智能配电柜控制系统.pdf

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1、-WCTUWCTU 智能配电柜控制系统智能配电柜控制系统摘要：摘要： 本文提供了一种基于 WCTU 无线远程控制配电柜以及监控配电柜实时工作状态设计和实现方法，简要介绍了WCTU 的无线透明传输技术，描述了 WCTU 无线传输应用于配电柜系统的实现方法。通过现场实施和应用，取得了减少人力物力的效果，并保证生产、生活中，工作的可靠性及其配电柜平安性。关键词：关键词： WCTU、INTERNET、配电柜、透明传输、加密；一、一、概述概述远程配电柜控制系统是一个集计算机技术、 数据传输、 控制技术、自动化设备、远程传输及效劳器管理一体的综合控制系统。 他通过无线的网络把众多的带有通信接口的配电柜与管

2、理效劳器进展连接起来，由于计算机对配电柜的智能化管理。实现了数据集中处理、集中分析、集中控制、 及集中调度的新型现代远程的配电系统。目前在国内所有的应用配电柜中还没有用到完整的远程控制的功能。 这种远程控制的配电柜系统， 能过起到远程配置电源跟远程监控电源情况的作用，当线路出现异常时，有利于控制故障*围减少经济损失，也可以方便迅速找到故障点并加与排除。 另外配电柜内方便放置各种保护设备，如防止短路器，防止过载的空气开关等，对线路和用电设备起到保护作用。二、配电柜远程控制系统的优势二、配电柜远程控制系统的优势.z-目前全国有各种需要配电柜的系统大约在200 万 自己虚构的 套左右，故障的发现目前

3、大局部还是主要靠人工巡检完成的， 这对一些比较偏远的矿区，消耗的人力物力占用了很大的本钱，实时性也不高。配电柜远程控制系统的开发， 解决了这方面的问题。只需要在办公室的效劳器总的就能王城上述的许多功能， 实现了实时查看，及时控制的作用。当发现现场的配电柜出现异常时， 系统可以自动的切断电源的供电。如果系统没有自动的切断电源， 也可以通过手动的方式对现场的电源进线切断。 这样可以节省电能还能防止系统在异常的情况下继续供电照成的更大损坏。比照人工巡视管理的好处， 远程控制系统对减少人工本钱，对节能减排起到了一定的作用。三、三、WCTUWCTU 简介简介3.13.1 什么是什么是 WCTU?WCTU

4、?WCTU(Wireless Collect Transfer Unit)全称为无线采集传输单元，是专门用于将串口数据232、485、422、TTL、AD 接口转换为IP数据或将 IP 数据转换为串口数据通过无线通信网络进展传送的无线终端设备。利用 WCTU 的 IO 脚输入跟输出上下电平功能，对设备进展远程控制跟实时监测设备异常并对异常信息进展报警功能。是*为那通信科技*最新自主研发的综合 WCTU,RTU,及短信收发功能为一体的高性能工业级无线数据采集传输设备。 WCTU 简单说是一种工业级别无线传输、采集设备,主要用在各种行业无线数据采集中。该设备把终端数据通过串口把数据通过运营商的无线

5、网络传输到效劳端。.z-WCTU 无线采集：主要方式是通过运营商基站网络提供上网，也就是移动，电信，联通国内目前就这三家。在WCTU 设备里面插一*SIM/UIM 卡手机卡来实现无线传输跟控制的功能，其实也就是跟手机上网差不多一样的原理。3.2 WCTU3.2 WCTU 工作过程描述工作过程描述WCTU 登陆运营商网络，然后进展 PPP 拨号。拨号成功后， WCTU 将获得一个由运营商随机分配的内部 IP 地址。也就是说，WCTU 处于运营商内网中，而且其内网 IP 地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。我们可以理解为 WCTU 这时是一个运营商内部局域网内的设备， 通过移动运营商网关来实现

6、与外部Internet 公网的通信。 这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。WCTU 主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。由于 WCTU 处于移动内网， 而且 IP 地址不固定。 因此， 只能由 WCTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接 WCTU。这就要求数据中心具备固定的公网 IP 地址或固定的域名。数据中心的公网 IP 地址或固定的域名作为参数存储在 WCTU 内，以便 WCTU 一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。具体地讲，WCTU 通过数据中心的 IP 地址如果是采用中心域名的话，先通过中心域名解析出中心 IP 地址以及端口号等参数，向数

7、据中心发起 TCP 或 UDP 通信请求。在得到中心的响应后，WCTU 即.z-认为与中心握手成功，然后就保持这个通信连接一直存在， 如果通信连接中断，WCTU 将立即重新与中心握手。由于 TCP/UDP 通信连接已经建立，就可以进展数据双向通信了。对于 WCTU 来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完成用户串口IO数据与网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据，WCTU 就立即把串口IO数据封装在一个TCP/UDP 包里，发送给数据中心。反之，当WCTU 收到数据中心发来的 TCP/UDP 包时，从中取出数据内容，立即通过串口IO发送给用户设备。WCTU 还提供了IO短信报警

8、功能跟短信修改WCTU的IO上下电平变化的功能。当 WCTU 的 IO 脚为输入报警状态时，当设备产生一个上下电平变化触发 WCTU 的 IO，然后根据 WCTU 里面预设置的报警，把里面预设置好的报警内容发送到指定的手机上面， 进展设备故障报警。当WCTU 的 IO 脚为输出功能时，就是利用WCTU 里面设置好的控制手机，然后通过指定的手机发送控制指令，对WCTU 的 IO 脚进展上下电平的变化，以到达控制下位机设备的目的，短信修改IO 上下电平也是跟短信报警同种原理。3 .3WCTU3 .3WCTU 采集的优势采集的优势WCTU 通信方式更适合于野外与移动数据采集业务， 目前还存在很多监测

9、站与各采集点采用线传送数据或手工抄录， 实时性差，费用也不廉价。WCTU 无线传输数据有以下优势：.z-1WCTU 用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担忧线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建立新的营业点无需进展拉线，埋线等工作。较光纤，或专线系统投资较少，设备安装方便。2 安装价格比较低， 与拉线埋线相比较 WCTU 其终端价格廉价很多。3仪器设备双向传输功能：在WCTU 通过无线跟数据中心进展连接成功后，WCTU 跟数采中心就可以进展双向传输。4WCTU 能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务，通信质量稳定可靠，永久在线。5. 支持 IO 报警功能，当下位设备出现异常情况时，WCT

10、U 产生报警信息，及时联系相关人员处理，减少损失。6. 支持短信控制、配置功能，相关管理人员可以实时的控制设备跟修改 WCTU 配置7. 支持多种平安加密协议，WCTU 支持 AES、3DES、DES 等加密方式，防止用户信息泄露。8. 支持数据灯查看设备运行状态，不用电脑连接串口就可以一目了然的看到设备的运行状态9. 支持远程在线升级，不用在担忧由于设备需要升级而跑到现场操作，浪费人力物力，减少企业开支。.z-10. 支持双串口，在进展通信的时候还可以进展配置，不影响串口数据的传输，方便了设备的调试跟使用11. 优化了 485 的通信功能，485 同时收发串口数据不会出现数据乱码的现象。四、

11、四、WCTUWCTU 硬件硬件/ /软件特性软件特性根据多年行业应用用户的使用和需求信息综合开发出来的一套实用性强，稳定性高，操作简易的无线采集通信模块。主要功能特性有：根据 10 年行业经历和用户需求自主开发通信协议：灵活多变，稳定可靠，平安性高，支持网络网络制式GSM/GPRS/CDMA/EVDO/WCDMA/TD-SCDMA功能软件等 2G ,3G 网络制式支持 Modbus RTU/TCP 协议转换， 透明传输，协议转换支持主流组态软件驱动如：亚控，力控，紫金桥等，平安可靠支持 3 种加密协议：AES，DES，3DES。数据数据加密传输平安，防止数据传输中被窃取，监听，数据平安可靠。通

12、信协议管理短信配置支持通信时，通过短信方式配置与维网络配置支持通信时，通过网络远程配置.z-护接口丰富，支持 RS232,RS485，TTL，RS422串口类型接口等多种通信方式；支持多路IO 输入输出或是AD 采集接口共用，可自定义设置任意单路或是多路接口定义。灵活多变，互不干扰。支持本地主备串口通信， 主串口通信， 备用串硬件信号灯指示灯状态灯本地配置口配置。方便用户在不用切换通信模式， 就能快速修改配置参数，不影响数据的正常传输。可通过本地信号灯闪烁颜色， 简易快速判断信号强度。可通过状态灯闪烁颜色， 预警并有短信报警通知， 直观方便用户快速了解设备运行状态及问题故障。五、工程设计五、工

13、程设计系统的组成主要是前端采集仪器收集到仪表数据信息后， 通过 WCTU的方式把仪表数据发送到监控中心，前端设备的传输设备就是用了*为那通信自主研发的 WCTU,进展传输的。WCTU 与数采中心的连接方式是 WCTU 利用手机卡的功能，进展 PPP 拨号，利用 WCTU 里面设置的主中心跟端口号，WCTU 主动发送请求功能，这样需要效劳器提供让外网可以访问的公网 IP 或者提供外网的固定 IP。如果没有固定的外网 IP，可以通过域名绑定的方式，让WCTU 跟数据中心进展。.z-该系统构造是 WCTU 的无线传输功能，利用运营提供的移动网络信号，把串口接收的数据，通过无线网络的方式传输到网络中指

14、定的公网 IP 上面。上位机软件在根据采集的数据进展分析跟组合，并显示在显示器上面，并存于采集中心的数据库中。 在采集中心再搭建一个WEB 效劳器，可以让用户在任何可以上网的地方看到现场的实时采集数据的查看，并可以对现场的设备进展控制。根据WCTU 的 IO 报警、控制特性， 用户可以短信接收设备的工作状态，也可以通过手机短信的方式对设备进展控制。 由于本系统在数据中心搭建了一个短信发送效劳器，如果当数据中心采集的数据分析出现电压、 电流过高或者过低，现场配电箱数据异常，都会触发短信效劳器发送异常报警。系统方案图六、系统功能六、系统功能本放案设计的想法， 目前主要是定位在一些需要用配电柜作为配

15、套设备的工程上，由于配电柜的运行状态会影响到很多人的用电问题， 如果配电柜用于小区，配电柜异常会照成很多用户使用电问题， 对电力公司也照成一定的损失。如果用于工厂上面，配电柜关系到生产的用电。由于配电柜的重要性， 就需要配电柜处于长时间的稳定工作，及其出现异常很够快速恢复工作。配电柜大局部都是处于无人值守状态，这个就需要实时监测配电柜的工作情况， 降低出现异常情况及出现异常及时报警的作用， 让相关的维修人员可以及时的处理设计完成后能实现如下的功能和应用。.z-智能配电系统包括三大局部：硬件系统、监控系统、报警系统、数据*系统;6.16.1 硬件功能硬件功能1. 智能配电系统的硬件可实现对双路电

16、源的切换， 市电的分配， UPS/空调等回路的供电 UPS 输出回路的配电，输出可采用热插拔卡式断路器，灵活在线扩容，灵活调节负载三相平衡。2. 配电系统还配置完善的防雷措施，防止雷雨天气对设备电力跟供电的影响。3. *为那无线传输模块 WCTU，支持 232、485、422、TTL 等多种串口传输，可以更好的兼容各种 PLC 设备，及其相关的周围采集设备。*为那 WCTU 带有丰富的接口还提供 6 路 IO 报警功能，在你现场的设备出现异常情况， WCTU 能及时的发送出短信对相关人员进展异常告警。6.26.2 监控功能监控功能监控系统的软件由柜内监控模块和远程监控软件组成， 本地大屏幕的触

17、摸屏和远程监控软件全方位实现对电源状态的监控和记录， 可轻松监控主路和各支路的电压、电流、频率、谐波、功率、电度等参数，可实时监控开关状态，记录当前故障和历史故障，可设置电流阀值预.z-告警，开关动作告警以及实现上下压、过流、缺相、不平衡度等各种故障的声光告警智能配电监控系统由远程监控系统主机和本地监控系统从机组成， 远程监控主机是通过 WCTU 的功能把 TCP/IP 数据转化成串口数据串口数据转换成 TCP/IP 数据跟采集设备总线连接，进展远程操作监控。也可以在本地触摸屏本地监控系统从机上面进展操作，可满足用户开放式组屏的习惯需求。 用户也可以通过扩展多路综合监测单元，支路电流检测单元等

18、产品，以构成功能更强的一体化智能交流监控系统。6.36.3 报警功能报警功能短信报警系统由配电柜中 WCTU 的 IO 报警模块和远程监控中心报警效劳器组成。1. 本地报警功能是利用 WCTU 的 IO 脚进展报警， 本地报警功能主要负责的是现场设备的异常短路、设备电源故障、设备无故关机、设备硬件故障等报警。这种方式是利用设备连接IO 脚上下电平产生的变化触发报警。2. 远程监控中心的报警主要是利用中心的短信报警效劳器，根据采集设备采集到数据发送到中心， 中心效劳器应用程序对采集信息进展分析导出异常信息， 对异常数据进展编辑并发送到短信效劳器进展短信报警的功能。.z-6.46.4 数据数据*功

19、能功能第一，数据库是由 ORACLE 公司提供的数据库系统，它的平安性高，允许多用户操作而不破坏数据的完整性， 用它来做数据库可以保证数据的平安；第二，中心采集系统对用户实现分级权限， 根据使用者相应的系统权限，限制人员改变数据库和硬件设置， 以保证数据的正确性跟数据的隐秘性。第三，防火墙功能防止黑客的恶意破坏，完善的数据双备份功能，防止中心管理效劳器硬件系统故障， 导致数据丧失，强大的中心冗余备份，在主中心故障的时，启用冗余中心承受当前的仪表数据。第四、完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，离开系统，系统操作记录，并实时记录改变运行参数操作者。第五、WCTU 内部由软件实现丰富的加密方式，

20、包括：AES、DES、3DES 等多种加密方式，就是用户数据在通信中被截取也不用担忧数据的丧失或者被篡改，保证数据的平安性。七、设备清单七、设备清单所需设备清单：1、电力控制系统软件.z-2、管理计算机3、PLC可编程逻辑控制器4、配电柜5、INTERNET 环境6、WCTU7、报警模块八、结论八、结论无线通讯技术为配电自动化远程控制系统提供了一种平安、 可靠、快速、经济的通讯方式。这个不仅使用于新的配电网络的建立也适合用于原来老旧的配电电网的改造。本文利用无线传输的优势和可靠性， 设计出了一种基于无线传输的集中只能配电制动化远程控制系统的解决方案， 在实际的应用中证明了改设计方案的可行性，并且节约了本钱，大大提高了配电柜的工作效益，并可以进展大力推广的应用价值.z