電力監控 數據采集 嵌入式系統 通信管理機

江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

摘 要： 在電力行業，智能電網是未來電力網絡的發展方向，隨著智能電網的迅速發展，作為智能電網的核心，通信管理機起著承上啟下的作用。作為電力自動化系統的關鍵技術，將系統的控制命令下達到各執行機構或終端，很大程度上通信管理機的好壞決定了整個配電自動化系統的優劣。

關鍵詞：電力監控 數據采集 嵌入式系統 通信管理機

1 概述

電力是國家重要的基礎設施，電力監控系統用于監視和控制電力生產和供應過程，是電力安全穩定運行的支撐系統。電力監控系統主要是對配電室內高低壓設備進行監控，它主要通過高壓微機保護、智能網絡儀表、低壓智能網絡儀表、直流屏、溫控器等設備的監控實現設備的遙測、遙信和遙控，實時監視系統和設備的運行狀態，記錄和處理監控數據，及時監測故障并通知維護人員處理，從而達到少人或無人值守，實現電力系統的集中監控維護和管理，提高供電系統的可靠性和供電設備的安全性。

在電力監控系統中經常會運用到通信管理機，通信管理機也稱作DPU，其具有多個下行通訊接口及一個或者多個上行網絡接口，相當于前置機，即監控計算機，用于將一個變電所內所有的智能監控／保護裝置的通訊數據整理匯總后，實時傳送至上級主站系統（后臺監控中心系統和DCS），完成遙信、遙測功能。另一方面接收后臺監控中心系統或DCS下達的命令，并轉發給變電所內的智能監控單元，完成對廠站內各開關設備的分、合閘遠程控制或裝置的參數整定，實現遙控和遙調功能。另外通信管理機也適用于規模較大、要求較高的綜合自動化系統和調度自動化系統以及配電自動化系統。

2 通信管理機的軟硬件設計

傳統的電力監控方案多采用X86架構工業計算機（工控機）來實現，要求7X24小時在線服務，存在成本高，功耗大，兼容性差、人工依賴性高的缺點，同時存在突發性系統死機或關機的問題。因此，在做通信管理機的軟硬件設計的時候，除了需要考慮管理機平臺的性能和穩定性之外，還需要考慮以下幾個因素：

通訊規約的兼容性：作為一個中間設備，承上啟下，需要與各種自動化裝置、智能化儀表、變電站微機保護裝置等進行連接，而各個設備之間都有不同的通訊規約，因此通信管理機需要能夠滿足這些協議的需要；

接口數量：對于通信管理機而言，接口的數量與可擴展性能是衡量產品能否滿足需求的重要標準。

性能與預算的平衡：作為一個數據轉換、傳輸的核心設備，通信管理機的性能與價格的平衡很大程度能夠影響方案整體性能表現的重要因素；

多重網絡功能：用戶可根據現場實際情況配置不同的網絡接口，組成用戶需要的多種組網方式；

安科瑞憑借在電力行業多年的經驗積累，提供電力監控系統--通信管理機解決方案。相對于傳統的基于X86架構的系統方案，安科瑞ANet通信管理機采用了目前更流行的基于ARM架構的嵌入式Linux平臺方案，具備很高性價比和較高的集成度。

ANet-2E4SM模塊化通信管理機將傳統管理機的接口拆分成可拼裝搭配的模塊，其中主模塊可作為標準智能通信管理機獨立工作，主模塊搭配從模塊可靈活擴展，能增加更豐富的應用場景，同時還可提供邊緣計算等需求。

該方案采用NXP Cortex－A7的ARM處理器，以先進的電源管理架構達到更低的功耗。標配256MB DDR3和256M電子硬盤，通過嚴格EMC和高低溫測試，確保在嚴酷的現場環境下穩定工作。具有豐富的硬件接口，存儲方面支持USB以及TF卡接口，可擴展存儲空間，能保證長時間的斷點數據存儲，完整的報警記錄、日志記錄存儲。通訊方面支持RS485、Lora、RJ45以太網口、4G等接口，容易擴展，可以對眾多設備同時進行管理。

在通訊規約方面，經過不斷的開發擴展，目前采集協議支持ModbusRtu/TCP、DL/T645-1997/2007、DL/T698.45-2017、CJT188-2004、IEC103/104、OPC UA、BACNET、 西門子 S7 協議等。轉發協議支持ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、DGJ08-2068-2012 上海建筑能耗、DGJ32/TJ111-2010 江蘇建筑能耗、杭州等地省市能耗、寧夏電力需求側、華云 104 協議、SNMP、MQTT 協議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1 等。能夠保證通信管理機對下進行數據采集，對上進行數據轉發的需求。

3 典型案例

4 結語

通過基于嵌入式Linux操作系統的通信管理機在電力監控系統項目上的實際應用，充分體現了它的優勢，通信管理機的整體穩定運行，可以滿足電力監控系統功能設計的各項需求，為系統的安全運行提供了很好的技術保證。安科瑞憑借在電力行業的多年深耕，通過新的物聯網通信技術與邊緣計算技術，結合有線與無線通信方式，提供的通信管理機解決方案可有效降低系統成本，提高系統集成度，實現配電房、臺區、分布式新能源發電（光伏、風電）等場景的電力監控、環境監控、聯動控制等功能，進而實現智能化及無人值守。

5 產品證書