电力负荷远程监控系统

王珏

摘要：目前我国的电力系统已经逐渐智能化，在进入了“互联网+”时代后，物联网技术已经得到了充分的发展和应用，但是因为新能源的开发使得太阳能、风能这类新能源开始并网，这也为电网的运行带来一定的负担。为了能够加强电网的安全与稳定，需要对电力负荷进行远程监控。本文以OneNet平台为基础，探讨电力负荷的远程监测系统设计要点。

关键字：电力负荷;OneNet平台;远程监控系统

1、前言

电力资源在我国的经济、社会与科技发展中占有非常重要的地位，并且其需求增长也在逐年提高，而传统单一的供电模式已经逐渐不适合我国电网的发展，为了保证电能能够具备一定的利用率，并加强对电网工程周边环境的保护，还需要加强分布式能源的应用。为了保证电能质量，需要针对分布式电源并网研发出电力负荷远程监控系统，促进分布式电源的普及和发展。

2、电力负荷检测技术的发展

2.1现状

国外对于电力负荷检测技术的研究较早，并且取得了一些成果，而我国虽然起步较晚，但是也取得了较大的进步。可以说，目前的电力负荷远程监控系统开始从早期的功能较为简单、通信方式单一而逐渐趋向于智能、小型、多功能的方向发展[1]。

2.2物联网技术

我国的物联网产业已经有了一段时间的发展，而物联网技术的本质就在于通过射频识别等一系列信息传感设备与互联网相连，从而达到效率更高、更加智能化的管理。在电力负荷检测技术中，可以采取先进的物联网技术，对各项数据完成存储、云计算、大数据分析等任务，并且保证各项数据的安全加密。本文通过OneNet平台，以面向对象和模块化的方式来搭建起电力监控框架，实现电力负荷远程监控的功能，确保其更加高效和可靠安全。

3、系统的总体设计

3.1电力负荷监测系统的技术指标

根据我国电力工程的实际需要，需要对供电电压、供电电流、电网频率、三相电压相角与相角对称性、负荷功率、功率因数、电能计算等指标进行设计[2]。

3.2物联网技术的使用

物联网技术是基于传统电信网和互联网等信息的载体，其具备将普通对象设备化、自治终端互联化、普适服务智能化的基本功能，而物联网则包括网络层、感知层和应用层。在电力系统中的物联网应用首先要做到输变电的监测，要能够实时的对设备在线状态进行监测，确保能够实时发现漏洞和进行电器设备的更换。其次则是要进行配用电进行管理，是专门为用户节省电能的监测技术，而其与传统配用电管理最大的区别就在于电表的智能化，这种集成计算机技术、通信技术的电表可以自动计量计费、数据传输、过载、电源管理等，达到整个电力系统的有效监控。最后则是实时电力调度和电网安全方面。前者也可也称为智能调度，是通过物联网的信息共享与集成，使得多个子系统能够有效结合，做到电力实时调度。后者则是依赖于传感器网络，在电网的建设、生产、监控方面发挥着巨大的保护作用，在一定的传感效率下确保设备的安全与电力的稳定。

3.3系统的总结构要求

对电力负荷远程监控系统的要求在于五点，也就是经济性要求、管理性要求、检测性要求、监控方式、可靠性要求五点。简而言之，就是需要在保证成本的情况下对电力系统进行维护和管理，并通过多种多样的监控方式来保证监测的数据能够全面和准确，并最终提高电力负荷远程监控系统的运行可靠性。

4、基于OneNet平台的电力负荷监控系统

4.1监控系统结构概述

本文基于OneNet平台来设计电力负荷监控系统，将电力负荷远程监控系统分为三个部分，即分别是电力监测终端、OneNet平台和检测中心。电力监测终端则是对设备的运行状态信息进行采集，并通过一定的网络来将监测到的数据上传到OneNet平台中。而平台中含有多个硬、软件接口，也适配各种的网络环境与协议类型，提供更加高性能的免费云端服务，达到更好的存储、处理和分析功能。OneNet就是中国移动所属的一项免费物联网云平台。监测中心采取的是B/S架构网络管理模式，可以保证多用户使用，而用户仅通过计算机、平板、智能手机来对设备运行状态进行监测。

4.2系统的可行性分析

电力监测终端需要采取高精度电压和电流互感器，并且采取专用的三相电能采集芯片，确保在电力负荷参数检测中的精度，通过对各项电力设备进行全面的采集与监测，从而满足大部分用户的实际需求。通过OneNet平台和STM32高性能处理芯片来对数据进行更快速、高效和精确的处理，并确保电力监测终端的稳定，使得电力负荷远程监控系统能够更加灵活稳定。

4.3电力负荷远程监控系统的硬件设计

本文以OneNet平台为基础，而监测终端则可以采用STM32F103VCT6微控制器为核心，在此终端中，包含有以下多个结构。STM32F103VCT6微处理器中，其工作频率为72MHz，并且在芯片内部有USART串口、SPI接口等功能，这对于外部模块的调用十分方便，也能够有效的减小硬件电路的设计难度。另外，该芯片的处理速度较快，在处理、分类等方面都有着很高的效率。其次是电力负荷参数的计量采集模块以及WIFI无线模块，前者是需要能够对基波、谐波等模式下的电流、电压、功率、功率因数、频率等进行测量，后者则是联系起来监测终端和监测中心，使测量到的各项参数能够充分的上传到OneNet平台中。最后则是触屏显示模块、GPS定位模块、电源三个部门。触屏显示模块通过一定的串行通讯接口与微处理器相连接，并通过触控屏幕来达到人机交互，最终实现电力监测工作中对于电力参数的有效控制。GPS定位模块和电源则分别是是实现对监测终端的定位以及为电力负荷远程监控系统提供电能。

4.4电力负荷远程监控系统的软件设计

软件设计可以视操作人员的使用情况来选择相应的开发环境。本文采用Keil uVison4开发环境和C语言，其主要就是对各类信号数据进行有效的采集、分类和处理。通过软件来对GPS位置参数来进行读取，并将得到的各项电能参数和位置信息显示到触屏模块，而在显示的同时也将这些数据上传到物联网云平台中，方便用户实现远程的监测与校表等功能。

4.5软件的抗干扰设计

为了能够加强系统的稳定性，需要进行软件的抗干扰设计，因为软件设计要比硬件设计灵活许多，所以很多的电力负荷远程监控系统都采用的是软件抗干扰技术，本文也采用该模式。在应用软件抗干扰设计中，需要在恢复默认状态后对微处理器芯片的各个外设功能进行初始化设定，并采用软件滤波技术来对一些存在严重干扰的端口进行延时消抖，从而确保端口信号的正常和稳定。最后则是要在软件运行的过程中加强监控程序的运行，确保程序能够按照既定轨道运行，防止其跑飞。一旦出现异常情况则及时进行中断复位工作，自动回复正常的运作模式。

4.6 OneNet平台的应用

OneNet平台是中国移动开发的物联网平台，其更加注重系统本身的应用，拥有电信级设备集群，设备接入快、开发难度低，并且由于API接口开放所以可以快速的生成应用，也能够支持多个语言的开发环境。OneNet的数据管理、数据服务、数据分析和数据挖掘功能都是国内首屈一指的，开发设计人员只需要对自身的产品進行关注即可，所以开发周期也大大缩短。

5、结束语

综上所述，本文探讨电力负荷远程监控系统的设计，分析了以OneNet平台为基础，对硬件、软件、保护进行了分析，并简单的介绍了OneNet平台的具体应用。可以说，为了能够加强分布式能源的应用，电力负荷远程监控工作的创新和优化势在必行。

参考文献

[1]宋祥民. 基于OneNet平台的电力负荷监测系统的研究[D].山东科技大学，2018.

[2]黄石. 智能供配电系统经济运行技术研究[D].中国地质大学（北京），2017.