源融合网关技术研究

源融合网关技术研究

吴翔翔 杨永根 袁泳康 周伟雄

广东卓维网络有限公司 广东佛山 528000

摘要：智能电网是未来电力行业发展的大势所趋，美国、欧洲等世界发达国家早已将其作为国家发展的重大战略部署。南方电网公司提出“十三五”建设智能电网的重要规划，提出建设安全、可靠、绿色、高效的智能电网。积极思考利用现代技术手段，通过加大智能技术的研发，加速新型智能技术的应用，率先建立自主的电网体系的全面智能化改造与提升解决方案，尤其在配网这个重要环节。以大数据、物联网、云计算为支撑，涉及智能终端、智能传感器、通信设备、芯片、控制软件等，实现包括在线监测、电力智能巡检、故障感知、智能配电房、智能用电、智能调度、智能客服等领域。实现电力输送发、输、变、配、用等环节的精准化管理，以及电力设备的一体化管控，达到节能降耗、经济高效目的,提升卓维公司在智能电网领域的整体市场竞争力。同时，由于目前市场上暂未有一套综合性管理系统体系，平台的建设对大客户用电质量和对运维人员管理的提升带来广阔的推广前景。

关键词：大数据、物联网、云计算、智能电网；

Research on multi-source fusion Gateway Technology

Wu Xiangxiang，Yang Yonggen，Yuan Yongkang

（Guangdong Zhuowei Network Co., Ltd., Foshan, Guangdong 528000 ）

ABSTRACT: Smart grid is the general trend of power industry development in the future. Developed countries in the United States, Europe and other countries have already taken it as a major strategic deployment of national development. China Southern Power Grid Corporation put forward the important plan of building smart grid in the 13th five year plan, and proposed to build a safe, reliable, green and efficient smart grid. Actively consider the use of modern technology, through increasing the research and development of intelligent technology, accelerate the application of new intelligent technology, and take the lead in establishing a comprehensive intelligent transformation and upgrading solution for independent power grid system, especially in the important link of distribution network. Supported by big data, Internet of things and cloud computing, it involves intelligent terminal, intelligent sensor, communication equipment, chip, control software, etc. the realization includes online monitoring, intelligent inspection of electric power, fault perception, intelligent power distribution room, intelligent power consumption, intelligent dispatching, intelligent customer service and other fields. To achieve the precise management of power transmission, transmission, transformation, distribution, use and other links, as well as the integrated management and control of power equipment, to achieve the purpose of energy saving and consumption reduction, economic efficiency, and improve the overall market competitiveness of Zhuowei in the field of smart grid. At the same time, because there is no comprehensive management system in the market at present, the construction of the platform will bring broad promotion prospects to the power quality of key customers and the improvement of operation and maintenance personnel management.

KEY WORDS：Big data, Internet of things, cloud computing, smart grid;

0国内外相关领域现状

国内目前对于配电综合控制管理系统的研究处于将几个监控系统功能上的结合，没有很好的综合控制策略去实现动态的控制。比如在配电房安装视频监控系统和温湿度监测系统，并将它们通过网络通讯服务连接到监控主机上，虽然这样的系统满足了综合管理方面的一些需求，但是缺少智能控制策略去实现因各种变化时的所需要的管理方案，都是依靠人工去判别，其功能上依然处于独立状态。各系统之间独立运行，形成监控“孤岛”现象，无法有效的进行管理，也达不到安全管理的效果。多系统并存不但增加了投资成本，后期的维护成本也大大增加，并且多个厂家的设备同时运行，也会产生扯皮现场，浪费供电公司的时间和精力。

在智能器件得到快速发展的时候，拥于许多优越功能的监控系统也有着快速的进展，比如GEC-ALSTHOM公司生产研发的ICIS系列、西门子公司生产研制的SIMOCODE系列等产品都是一些优秀的监控系统。将上面描述的这种类型系统与低压配电等器件相互之间配合，形成一整套系统能够在各设备和计算机间进行数据的交流，通过通讯网络，可以完成实时监控、判断操作、指令操作等功能，进一步的提升了配电系统工作状体下的数据安全以及其可靠性。上述国外竞争对手主要致力于较早期的信息化、智能化配电监测系统的销售业务，不易转向更新的技术研究和开发。

与欧盟、北美、日木等国家和地区相比,我国配电网研发与建设均起步较晚,但在政府的积极推进下,我国在技术研发和示范应用方面取得些研究成果。2012年,中国在世界先进储能技术领域专利申请量仅次于目本、美国。配电网是电网重要组成部分,直接面向电力用户、保障电力“落得下、用得上”的关键环节,是服务民生的重要基础设施。党的“十八大”提出到2020年全面建成小康社会,预计到2020年,全社会用电量和最大负荷将分别翻两番,人民群众生产生活对电力的依赖度越来越高,对配电网供电能力和供电质量提出了更高要求。2013年7月,国务院常务工作会议将加强城市配电网建设,推进电网智能化建设作为城市基础建设6项重点任务之一,这是近年来在国家层面第一次将电网智能化和配电网建设作为投资方向。

1 技术方案

物联网技术已在智能配电网各个环节有相关应用，广泛用于信息采集、状态监测等多种应用场景，配电网的需求特性决定物联网技术在配电网领域大有可为。基于物联网技术架构打造“智能配电房”解决配电网智能化面临的诸多问题。以配电房为最小单元的配网一体化管控体系应用是物联网技术在电力应用的最佳实践，是电力物联网最契合的应用场景。

1-1系统示意图

基于多源异构数据融合的配网智能管控平台实现技术如下：

1.1硬件

目前，市场上通用的解决方案与电网的实际应用需求存在差异。卓维公司根据智能电网的业务场景需求，拟自主研发配电站智能管控主机。用于异构传感器的数据集成，融合路由、交换、边缘计算等功能，解决不同采集终端通信困难，通信接口各异，通信方式单一，无法有效传输视频等大带宽信息的问题。实现一站式感知接入、通信传输、数据存储和应用服务，降低架构复杂度，融合物联网接入的协议组件和终端通信插件技术，实现向上接入配网智能管控平台，向下快速集成功能。针对边缘计算、实时数据本地存储，支持业务远程下发、自动升级，支持智能配电站监控场景业务创新。

同时，硬件层以ARM高性能处理器为运算核心，以Cortex-M协处理器为协议处理单元，完成传感器协议处理、边缘计算、数据本地写入、数据本地呈现、数据远程传输等功能。设备内置并预留外部TF卡或USB存储盘扩展接口，完成数据本地存储功能。硬件设计多路、多种协议类型的传感器接口，完成传感器感知接入、传感器供电、联动设备控制等功能。

基于多源异构数据融合的配网智能管控平台前端软件层以嵌入式多任务操作系统和嵌入式数据库为底层，运行协议处理、数据处理、系统管理、数据上传、远程配置、程序升级等功能。

基于多源异构数据融合的配网智能管控平台软硬件技术架构如下：

1-2系统架构图

1.2软件

通过虚拟化技术构建资源池，动态调整服务器能力，满足不断变化的工作负载需求，实现资源的高可用性，确保业务的连续性；并可通过云平台实现配电站智能管控主机的远程统一配置及运维管理，实现设备的整合与串联，数据的融合与存储，并针对问题的分析与闭环。以物联网、云平台以及大数据三大部分核心技术作为支撑，实现现场监控数据实时采集；将智能配电站环境数据、状态数据、视频监控、电气监测控制、智能光伏充电桩等传感器所采集的数据直接传送至配网智能管控平台。同时，实现数据可视化监控、设备可视化管控、智能运维巡检管理、故障快速定位及警情应急处置、各配电房运行数据汇总、重要数据展示，大数据分析应用，实现配网数据可视化监控，以文字、图表、视频、动画、互动体验等形式，动态展示各配电站集中监控系统的汇总数据，用户可直观判断配电站设备运行情况及发展趋势，辅助决策分析。同时，用户也可以通过平台对智能配电站的传感器、主机、视频、智能巡检机器人等设备信息及设备配置进行统一管理，提供设备的安装位置、类型、接入的端口、地址码或IP地址等进行详细的记录，变更记录、历史信息查询等功能。实现资产生命周期管理，对资产进行添加、运行管理、盘点、同步、维修、清理。

平台软件运行于资源池中一台（或多台）应用服务器和数据服务器，由应用服务器对外提供标准的WEB客户端访问接口，作为系统与用户实现交互的主要手段。用户和系统管理员在WEB客户端完成业务处理、数据查看、系统管理等工作，达到智能化运维、远程配置管理等目的。

布署于配电站的智能管控主机通过应用服务器的硬件API接口接入管控平台，其应用服务器实现前端硬件的接入合法性和可用性检查，接收处理并存储前端硬件上传的运维数据，下发配置策略或升级固件到前端硬件等操作。数据服务器为系统提供安全、业务连续的数据读写访问能力。

2 结束语

随着电力系统高速发展，保证电力设备的安全运行越来越重要，因此迫切需要对电力设备运行状态进行实时或定时的在线监测，及时反映电房程度，以便采取预防措施，避免事故发生。该技术还能应用于其他行业，实时监测环境数据，及时发现隐患，预防事故发生。同时用电环境、园区环境、商业环境等等（如粉尘、烟雾、可燃气体、氧气含量等等）数据的智能化应用也日趋重要。数据的获取与应用在LPWAN发展的今天变得可靠、高效和重要。

参 考 文 献

[1] 崔先强;动态导航有色噪声的影响与控制[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年。

[2]  铭辉;基于GPS的车辆自主导航系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年。

[3]  陈俊风;多传感器信息融合及其在机器人中的应用[D];哈尔滨理工大学;2004年.