使用LabVIEW和NI Single-Board RIO搭建智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

"我們使用NI Single-Board RIO開發(fā)的智能電網(wǎng)單元是一種可靠且具性價(jià)比的解決方案，它具有獨(dú)特的靈活性，極適用于搭建自動(dòng)化系統(tǒng)。使用NI軟硬件平臺(tái)使我們更具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在系統(tǒng)開發(fā)過程中NI也提供了出色的本地化技術(shù)支持。" - Jaswinder Singh, NexGEN Consultancy Pvt Ltd

圖1：選擇NI Single-Board RIO可重配置的嵌入式系統(tǒng)，因?yàn)樗菓?yīng)對(duì)智能電網(wǎng)挑戰(zhàn)的理想平臺(tái)。

挑戰(zhàn):

設(shè)計(jì)一個(gè)高成本效益智能現(xiàn)代電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

解決方案:

使用NI產(chǎn)品開發(fā)智能傳感器系統(tǒng)，實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制電網(wǎng)的運(yùn)行。

當(dāng)前，電力系統(tǒng)正發(fā)生著巨大變化，電網(wǎng)系統(tǒng)需要將各種來源的電力配送給各地的消費(fèi)者。為了提高效率，電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)該采用智能控制的方式運(yùn)作，確保流進(jìn)/出電網(wǎng)的電力滿足實(shí)時(shí)連續(xù)的要求。目前在許多國家，由于設(shè)備故障、電力干擾和斷電等因素，導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)尚且無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定有效的電力供應(yīng)。

解決問題關(guān)鍵是準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電網(wǎng)，以確保不斷電/停電。為此，我們利用創(chuàng)新型技術(shù)搭建了一個(gè)實(shí)時(shí)的智能電網(wǎng)系統(tǒng)，幫助電力公司監(jiān)測(cè)其系統(tǒng)。

智能電網(wǎng)系統(tǒng)

基于NI Single-Board RIO可重配置嵌入式系統(tǒng)在智能電網(wǎng)控制上的優(yōu)異表現(xiàn)，我們選擇它作為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。NI Single-Board RIO平臺(tái)包含板載實(shí)時(shí)處理器、可重配置現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、模擬和數(shù)字I / O，具有實(shí)時(shí)、并行處理、體積小巧、低成本等優(yōu)點(diǎn)。在我們搭建的系統(tǒng)中， NI Single-Board RIO設(shè)備扮演了三個(gè)角色：數(shù)據(jù)采集和處理主系統(tǒng)、電源和調(diào)制解調(diào)器子板卡。其中，數(shù)據(jù)采集、控制、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)記錄算法通過用戶可配置應(yīng)用程序在實(shí)時(shí)終端上進(jìn)行編譯

我們開發(fā)的用戶可配置應(yīng)用程序稱為電站主配置工具(Station Master Configuration Tool, StatMAC)，該工具使用NI LabVIEW圖形化開發(fā)軟件來執(zhí)行如下配置：

通信

協(xié)議配置

本地?cái)?shù)據(jù)記錄

數(shù)字I / O

模擬輸入

設(shè)備參數(shù)設(shè)置

該智能電網(wǎng)系統(tǒng)支持使用遠(yuǎn)程終端 (RTU)模式的標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議、DLMS、DNP和IEC101等多種通訊協(xié)議。同時(shí)，各單元可以通過有線RS232/485、以太網(wǎng)LAN和 Internet網(wǎng)絡(luò)或無線GSM/ SMS、GPRS/ FTP和GSM/數(shù)據(jù)等多種方式進(jìn)行通信。

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，未來數(shù)字和模擬通道的數(shù)量也會(huì)逐漸增加。為了滿足后續(xù)升級(jí)需求，該系統(tǒng)配備擴(kuò)展插槽，使用戶可以插入NI C系列模塊來擴(kuò)展I / O通道。

例如印度拉賈斯坦邦正在開展RAPDRP項(xiàng)目，大規(guī)模部署智能電網(wǎng)，近2,820個(gè)智能電網(wǎng)單元被部署覆蓋Discom的所有區(qū)域。電表采集的數(shù)據(jù)通過 GPRS通信傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心的MDM對(duì)來自各地變電站的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行長期存儲(chǔ)和管理。同時(shí)，系統(tǒng)通過Web發(fā)布在線信息、趨勢(shì)、報(bào)警和報(bào)告。

每一單元可以監(jiān)視和控制斷路器、變壓器、電容器和電池等開關(guān)設(shè)備。在安裝完畢后，該系統(tǒng)將提升對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控能力，提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性，贏得電力公司對(duì)智能電網(wǎng)系統(tǒng)的認(rèn)可。

結(jié)論

我們使用NI Single-Board RIO開發(fā)的智能電網(wǎng)單元是一個(gè)低成本的可靠解決方案，它具有獨(dú)特的靈活性，可滿足自動(dòng)化系統(tǒng)的各種需求。使用NI軟硬件平臺(tái)使得我們更具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，在系統(tǒng)開發(fā)過程中NI也提供出色的本地化技術(shù)支持。