[发明专利]基于Zigbee无线通信的开入开出系统及其数据通信方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种物联网关键技术在电力系统中的应用系统，尤其是一种基于Zigbee技术在电力系统中的开入开出系统，属于电力系统物联网领域。

背景技术

物联网是人与人、人与物、物与物全面互联的网络。由于物没有能够标识的“身份证”，因此物与信息是分离的，难以进行管理和跟踪。物联网时代就是要使所有物都有自己的“身份证”，通过感知和识读对数据信息进行自动采集，并通过无线传输实现信息化的智能管理。物联网都拥有自身独特的技术和产业特征，具有创新性强、产业链条长、辐射面广、带动力强的基本特点，是不同于其他新一代信息技术的新兴技术产业领域。物联网通常由感知层、网络层和应用层组成，包括数据采集、传感器网络组网和协同信息处理、网络通信传输、中间件、应用集成、信息安全等技术。 

无线传感器网络作为物联网技术的感知层技术，在其发展起着至关重要的作用，因Zigbee技术特有的低功耗、低复杂度和低成本的优势，其无疑成为无线传感网络通信的首先技术，成功地应用到工业自动控制、智能电网等多个领域之中。

   Zigbee网络由三种网络节点组成：网络协调器、路由节点、终端节点。网络协调器包含所有的网络消息，存储容量大、计算能力最强，发送网络信标、建立一个网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由消息、不间断地接收消息；路由节点是网络中的中继，连接网络各个节点，延伸和扩展网络的覆盖范围和网络规模。终端节点是只能直接发消息给网络协调器和路由节点，所有采集的数据信息都经过该节点而进入Zigbee通信网络，对处理能力和内存的需求低，可进入省电模式。

   电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。

   为了使电力系统正常、有序、可靠、高效的运行需要大量的电气设备，包括直接参与电能交换的一次设备和对其运行状况进行监督、保护和控制的二次设备，其中部分设备的开关量也是监视和控制的重点组成部分。所谓开关量是指非连续性信号的采集和输出，包括遥信采集和遥控输出，它有1和0两种状态，这是数字电路中的开关性质，在电力上是指电路的开和关或者说是触点的接通和断开。开关量也即是开入量和开出量，可指一个装置所带的辅助点，譬如变压器的温控器所带的继电器的辅助点（变压器超温后变位）、阀门凸轮开关所带的辅助点（阀门开关后变位）、接触器所带的辅助点（接触器动作后变位）、热继电器（热继电器动作后变位），也可指设备的运行开停状态以及设备的开关状态，如断路器、隔离开关的合与分。

开入用于对设备状态的监测，开出用于对设备进行状态自动控制。目前的保护装置基本上都安装于室内的柜子内，外场的大量设备的开关量需要通过电缆接入到装置，并且同时需要提供直流电源（常用的为12V、24V、110V、220V、380V），该方法存在诸多的缺点：首先，存在很多的开关量设备监控，必然导致需要更多的电缆铺设，需要更多空间来容纳，增加监控室的布置与施工的复杂程度，同时也会增加维护和管理的复杂程度；其次，电缆上传输的是电压模拟信号，使用低电压开入开出(12V、24V)，因为线缆的长度以及环境周边强电的干扰，导致存在开入到装置的电压过低而导致开入量监测到错误的状态值，从而引起未知的结果行为，使用高电压(110V、220V、380V)开入开出，又存在直流电源供电、线缆绝缘及其铺设等问题；再者，线缆的铺设成本上也相对较高；最后，电缆无法对开关量设备进行唯一标识，同时除开关量外，也无法传递设备的其他数据信息。

发明内容

本发明的目的在于解决通过电缆将开关量设备接入到保护设备或监控系统中所带来的成本相对较高、铺设复杂、管理难度高、电缆上电压信号易受损耗干扰而变化、无法标识等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于Zigbee无线通信的开入开出系统，其特征在于，包括：

采集装置：设置于靠近开关量设备处，与中心装置通过Zigbee无线通信方式进行通信，用于开关量信号的采集与控制、以及开关量数字信号的传输，同时负责对开关量设备进行设备标识；