东方小镇变电站电力物联网系统项目中对传感器通讯技术、应用层数据传输技术、边缘网关技术等方面进行研究与实现,并最终在实际生产环境下顺利完成系统建设。本文的研究能有效提高变电站的电力物联网系统的稳定性和运行效率,对泰州电网在电力物联网系统的建设带来一定的理论支撑。
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