电力负荷管理系统无线通信网络研究以及MCGS软件实现课程设计

1、河南科技大学课 程 设 计 说 明 书课程名称 专业课程设计 题 目 电力负荷管理系统无线通信网络的研究和设计 学 院 班 级 学生姓名 指导教师 日 期 2021年4月10日 摘要电力负荷管理系统是围绕着需求侧管理,集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技术和电力营销技术为一体的综合性的实时信息采集与分析处理系统。其主要功能是管理客户负荷,建立正常的供用电秩序,保证电力平衡和电网平安,提高用户和电网的负荷率,增加电力设备的利用率。系统由负荷管理中心站、通信信道、负荷管理终端三局部组成。其中通信是作为联系管理中心与负荷管理终端之间的桥梁,在整个电力负荷管理系统中具有重大的作用。 论文对

2、现行电力负荷管理系统中所采用的通信信道进展了分析和比拟后,结合通信技术的快速开展,采用一种基于GPRS/CDMA无线信道的负荷管理系统,利用GPRS/CDMA模块的数据传输和Internet接入功能,实现负荷管理终端与中心站之间的双向数据传递。本文针对当今电力系统对电力负荷管理终端的需求，设计了具有通用分组无线业务GPRS无线通信功能的电力负荷管理终端，阐述了终端的总体构造和关键技术点，实现了用电参数的实时采集、主动上报和电力负荷的实时控制，大大减少了系统投资和运营费用。现场运行结果证明，基于GPRS的电力负荷管理终端具有良好的可靠性和稳定性。并设计了一种基于GPRS网络的电力负荷远程智能监控

3、系统，利用GPRS的无线通信及Internet接入功能，实现了分散电力大用户的数据实时采集、传输、存储、事件报警以及WEB发布等功能。集管理、负荷监控、远程抄表和防窃电于一体，满足现代电力管理的要求，详细论述了系统的主要功能、构造原理以及软硬的实现，给出了系统框图以及软件流程。关键词：电力系统，无线网络，监控，MCGS目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc6695 第一章 绪论 PAGEREF _Toc6695 1 HYPERLINK l _Toc26565 1.1 设计要求 PAGEREF _Toc26565 1 HYPERLINK l _Toc16778 设计内容

4、 PAGEREF _Toc16778 1 HYPERLINK l _Toc25740 第二章 电力负荷管理系统的构造 PAGEREF _Toc25740 2 HYPERLINK l _Toc16903 2.1 中心站 PAGEREF _Toc16903 2 HYPERLINK l _Toc4030 2.2 通道 PAGEREF _Toc4030 3 HYPERLINK l _Toc1810 2.3 终端 PAGEREF _Toc1810 3 HYPERLINK l _Toc1758 第三章 中心站的主控软件的设计 PAGEREF _Toc1758 4 HYPERLINK l _Toc145 3

5、.1 主控管理软件的总体构造 PAGEREF _Toc145 4 HYPERLINK l _Toc26849 3.2 主控软件的功能设计实现 PAGEREF _Toc26849 5 HYPERLINK l _Toc11693 第四章 无线技术在现在电力负荷管理中的应用与展望 PAGEREF _Toc11693 10 HYPERLINK l _Toc11332 4.1 现阶段各种无线技术特点及应用 PAGEREF _Toc11332 10 HYPERLINK l _Toc14073 4.1.1现阶段无线传输标准和方式 PAGEREF _Toc14073 10 HYPERLINK l _Toc31

6、516 4.1.2 GPRS系统具有的特点 PAGEREF _Toc31516 11 HYPERLINK l _Toc23262 4.2 无线技术在现代电网中的应用 PAGEREF _Toc23262 12 HYPERLINK l _Toc27717 4.2.1 输配网管理 PAGEREF _Toc27717 12 HYPERLINK l _Toc18041 管理信息系统 PAGEREF _Toc18041 13 HYPERLINK l _Toc27478 4.2.3 电力系统通信 PAGEREF _Toc27478 13 HYPERLINK l _Toc1605 无线功率传输 PAGEREF

7、 _Toc1605 14 HYPERLINK l _Toc27921 无线技术在电网管理的展望 PAGEREF _Toc27921 14 HYPERLINK l _Toc21840 无线技术需要解决问题 PAGEREF _Toc21840 14 HYPERLINK l _Toc15454 前景 PAGEREF _Toc15454 15 HYPERLINK l _Toc1732 第五章 基于MCGS组态软件的监控实现 PAGEREF _Toc1732 16 HYPERLINK l _Toc19476 5.1 MCGS组态软件的概述 PAGEREF _Toc19476 16 HYPERLINK l

8、 _Toc25867 5.2 MCGS组态软件的构成 PAGEREF _Toc25867 16 HYPERLINK l _Toc7201 5.2.1系统构成 PAGEREF _Toc7201 16 HYPERLINK l _Toc31456 5.2.2工程构成 PAGEREF _Toc31456 17 HYPERLINK l _Toc29899 5.3 MCGS软件在电力监控上的应用 PAGEREF _Toc29899 18 HYPERLINK l _Toc7683 5.3.1 建立画面 PAGEREF _Toc7683 18 HYPERLINK l _Toc4385 5.3.2 编辑画面 P

9、AGEREF _Toc4385 18 HYPERLINK l _Toc4202 5.3.3 制作文字框图 PAGEREF _Toc4202 18 HYPERLINK l _Toc22999 5.3.4制作步骤 PAGEREF _Toc22999 19 HYPERLINK l _Toc29735 第六章 结 论 PAGEREF _Toc29735 23 HYPERLINK l _Toc7202 第七章 参考文献 PAGEREF _Toc7202 24第一章 绪论1.1 设计要求本课程设计题目为：电力负荷管理系统无线通信网络的研究和设计，设计要求如下：1 了解电力负荷管理系统；2 设计电力负荷管理

10、系统无线通信网络，绘制相应的数据流程与硬件架构；3 选择相关设备，无线通信网络分别按照远程与短距离设计；4 相关论文在学校图书馆中文数据库“万方数字化期刊中查找。设计内容电力负荷管理系统与配电调度自动化系统的相互结合，促进了电网管理向现代化方向开展，提高了电力调度自动化、电力营销管理现代化的实用水平。 本文概要介绍了电力负荷管理系统的概念和开展，以及负荷管理中心站、负荷管理通信信道和负荷管理终端的特点。 在此根底上，本文设计了一种基于TMS320F2812型DSP芯片的新型电力负荷管理终端，对终端的设计思想、硬件组成和软件设计均做了详细的论述，并给出了关键的软件流程图。 本文首先分析了负荷管理

11、终端的功能，接着详细阐述了终端各硬件模块的工作原理和设计内容，包括电源模块、数据采集模块、控制模块、通信模块和人机接口模块；然后以实时任务调度为核心设计了终端软件的总体构造，具体划分了系统的功能模块，并主要阐述了模拟量实时采集、FFT算法处理、负荷监测、远程抄表、人机交互等模块的实现；最后详细阐述了负荷管理终端中嵌入式GPRS通信的设计，主要阐述了GPRS设备驱动、GPRS通信协议和电力负荷管理规约的实现。第二章 电力负荷管理系统的构造 负荷管理系统由中心站、通道和用户终端三局部组成，呈辐射状分布。该系统是由中心站通过通道与安装在用户端的控制终端建立数据通信联系，到达集中监控管理用户用电的计算

12、机监控系统。系统的总体网络构造如下列图2-1所示图21 电力负荷管理系统总体网络构造2.1 中心站中心站是系统的核心局部，是电力负荷管理系统运行和管理的指挥中心，它由一个计算机内部局域网和相应的主控软件组成。中心站的网络构造采用标准的以太网构造，内部以星型连接方式实现，采用这种构造有利于系统在将来增加其它管理工作站，而且同电力局其它系统的连接也会非常方便。 网络数据效劳器负责网络管理和数据管理，将信息进展统计和归档处理。为了保证系统数据的平安可靠性，网络数据效劳器采用双机热备份。网络数据效劳器的配置主要依据系统的数据及数据处理量的规模。Web效劳器：提供Web效劳，以网页的形式发布信息。Web

13、效劳器配置中高档PC效劳器。前置机：又称数据采集效劳器，网络中作为通讯处理机。负责主站应用系统与终端之间的数据信息交换，包括数据的采集和转储及其主站命令的组合、发送和终端结果的回收、解释工作。为了保证数据采集工作的可靠性，两台前置机互为热备用，遇到故障时可自动切换。接口效劳器：主要是为其它应用系统提供接口。完成与其它应用系统的外部数据交换。工程师操作站是主控系统集中管理的工具，包括数据库效劳器远程管理、用户终端信息管理、系统运行管理、数据分析等。操作站：担负着系统监视和命令发布的职责，是系统的窗口，具有图形化的界面。2.2 通道通道是系统的通讯线路，用来在中心站和用户终端之间传送信息，通道的质

14、量直接影响着该系统功能的实现。在系统中通讯链路型式的选择，可以视当地具体情况包括地形、地貌、噪声源、频率复用等，来选择无线、微波通道或载波通道。无线信道没有有线信道可靠，易受外界随机干扰，速度受限，但无线信道组网方便，与电网一次设备无严密连接。具有使用灵活，维护工作量小，易实现数据双向传输，容易扩大等特点，能满足负荷控制技术实时性要求。本系统采用无线电通信方式。2.3 终端电力用户终端设备由具有数据采集及处理能力的微处理机系统和数传通道系统组成, 因此电力用户终端设备能实时采集用户的用电信息、供电状况、电量信息、电表计量数据等各项用电数据, 并能通过数传通道发送到监控中心。第三章 中心站的主控

15、软件的设计3.1 主控管理软件的总体构造 根据电力负荷管理系统的系统功能，主站中的软件系统的按功能划分为数据采集子系统、主控子系统、分析应用子系统、信息发布子系统、接口管理子系统、系统管理子系统六个子系统。各子系统之间的关系及其功能如图3-1所示。 SCADA 用电MIS图 31 中心站系统总体构造图数据采集子系统完成数据采集包括定时采集和随时采集和承受终端上报的各种异常事件，具有远方抄表功能，负责主站应用系统与终端之间的数据信息交换。主控子系统主要是对负荷的控制管理，通过对终端的集中管理，实现对客户侧配电开关的控制操作，到达调整和限制负荷的目的。包括系统主站对终端的远方遥控操作，以及系统主站

16、设置功控、电控投入，终端完成的当地闭环控制。用电管理子系统完成电量数据管理、电能质量分析、配变运行状况分析、用户用电方案考核错峰用电管理、负荷/负荷率分析、停电管理、报警管理，用户负荷运行实时监视，防窃电分析、负荷预测、预付售电和电费自动结算等功能。信息发布子系统用于向用户发布各种信息，便于用户查询。包括档案信息、用电信息、配变运行状况信息、用户用电方案考核信息等，来实现信息数据共享。接口管理子系统完成与其它应用系统接口，使主站应用系统中工作数据库与发布数据库之间数据同步。系统管理子系统主要对系统参数设置管理、终端管理、操作运行管理。参数管理包括负荷控制率、终端数量、通信速率、行政区划码、系统

17、时段等参数的制定和修改，系统操作员、管理员的管理，通信情况统计分析。终端管理模块包括终端用户的增加、修改、挂起与删除，对终端用户的各种档案信息、参数的设置与修改，终端用户的一次接线图编制与修改。操作运行管理模块详细记录每日上下班日志、限电操作日志、系统运行日志等。3.2 主控软件的功能设计实现根据负荷管理系统的功能实现，下面对系统设计实现中的一些重点功能进展详细设计介绍。通信处理：通信涉及到工作站与前置机间的网络通信以及前置机与终端间的无线通信。其中，前置机作为各工作站与终端通信的转发器，其通信处理模块的设计非常重要。由工作站下发的遥测、遥信、遥控命令以及参数、定值设置命令等，先通过网络发送给

18、前置机，再由前置机通过无线通信网络发送至终端，终端据此完成数据采集、远方抄表以及负荷控制等任务。返回的数据也是经由前置机转发回工作站进展处理。通信过程采用异步串行方式，遵循系统提供的通信规约，利用规约组成各种命令的帧格式，发送和接收数据信息帧并进展数据处理。为保证通信的正确性，对接收的数据要进展判断和校验，只有正确的数据格式才能承受处理，对通信失败和超时做出相应的处理。通信处理的流程如图3-2所示：图 32 通信处理流程图定时任务处理：利用时钟中断技术执行系统定时任务，根据与时钟相关的系统状态，完成定时刷新屏幕，定时通信及定时产生各种操作记录和事件记录等任务。如定时数据采集的处理过程中，定时任

19、务生成模块首先制定定时方案，包括定时方式、任务内容和任务优先级等，然后根据实际情况为各个终端选择定时方案，最后将定时方案内容存入数据库。在定时器处理函数中，扫描所有终端的定时方案，根据系统时间对定时方式中的条件进展判断，当定时条件满足时根据定时方案的具体内容生成定时任务。同时，对已经生成的多条定时任务进展合并，防止重复。定时任务处理的流程如图3-3所示：图 33 定时任务处理流程图数据库存储设计：包括实时数据库和历史数据库，为各个软件模块的运行提供实时或历史数据。采用如下技术：测点根本信息采用静态表，如终端参数、一次接线图信息等；测点记录采用横表构造，消除数据冗余，提高存储空间的利用率；测点实

20、时数据采用动态表记录，根据测点静态表，动态创立新的测点数据记录表。采用横向表构造和动态数据存储模式对于数据的长期性存储、及时的历史数据查询、后台数据分析和数据挖掘的应用是非常有利的。数据库存储表构造如下图：表 3-1 测点信息纵表构造测点ID测点名度量单位上限值下限值标记1标记2表 3-2 测点记录横表构造时间戳字段0字段1字段2. 字段n(测点ID)TimeStamp1TimeStamp2 TimeStampN画面生成与显示：采用自主开发的电力系统通用图形编辑系统，能够自动进展一次接线图作图，同时具有实时数据动态显示、设备参数显示、历史曲线趋势显示以及多画面比照显示等功能。具有数值、棒图、曲

21、线图、饼图等多种显示方式，可以显示负荷曲线、功率曲线、电流、电压曲线、线损率曲线、用电方案曲线等多种曲线。从而完成对用户用电负荷情况的动态监视以及历史趋势分析。数据共享与Web信息发布：系统中积聚的大量用户用电实时数据,成为众多部门管理和决策必不可少的依据。如:终端安装维护人员要求掌握各终端的日常运行情况；用电营业部门需要及时掌握大中用户的抄表数据；生技部门需掌握用户端各路进线的电压和谐波情况；调度SCADA和配网系统那么需了解柱上开关、配电房集中监控方面的数据；省局用电处和局内各有关领导能够按个人所需随时查看所辖大中用户的每日用电情况等。这些都要求负荷管理系统成为一个以信息共享为主的“综合开

22、放系统。系统实现了基于IP地址控制的数据访问控制和网络信息发布功能。为了使访问者查找方便,系统支持对用电用户的组合查询和模糊查询。在此根底上，可以对用户信息、抄表数据、整点巡测数据、日/月功率曲线、电压曲线、交采比照曲线、谐波含有率曲线、月功率因数曲线等进展浏览，满足各部门的不同需要，实现信息共享。系统是围绕着需求侧管理,集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技术和电力营销技术为一体的综合性的实时信息采集与分析处理系统。其主要功能是管理客户负荷,建立正常的供用电秩序,保证电力平衡和电网平安,提高用户和电网的负荷率,增加电力设备的利用率。系统由负荷管理中心站、通信信道、负荷管理终端三局部

23、组成。其中通信是作为联系管理中心与负荷管理终端之间的桥梁,在整个电力负荷管理系统中具有重大的作用。 论文对现行电力负荷管理系统中所采用的通信信道进展了分析和比拟后,结合通信技术的快速开展,采用一种基于GPRS/CDMA无线信道的负荷管理系统,利用GPRS/CDMA模块的数据传输和Internet接入功能,实现负荷管理终端与中心站之间的双向数据传递。另外，系统Web效劳器通过路由器和防火墙接入Internet，以网页的形式向用户发布当日或历史负荷曲线图、当前电网实时峰谷平电量、当前实时电价、停电检修信息等，使用户自觉避峰就谷用电。第四章 无线技术在现在电力负荷管理中的应用与展望无线技术综合了、嵌

24、入式计算技术、无线网络通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过无线方式实时监测、感知和控制对象。通过嵌入式系统对信息处理和随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将信息传送到终端用户，从而实现“无处不在理念1。无线测控网络具有简化的系统布线、一次构建本钱低、扩展性强、灵活性大、网络组建简单等优点。4.1 现阶段各种无线技术特点及应用现阶段无线传输标准和方式现阶段无线传输的标准及方式主要包括：IrDA、Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、超宽频UWB、RFID这些应用于近距离和GSM/GPRS/CDMA、GPS、卫星遥感等中长距离的无线数据传输方式。IrDA 是利用红外线进展点对点通信的技

25、术，具有通信本钱低廉和传输上平安性高的特点。其缺乏在于是一种视距传输；相互通信设备之间必须对准；只能用于2 台设备之间的连接。Wi-Fi(Wireless Fidelity，IEEE802.11b)通信协议，是以太网的一种无线扩展，能以最高约11 Mb/s的速度接入网络。蓝牙Bluetooth，技术的传输频段为全球公众通用的2.4 GHz ISM 频段，能够提供时分双工的1Mbps 的传输速率和10 m的传输距离，可实现全双工传输。ZigBee 工作在无须注册的2.4 GHz ISM 频段，数据速率为20250 kbit/s，最大传输距离为75 m。UWB 为无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级

26、的非正弦波窄脉冲传输数据，所占的频谱范围很宽。适用于高速、近距离的无线个人通信。RFIDRadio Frequency Identification是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID 是一种突破性的技术2。 GPRS是通用分组无线业务(General PacketRadio Service) 的英文简称, 它是利用“包交换(Packet- Switched)的概念所开展出的一套无线传输方式。GPRS 是包括GSM 在内新的分组数据承载业务，它可以与Internet 以GGSNGateway GPRSSupport N

27、ode，网关支持节点相连，构成“中心计算机多个用户点的组网方式。具有资源利用率高、传输速率高、支持IP 协议和X.25 协议和网络覆盖广等技术优势。这里我们重点介绍GPRS。 GPRS系统具有的特点系统的优点(1) 适合于大数据量通信。这是因为GPRS 本来就是为大数据量通信进展设计的,它不象短消息(GSM)那样对一条报文有长度限制(140 字节), 可以以几k、几十k的长度进展通信。(2) 覆盖区域面相对较广。系统组网范围与GPRS覆盖范围一样。(3) 实时性较高。GPRS 是基于网络的, 其通信可以使用TCP/IP 协议。如终端在线的情况下, 其延时是很短的。2.GPRS系统存在的缺乏(1

28、) 系统可靠性方面: 由于移动部门对其GPRS网的设计依据是采用不饱和运行设计, 即如果本地区有10 000 个GPRS 用户, 其GPRS 网络饱和容量最多只允许3 000 个用户同时在线。这是因为移动部门要考虑其网络建立的投资效益(其网络建立的投资费用是相当庞大的), 同时他们认为不可能出现所有用户都同时在线。因此为保证其在线用户都能有数据流量从而为移动公司带来经济效益,电信部门采取将15min未发生数据通信的在线手机脱离GPRS 网的技术手段,以便其充分利用信道。为此GPRS 终端必须始终检测自身是否在线, 一旦离线终端必须立即重新上线, 上线后必须立即将自身新的IP 地址上报主站, 否

29、那么就有可能错过主站此时下发的停、送电指令。由于上述原因, 如果某一时段GPRS用户在线率很高, 终端就有可能在此时段无法登录GPRS 网, 从而错失主站此时下发的停、送电指令。由此可以得出结论, 即利用GPRS 网进展数据传输的负控系统的可靠性受限于终端的在线率。(2) 运行费用相对较高: 由于230M无线专网运行费用主要是无线电管理委员会收取的频道占用费每频点每年1000元。而GPRS 按流量计费,每台终端每月最低需5M,按终端计费为20100元。GPRS信道终端设备长期挂在网上,只要不发生数据通信就不会发生费用。但终端设备必须随时监视网络状况,一旦发现掉网马上重新连接上网并同时将自己新的

30、IP地址上报主站, 从而增加了数据流量, 而此局部流量费用也需由用户支付。所谓的包交换就是将Data 封装成许多独立的封包, 再将这些封包一个一个传送出去, 形式上有点类似寄包裹, 采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽, 而且可以以传输的资料量计价,这对用户来说是比拟合理的计费方式, 因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。此外, 在GSM phase2+的标准里, GPRS 可以提供四种不同的编码方式, 这些编码方式也分别提供不同的错误保护(Error Protection)能力。利用四种不同的编码方式每个时槽可提供的传输速率为CS- 1 (9.05 k

31、)、CS- 2(13.4 k)、CS- 3(15.6 k)及CS- 4(21.4 k), 其中CS- 1的保护最为严密, CS- 4 那么是完全未加以任何保护。每个用户最多可同时使用八个时隙, 所以GPRS 理论上的最高传输速率为171.2 kbps。GPRS 是在第二代无线通信系统GSM根底上开展起来的, 将GSM网络为数据流的传输增加了支持分组交换的网络系统设备, 第三代无线通信系统将会在GPRS 的根底上进展更进一步的技术进步与开展,全面支持高速、宽带的多媒体数据传输。也就是说,GPRS 是介于第二代和第三代之间的一种网络技术,也就是一般称为的2.5 代。GPRS 网为移动数据用户主要提

32、供突发性数据业务, 能快速建立连接, 无建链时延。GPRS 特别适用于频繁传送小数据量的应用和非频繁传送大量数据。其作为2.5 代通讯技术, 在可靠性、平安性上需要有更大的提高。全球定位系统(GPS)是导航卫星测时和测距/全球定位系统的简称。GPS 技术能够实时、快速地提供目标物体的位置和海拔高度。它与卫星遥感技术相结合可以做到定向与定位获取信息，并能起到定向导航的作用。这正是遥感技术实施空间定位，用于解决电力行业中诸多问题的一个十分重要的关键技术。 无线技术在现代电网中的应用 输配网管理电力系统的配网管理涉及电网的空间分布和内部状态变化等复杂问题，信息系统是支持配网管理的根本手段。传统配网管

33、理信息系统基于表格形式表现对象属性，无法反映描述对象的空间联系和系统的空间分布模式。地理信息系统(GIS)能够有效描述二维空间问题，将GIS 技术引入配网管理信息系统将极大地扩展管理信息系统的描述能力和表现形式。国内在这个方面的研究已经开展多年，有很多投入实际运行的系统。GIS 在电力系统中的应用重点已逐步向输电系统转移，并由三维图象向四维图象。并在GIS 系统开发前确定了新的技术目标：1系统的信息处理实现平安、共享，具有数据备份；2系统采集及时、准确、可靠、适用；3信息传输迅速、完整、平安、灵活；4)各项数据查询的平均响应时间要到达一定指标。在配电自动化系统中配电网监控中，配电监控系统中关键

34、问题是通信。传统的通信手段包括电力载波、双交线、光纤、专用无线电台等，它们各自都有自己的局限性。现在随着GSM、GPRS 的通信开展，基于无线公网和移动互联网的通信方式得到了大家的关注，成为故障定位系统、抄表、配变监测等系统的通信通道的新选择。管理信息系统电力信息管理系统根本组成一般包括：发电设备管理系统，发电作业管理系统，维护工事管理系统。其中发电设备管理系统包括机器规格管理和定期检查管理等子系统。目前无线网络的在各个子系统都可以见到其应用的工程。利用MAPGIS 电力信息系统的数据组织和网络构造，通过分析系统的主要技术方案和功能构造，可以开发出系统开发提供了新的解决方案：中心效劳器上存放全

35、局地理底图和电网数据，包括电网空间数据、图形数据和属性数据，客户端通过内部网络访问效劳器，变动信息也通过内部网络传送给效劳器，系统实现了数据的实时性和各客户端访问数据的一致性。GPRS 无线技术还可以为远程设备进展数据采集和监控的系统提供解决方案，以及在此根底上针对电力系统实际应用环境设计的平安功能。这种方法很好的解决了远程监测系统的通信问题。并且在对当前几种抄表系统进展分析比拟的根底上，证明了无线射频抄表系统的可行性与优越性。 电力系统通信电力系统通信是电力系统不可分割的组成局部，它为电力调度、电力生产指挥和企业管理提供直接的 效劳，还为电力系统的远动、继电保护、调度自动化及会议 业务计算机

36、通信等提供传送信息和控制信号所必须的通道，如何保证这些传输通道的可靠性和传输质量，是电力通信建立和管理工作面临的重要任务，因此，电力通信的正常与否直接关系到电力网的平安经济运行，维护电力通信的畅通和符合质量的信息传输，离不开对通信设备和通信电路进展及时的监测和维护。目前，光纤通信和微波通信现在仍然是电力系统主要的通信手段。但由于无线光通信的种种优点，目前已经逐渐开场关注无线光通信技术。并在在电力系统通信的一些应用环境进展研究与测试。与光纤通信微波通信方式相比拟，无线光通信既有优点，但是也存在一定的缺乏。而无线扩频保护较输电线高频保护和传统微波保护可靠，较光纤通道保护经济实际，是性价比极高的高频

37、保护方式。无线功率传输波束功率传输是通过定向天线发射RF 功率，相对来是一个无损过程，产出效率大概在85%左右。两个天线之间的能量传输效率由天线的尺寸、RF波波长以及天线间的距离来决定。如果设发射天线直径为DT、接收天线直径为DR、RF 波长为(=1/f，f 为RF 频率)、天线距离为H，而k 那么作为比例系数(通常选择1.2)，我们可以得到：DT (DR) = 2kH .如果同时考虑功率密度问题，例如，FDA 强制规定在距微波炉外表两英寸处，每平方厘米的微波辐射应为5 mW。除了满足方程1外，这样的平安要求可能会对天线尺寸的小型化有所限制。无线技术在电网管理的展望无线技术需要解决问题尽管无线

38、技术近年来得到了长足的开展，由于无线技术现仍存在的一些缺乏，限制无线技术在现代电网中的应用。主要缺乏表现在以下几个方面。1 无线通信协议仍需完善。现有的网络组织构造及协议主要考虑如何在满足数据收集任务质量要求的前提下节能以最大化生命周期。限制了网络的可扩展性。因此，研究适合于各种应用、协议参数可配置的通信模式和协议，以支持任务协调控制的无线网络自治系统，有着重要的意义。2 无线传输的可靠性和平安性仍是阻碍其广泛应用的一个重要原因。平安是电力系统的生命线，需要在保证通信平安的前提下，降低系统开销，研究节能的平安算法。现有的网络平安机制无法应用于本领域，需要开发专门的协议。3 无线网络的电源时长仍

39、是无线通信技术考虑的一大问题。商品化的无线发送接收器电源远远不能满足传感器网络的需要。电池无线充电技术是特别引入关注和可能开展的方向。4.3.2前景考虑到我国国情和电力行业的现状及开展方向，在确保系统的实用性、运行的稳定性、系统平安性和数据处理的可靠性的根底上。应加大无线网络在电力系统中研究和应用，以使电力行业这个在国外被认为“夕阳产业在我国散发出新的魅力。可以设想：随着无线通信技术和无线功率传输技术的开展。以后将这两项技术合二为一，对电气设备的管理将更加方便。通过无线技术，并集成应用当前较成熟的在线监测技术，建立起一体化的监测信息平台，可实现输电线路、电网管理信息、电力系统的长期实时监测，提

40、高电网的运行管理水平，对于电网的平安稳定运行具有重要意义。现在欧美非常重视无线通信技术的开展，IEEE也正在努力推进无线网络的应用和开展。可以预计，无线通信网络的广泛是一种必然趋势。它将对世界包括现代电网的各个领域发挥巨大的作用。第五章 基于MCGS组态软件的监控实现5.1 MCGS组态软件的概述具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，如可以灵活组态各种智能仪表、数据采集模块，无纸记录仪、无人值守的现场采集站、人机界面等专用设备。5.2

41、 MCGS组态软件的构成MCGS 软件系统包括组态环境和运行环境两个局部。组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境那么按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进展各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。系统构成MCGS组态软件由“MCGS组态环境和“MCGS运行环境两个系统组成。两局部互相独立，又严密相关。如图51：图51 MCGS系统构成MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生

42、成扩展名为.mcg的工程文件，又称为组态结果数据库，其与MCGS 运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程 。MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。工程构成MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五局部构成，每一局部分别进展组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的翻开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定

43、自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。用户窗口：本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。实时数据库：是工程各个局部的数据交换与处理中心，它将MCGS工程的各个局部连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序ifthen脚本程序，选用各种功能构件，如：数据提

44、取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。图5-2 MCGS工程构造5.3 MCGS软件在电力监控上的应用5.3.1 建立画面1.在“用户窗口中单击“新建窗口按钮，建立“窗口0。2.选中“窗口0，单击“窗口属性，进入“用户窗口属性设置。3.将窗口名称改为：监控系统；窗口标题改为：电力监控数据曲线显示；窗口位置选中“最大化显示，其它不变，单击“确认。4.在“用户窗口中，选中“监控系统，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口。5.3.2 编辑画面选中“监控系统窗口图标，单击“动画组态，进入动画组态窗口，开场编辑画面。 制作文字框图1.单击工具条中的“

45、工具箱按钮，翻开绘图工具箱。2.选择“工具箱内的“标签按钮，鼠标的光标呈“十字形，在窗口顶端中心位置拖拽鼠标，根据需要拉出一个一定大小的矩形。3.在光标闪烁位置输入文字“监控系统，按回车键或在窗口任意位置用鼠标点击一下，文字输入完毕。4.选中文字框，作如下设置：点击填充色按钮，设定文字框的背景颜色为：粉红；点击线色按钮，设置文字框的边线颜色为：没有边线。点击字符字体按钮，设置文字字体为：宋体；字型为：粗体；大小为：26点击字符颜色按钮，将文字颜色设为：黑色。制作步骤1.单击工具箱内的常用符号图标，这时出现如图1常用符号表，在表中选取图标，之后用鼠标的光标呈“十字形，移动鼠标至窗口的预定位置，点击一下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一道虚线，拖动一定距离后，点击鼠标左键，生成一长方形。 2.单击绘图工具箱中的插入元件图标，弹出对象元件管理对话框，如图：5-3 绘图工具箱3.从“指示灯类中选取指示灯1。4.将指示灯、门墙调整为适当大小，放到适当位置，参照效果图。5.如图5-4选中工具箱内的常用符号图标，这时鼠标的光标呈“十字形，移动鼠标至窗口的预定位置，点击一下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一