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1、 智能输电线路状态监测代理的研究与设计 摘要：针对现有的输电线路在线监测装置没有统一的数据传输协议和存储方式，设计了一套输电线路状态监测代理装置，用于代替原有监测装置和主站系统进行通讯。提出一种基于S3C2440处理器及嵌入式Linux的设计方案，对状态监测代理与各种在线监测装置的I1通信接口和状态监测代理与后台的I2通信接口进行了具体设计，并对状态监测代理的低功耗实现进行了详细说明，同时统一了各种监测装置的数据传输格式。经过电磁兼容试验证明系统在强电磁环境下能够准确无误地传输数据。鉴于此，本文是对智能输电线路状态监测代理进行研究和分析，仅供参考。关键词：智能电网；输电线路；状态监测；状态监测
2、代理引言：随着国家智能电网建设的规划实施，输变电状态监测系统成为智能电网的重要组成部分。国内已经应用到电力系统中的输变电状态监测装置种类较多，如变压器局放监测装置、MOA监测装置、导线覆冰监测装置、杆塔倾斜监测装置等，它们分别将采集到的信息发送给各自的后台进行数据处理，因此无法对网省或地市内的各种类型的监测数据进行综合分析和判断，限制了数据挖掘深度，且不利于统一管理。更为严重的是，由于不同的厂家开发的同一类型的监测装置数据传输协议和存储方式不同，导致信息交流困难，严重阻碍了同类型状态监测装置数据的全面分析和实时统计，不仅工作繁重，而且不利于技术开放和数据共享。这种各自为政的方式越来越不适应智能
3、电网的要求，必将会被统一的行业标准所取代。一、输电线路CMA设计原则CMA作为输电线路状态监测系统数据转发者和控制指令的发送中心，必须要能和不同厂家的状态监测装置进行通信，实现对各种CMD的控制和调节、数据的存储与转发，因此CMA通讯接口繁多、报文格式复杂、数据量大。如图1所示，CMA和CMD之间通过I1接口互连，实现CMA与CMD之间的自动发现交互、心跳交互、数据交互、读配置交互、调节控制交互、自动上报交互和唤醒交互7个过程，对接收到的数据进行标准化处理，经I2口发送到主站系统。由于CMA必须兼容多厂家的CMD，因此必须具有多种通讯接口。图1中的I1接口主要有以太网接口、RS485接口、无线
4、WiFi接口、无线ZigBee接口、RFID射频接口；I2接口主要有以太网接口、光中继接口、无线公网接口（GPRS、CDMA、3G）等。CMA可根据现场的通信环境决定采用何种I1、I2通信接口与CMD和主站系统通信，但是从兼容性方面考虑，CMA应具备上述I1通信接口和I2通信接口中的一种或者多种接口。输电线路CMA由于大多安装于杆塔上，主要采用风光互补加蓄电池的供电方式，对装置功耗要求很高，因此设计方案应有利于降低其自身和现场装置的功耗。从降低功耗考虑，CMA和CMD均宜采用休眠唤醒技术，并尽可能减少CMA与CMD的唤醒次数。正常情况下，CMA处于休眠状态，在每个数据交互周期和心跳周期内自动苏
5、醒，激活CMD，通过轮询方式获取监测数据和心跳信息；在自动采集方式下，CMA也可被CMD激活。为了提高装置运行的稳定性和可扩展性，CMA应具备自检、自恢复、远程更新的功能。要求装置能够进行自我诊断，并能根据诊断结果判断是否将装置复位重启，并能按照要求将自诊断结果远传。二、输电设备状态监测系统的整体架构结合国家发布的输电线路状态监测代理技术规范及输变电设备状态监测系统技术导则等相关法规，确定输电线路状态监测系统的整体架构见图1。图1输电设备状态监测系统整体结构图由图1可知，该系统包括主站、状态监测装置（CMD）和状态监测代理（CMA）三部分，其中主站由状态接入网关机（CAG）构成，主站系统（MS
6、S）包含了CAG、数据库服务、数据整理加工以及系统的各类状态监测功能等模块，可以进行各类输变电设备状态的数据监测，完成数据信息的集中存储、管理及应用。而CAG是布设在主站系统的一类关口设备，分为线路CAG和变电CAG，可以和状态监测代理CMA或CAC进行标准的远程连接，及时得到、校验并控制CMA或CAC传输的各类状态监测数据信息。CMA是一种可以在某个局域范围内对各类输电线路状态进行管理、协同的监测代理装置，集聚了各类状态监测装置的测量数据，取代状态监测装置，实现和主站系统的安全、双向数据通信。CMA连接了一组不同类型、厂家及线路的状态监测装置，有效完成了输电线路各类状态监测装置的标准化、安全
7、化、智能化接入等。CMD是一种安放于被监测输变电设备上的状态数据收集、管理及通信的装置，实现与状态监测代理、状态接入控制器、综合监测单元等模块的信息交互。输电线路状态监测装置可传输控制指令给数据采集单元，整个主站部署于国网公司的总部、网公司及省公司，借助电力通信光纤骨干网络进行相互间的通信，CAG属于布设于主站边缘的装置，其作用类似网关，借助CMA连接到主站系统数据库，故CAG通常设立在省局。CMA属于系统网络的中间桥梁部分，借助11、12接口和CMD、CAG相连，通常位于杆塔上或变电站处。CMD属于系统网络的末端节点，地处塔杆上。三、在输电设备状态监测系统中有效应用数据传输技术1、CMA技术
8、方案目前，输电线路状态监测系统中已不存在单纯的通信设备，主要通过CMA设备组网进行通信。CMA设备属于通信组网中的主要设备，配置了多个接口通信模块，既可以实现数据的附加处理，又可实现数据的多方位通信。CMA和CAG通过12接口通信协议连接，因CMA和CAG相距很远，此间所需通信网络多且复杂，故选用混合组网方式将各类专网通信方式进行组合并投入使用，可选择以太网光纤通信模块、无源光网络光纤通信模块、无线专网通信模块等三个模块中任意二者的混合组网。CMA和CMD通过11接口通信协议连接，距离较近，可选用网络模块包括以太网电通信模块、无线专网通信模块、串口模块等。由以上分析得出，全功能CMA必须包含几
9、个模块：CMA核心处理模块、安全加密模块、电源供电模块、11接口模块及12接口模块等，其中11接口模块由以太网电通信模块、无线专网通信模块及串口模块三部分构成；12接口模块由以太网光纤通信模块、无线公网通信模块、OLT_PON通信模块、无线专网通信模块及ONU_PON通信模块五部分构成。全功能CMA其模块种类较多，成本很高，且功耗相对较大，故在实际输电网络中使用时会进行适当裁剪和系列化处理，尽可能避免资源浪费，只配备相对必要的通信模块。结束语综上所述，数据通信方式在数据传输方面存在很多问题，如数据传输不及时、速度慢、通信费用高等。在智能化逐步深入科技发展的同时，为更进一步提升输变电设备状态监测
10、系统数据传输的可靠性、实时性及安全性，优化通信系统结构，完善通信组网方式，改进接口技术等是最佳的应对方案，对于输变电线路状态监测系统的建设具有重要意义。参考文献：1李海军.架空输电线路在线监测系统研究与设计D.西华大学，2015.2杨德龙.输电线路状态监测现场网络段通信技术研究D.华北电力大学，2015.3林峰，焦群，朱江，刘金锁，赵华.统一代理技术在输电线路状态监测前端的研究J.电子技术应用，2014，40（08）：122-125.4杨肖波.输电线路在线监测系统中的信息传输D.华北电力大学，2014.5白俊梅.输电线路状态监测系统设计与关键技术研究D.西安电子科技大学，2014.6郎桐.无源自组网络输电线路实时监测技术研究与应用D.天津大学，2014. -全文完-
