智能配电柜控制综合系统.docx

WCTU智能配电柜控制系统
摘要：本文提供了一个基于WCTU无线远程控制配电柜和监控配电柜实时工作状态设计和实现方法，简明介绍了WCTU无线透明传输技术，描述了WCTU无线传输应用于配电柜系统实现方法。经过现场实施和应用，取得了降低人力物力效果，并确保生产、生活中，工作可靠性及其配电柜安全性。
关键词： WCTU、INTERNET、配电柜、透明传输、加密；
一、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、远程传输及服务器管理一体综合控制系统。她经过无线网络把众多带有通信接口配电柜和管理服务器进行连接起来，因为计算机对配电柜智能化管理。实现了数据集中处理、集中分析、集中控制、及集中调度新型现代远程配电系统。现在在中国全部应用配电柜中还没有用到完整远程控制功效。这种远程控制配电柜系统，能过起到远程配置电源跟远程监控电源情况作用，当线路出现异常时，有利于控制故障范围降低经济损失，也能够方便快速找到故障点并加和排除。另外配电柜内方便放置多种保护设备，如预防短路器，预防过载空气开关等，对线路和用电设备起到保护作用。
二、配电柜远程控制系统优势
现在全国有多种需要配电柜系统大约在200万（自己虚构）套左右，故障发觉现在大部分还是关键靠人工巡检完成，这对部分比较偏远矿区，花费人力物力占用了很大成本，实时性也不高。配电柜远程控制系统开发，处理了这方面问题。只需要在办公室服务器总就能王城上述很多功效，实现了实时查看，立即控制作用。当发觉现场配电柜出现异常时，系统能够自动切断电源供电。假如系统没有自动切断电源，也能够经过手动方法对现场电源进线切断。这么能够节省电能还能避免系统在异常情况下继续供电照成更大损坏。对比人工巡视管理好处，远程控制系统对降低人工成本，对节能减排起到了一定作用。
三、WCTU介绍
3.1什么是WCTU?
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经过无线通信网络进行传送无线终端设备。利用WCTUIO脚输入跟输出高低电平功效，对设备进行远程控制跟实时监测设备异常并对异常信息进行报警功效。是厦门为那通信科技最新自主研发综合WCTU,RTU,及短信收发功效为一体高性能工业级无线数据采集传输设备。WCTU简单说是一个工业等级无线传输、采集设备,关键用在多种行业无线数据采集中。该设备把终端数据经过串口把数据经过运行商无线网络传输到服务端。
WCTU无线采集：关键方法是经过运行商基站网络提供上网，也就是移动，电信，联通（中国现在就这三家）。在WCTU设备里面插一张SIM/UIM卡（手机卡）来实现无线传输跟控制功效，其实也就是跟手机上网差不多一样原理。
3.2 WCTU工作过程描述
WCTU登陆运行商网络，然后进行PPP拨号。拨号成功后，WCTU将取得一个由运行商随机分配内部IP地址。也就是说，WCTU处于运行商内网中，而且其内网IP地址通常是不固定，伴随每次拨号而改变。我们能够了解为WCTU这时是一个运行商内部局域网内设备，经过移动运行商网关来实现和外部Internet公网通信。这和局域网内电脑经过网关访问外部网络方法相同。
WCTU主动提议和数据中心通信连接，并保持通信连接一直存在。因为WCTU处于移动内网，而且IP地址不固定。所以，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。这就要求数据中心含有固定公网IP地址或固定域名。数据中心公网IP地址或固定域名作为参数存放在WCTU内，方便WCTU一旦上电拨号成功，就能够主动连接到数据中心。
具体地讲，WCTU经过数据中心IP地址（假如是采取中心域名话，先经过中心域名解析出中心IP地址）和端口号等参数，向数据中心提议TCP或UDP通信请求。在得到中心响应后，WCTU即认为和中心握手成功，然后就保持这个通信连接一直存在，假如通信连接中止，WCTU将立即重新和中心握手。
因为TCP/UDP通信连接已经建立，就能够进行数据双向通信了。对于WCTU来说，只要建立了和数据中心双向通信，完成用户串口（IO）数据和网络数据包转换就相对简单了。一旦接收到用户串口数据，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TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即经过串口（IO）发送给用户设备。
WCTU还提供了IO短信报警功效跟短信修改WCTUIO高低电平改变功效。当WCTUIO脚为输入报警状态时，当设备产生一个高低电平改变触发WCTUIO，然后依据WCTU里面预设置报警电话，把里面预设置好报警内容发送到指定手机上面，进行设备故障报警。当WCTUIO脚为输出功效时，就是利用WCTU里面设置好控制手机号码，然后经过指定手机号码发送控制指令，对WCTUIO脚进行高低电平改变，以达成控制下位机设备目标，短信修改IO高低电平也是跟短信报警同种原理。
3 .3WCTU采集优势
WCTU通信方法更适合于野外和移动数据采集业务，现在还存在很多监测站和各采集点采取电话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：
1．WCTU用户可随意分布和移动自己网络点，无须担心线路维护或有线在移机时造成通讯中止。建设新营业点无需进行拉线，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，和拉线埋线相比较WCTU其终端价格廉价很多。
3．仪器设备双向传输功效：在WCTU经过无线跟数据中心进行连接成功后，WCTU跟数采中心就能够进行双向传输。
4．WCTU能最好地支持频繁、少许突发型数据业务，通信质量稳定可靠，永久在线。
5. 支持IO报警功效，当下位设备出现异常情况时，WCTU产生报警信息，立即联络相关人员处理，降低损失。
6. 支持短信控制、配置功效，相关管理人员能够实时控制设备跟修改WCTU配置
7. 支持多个安全加密协议，WCTU支持AES、3DES、DES等加密方法，预防用户信息泄露。
8. 支持数据灯查看设备运行状态，不用电脑连接串口就能够一目了然看到设备运行状态
9. 支持远程在线升级，不用在担心因为设备需要升级而跑到现场操作，浪费人力物力，降低企业开支。
10. 支持双串口，在进行通信时候还能够进行配置，不影响串口数据传输，方便了设备调试跟使用
11. 优化了485通信功效，485同时收发串口数据不会出现数据乱码现象。
四、WCTU硬件/软件特征
依据多年行业应用用户使用和需求信息综合开发出来一套实用性强，稳定性高，操作简易无线采集通信模块。关键功效特征有：
软件
网络功效
通信协议
依据行业经验和用户需求自主开发通信协议：灵活多变，稳定可靠，安全性高，
网络制式
支持GSM/GPRS/CDMA/EVDO/WCDMA/TD-SCDMA等2G ,3G 网络制式
协议转换
支持Modbus RTU/TCP 协议转换，透明传输，支持主流组态软件驱动如：亚控，力控，紫金桥等，
安全可靠
数据加密
支持3种加密协议：AES，DES，3DES。 数据传输安全，预防数据传输中被窃取，监听，数据安全可靠。
管理和维护
短信配置
支持通信时，经过短信方法配置
网络配置
支持通信时，经过网络远程配置
硬件
接口
串口类型
接口丰富，支持RS232,RS485，TTL，RS422等多个通信方法；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。
当地配置
支持当地主备串口通信，主串口通信，备用串口配置。方便用户在不用切换通信模式，就能快速修改配置参数，不影响数据正常传输。
指示灯
信号灯
可经过当地信号灯闪烁颜色，简易快速判定信号强度。
状态灯
可经过状态灯闪烁颜色，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、项目设计
系统组成关键是前端采集仪器搜集到仪表数据信息后，经过WCTU方法把仪表数据发送到监控中心，前端设备传输设备就是用了厦门为那通信自主研发WCTU,进行传输。WCTU和数采中心连接方法是WCTU利用手机卡功效，进行PPP拨号，利用WCTU里面设置主中心跟端口号，WCTU主动发送请求链接功效，这么需要服务器提供让外网能够访问公网IP或提供外网固定IP。假如没有固定外网IP，能够经过域名绑定方法，让WCTU跟数据中心进行链接。
该系统结构是WCTU无线传输功效，利用运行提供移动网络信号，把串口接收数据，经过无线网络方法传输到网络中指定公网IP上面。上位机软件在依据采集数据进行分析跟组合，并显示在显示器上面，并存于采集中心数据库中。在采集中心再搭建一个WEB服务器，能够让用户在任何能够上网地方看到现场实时采集数据查看，并能够对现场设备进行控制。依据WCTUIO报警、控制特征，用户能够短信接收设备工作状态，也能够经过手机短信方法对设备进行控制。因为本系统在数据中心搭建了一个短信发送服务器，假如当数据中心采集数据分析出现电压、电流过高或过低，现场配电箱数据异常，全部会触发短信服务器发送异常报警。
                             系统方案图
六、系统功效
         本放案设计想法，现在关键是定位在部分需要用配电柜作为配套设备项目上，因为配电柜运行状态会影响到大家用电问题，假如配电柜用于小区，配电柜异常会照成很多用户使用电问题，对电力企业也照成一定损失。假如用于工厂上面，配电柜关系到生产用电。因为配电柜关键性，就需要配电柜处于长时间稳定工作，及其出现异常很够快速恢复工作。配电柜大部分全部是处于无人值守状态，这个就需要实时监测配电柜工作情况，降低出现异常情况及出现异常立即报警作用，让相关维修人员能够立即处理设计完成后能实现以下功效和应用。
智能配电系统包含三大部分：硬件系统、监控系统、报警系统、数据保密系统;
6.1硬件功效
1. 智能配电系统硬件可实现对双路电源切换，市电分配，UPS/空调等回路供电UPS输出回路配电，输出可采取热插拔卡式断路器，灵活在线扩容，灵活调整负载三相平衡。
2. 配电系统还配置完善防雷方法，预防雷雨天气对设备电力跟供电影响。
3. 厦门为那无线传输模块WCTU，支持232、485、422、TTL等多个串口传输，能够愈加好兼容多种PLC设备，及其相关周围采集设备。厦门为那WCTU带有丰富接口还提供6路IO报警功效，在你现场设备出现异常情况，WCTU能立即发送出短信对相关人员进行异常告警。
6.2 监控功效
         监控系统软件由柜内监控模块和远程监控软件组成，当地大屏幕触摸屏和远程监控软件全方位实现对电源状态监控和统计，可轻松监控主路和各支路电压、电流、频率、谐波、功率、电度等参数，可实时监控开关状态， 统计目前故障和历史故障，可设置电流阀值预告警，开关动作告警和实现高低压、过流、缺相、不平衡度等多种故障声光告警 
智能配电监控系统由远程监控系统主机和当地监控系统从机组成，远程监控主机是经过WCTU功效把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，进行远程操作监控。也能够在当地触摸屏（当地监控系统从机）上面进行操作，可满足用户开放式组屏习惯需求。用户也能够经过扩展多路综合监测单元，支路电流检测单元等产品，以组成功效更强一体化智能交流监控系统。
6.3报警功效
短信报警系统由配电柜中WCTUIO报警模块和远程监控中心报警服务器组成。
1. 当地报警功效是利用WCTUIO脚进行报警，当地报警功效关键负责是现场设备异常短路、设备电源故障、设备无故关机、设备硬件故障等报警。这种方法是利用设备连接IO脚高低电平产生改变触发报警。
2. 远程监控中心报警关键是利用中心短信报警服务器，依据采集设备采集到数据发送到中心，中心服务器应用程序对采集信息进行分析导出异常信息，对异常数据进行编辑并发送到短信服务器进行短信报警功效。
6.4数据保密功效
第一，数据库是由ORACLE企业提供数据库系统，它安全性高，允很多用户操作而不破坏数据完整性，用它来做数据库能够确保数据安全；
第二，中心采集系统对用户实现分级权限，依据使用者对应系统权限，限制人员改变数据库和硬件设置，以确保数据正确性跟数据隐秘性。
第三，防火墙功效预防黑客恶意破坏，完善数据双备份功效，预防中心管理服务器硬件系统故障，造成数据丢失，强大中心冗余备份，在主中心故障时，启用冗余中心接收目前仪表数据。
第四、完善系统日志：系统日志统计了进入系统，离开系统，系统操作统计，并实时统计改变运行参数操作者。
第五、WCTU内部由软件实现丰富加密方法，包含：AES、DES、3DES等多个加密方法，就是用户数据在通信中被截取也不用担心数据丢失或被篡改，确保数据安全性。
七、设备清单
所需设备清单：
1、电力控制系统软件
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、WCTU 
7、报警模块
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个安全、可靠、快速、经济通讯方法。这个不仅使用于新配电网络建设也适适用于原来破旧配电电网改造。
本文利用无线传输优势和可靠性，设计出了一个基于无线传输集中只能配电制动化远程控制系统处理方案，在实际应用中证实了改设计方案可行性，而且节省了成本，大大提升了配电柜工作效益，并能够进行大力推广应用价值