[發(fā)明專利]基于Zigbee無線通信的開入開出系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110204894.2
• 申請(qǐng)日: 2011-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN102325165A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雷;徐大可;劉亮;楊春瑜;張笑天;賴曉璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04W84/18;G08C17/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術(shù)領(lǐng)域

???本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是一種基于Zigbee技術(shù)在電力系統(tǒng)中的開入開出系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。由于物沒有能夠標(biāo)識(shí)的“身份證”，因此物與信息是分離的，難以進(jìn)行管理和跟蹤。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代就是要使所有物都有自己的“身份證”，通過感知和識(shí)讀對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)采集，并通過無線傳輸實(shí)現(xiàn)信息化的智能管理。物聯(lián)網(wǎng)都擁有自身獨(dú)特的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)特征，具有創(chuàng)新性強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)、輻射面廣、帶動(dòng)力強(qiáng)的基本特點(diǎn)，是不同于其他新一代信息技術(shù)的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)通常由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成，包括數(shù)據(jù)采集、傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和協(xié)同信息處理、網(wǎng)絡(luò)通信傳輸、中間件、應(yīng)用集成、信息安全等技術(shù)。?

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感知層技術(shù)，在其發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，因Zigbee技術(shù)特有的低功耗、低復(fù)雜度和低成本的優(yōu)勢(shì)，其無疑成為無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信的首先技術(shù)，成功地應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)控制、智能電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域之中。

???Zigbee網(wǎng)絡(luò)由三種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息，存儲(chǔ)容量大、計(jì)算能力最強(qiáng)，發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不間斷地接收消息；路由節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的中繼，連接網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，延伸和擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。終端節(jié)點(diǎn)是只能直接發(fā)消息給網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和路由節(jié)點(diǎn)，所有采集的數(shù)據(jù)信息都經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)而進(jìn)入Zigbee通信網(wǎng)絡(luò)，對(duì)處理能力和內(nèi)存的需求低，可進(jìn)入省電模式。

???電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動(dòng)力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量?jī)?chǔ)存，故其生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)都在同一時(shí)間內(nèi)完成，并在同一地域內(nèi)有機(jī)地組成一個(gè)整體，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。

???為了使電力系統(tǒng)正常、有序、可靠、高效的運(yùn)行需要大量的電氣設(shè)備，包括直接參與電能交換的一次設(shè)備和對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)督、保護(hù)和控制的二次設(shè)備，其中部分設(shè)備的開關(guān)量也是監(jiān)視和控制的重點(diǎn)組成部分。所謂開關(guān)量是指非連續(xù)性信號(hào)的采集和輸出，包括遙信采集和遙控輸出，它有1和0兩種狀態(tài)，這是數(shù)字電路中的開關(guān)性質(zhì)，在電力上是指電路的開和關(guān)或者說是觸點(diǎn)的接通和斷開。開關(guān)量也即是開入量和開出量，可指一個(gè)裝置所帶的輔助點(diǎn)，譬如變壓器的溫控器所帶的繼電器的輔助點(diǎn)（變壓器超溫后變位）、閥門凸輪開關(guān)所帶的輔助點(diǎn)（閥門開關(guān)后變位）、接觸器所帶的輔助點(diǎn)（接觸器動(dòng)作后變位）、熱繼電器（熱繼電器動(dòng)作后變位），也可指設(shè)備的運(yùn)行開停狀態(tài)以及設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)，如斷路器、隔離開關(guān)的合與分。

開入用于對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，開出用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)自動(dòng)控制。目前的保護(hù)裝置基本上都安裝于室內(nèi)的柜子內(nèi)，外場(chǎng)的大量設(shè)備的開關(guān)量需要通過電纜接入到裝置，并且同時(shí)需要提供直流電源（常用的為12V、24V、110V、220V、380V），該方法存在諸多的缺點(diǎn)：首先，存在很多的開關(guān)量設(shè)備監(jiān)控，必然導(dǎo)致需要更多的電纜鋪設(shè)，需要更多空間來容納，增加監(jiān)控室的布置與施工的復(fù)雜程度，同時(shí)也會(huì)增加維護(hù)和管理的復(fù)雜程度；其次，電纜上傳輸?shù)氖请妷耗M信號(hào)，使用低電壓開入開出(12V、24V)，因?yàn)榫€纜的長(zhǎng)度以及環(huán)境周邊強(qiáng)電的干擾，導(dǎo)致存在開入到裝置的電壓過低而導(dǎo)致開入量監(jiān)測(cè)到錯(cuò)誤的狀態(tài)值，從而引起未知的結(jié)果行為，使用高電壓(110V、220V、380V)開入開出，又存在直流電源供電、線纜絕緣及其鋪設(shè)等問題；再者，線纜的鋪設(shè)成本上也相對(duì)較高；最后，電纜無法對(duì)開關(guān)量設(shè)備進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，同時(shí)除開關(guān)量外，也無法傳遞設(shè)備的其他數(shù)據(jù)信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決通過電纜將開關(guān)量設(shè)備接入到保護(hù)設(shè)備或監(jiān)控系統(tǒng)中所帶來的成本相對(duì)較高、鋪設(shè)復(fù)雜、管理難度高、電纜上電壓信號(hào)易受損耗干擾而變化、無法標(biāo)識(shí)等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于Zigbee無線通信的開入開出系統(tǒng)，其特征在于，包括：

采集裝置：設(shè)置于靠近開關(guān)量設(shè)備處，與中心裝置通過Zigbee無線通信方式進(jìn)行通信，用于開關(guān)量信號(hào)的采集與控制、以及開關(guān)量數(shù)字信號(hào)的傳輸，同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)開關(guān)量設(shè)備進(jìn)行設(shè)備標(biāo)識(shí)；