使用LabVIEW和NI Single-Board RIO搭建智能电网监控系统

图1：选择NI Single－Board RIO可重配置的嵌入式系统，因为它是应对智能电网挑战的理想平台。

“我们使用NI Single－Board RIO开发的智能电网单元是一种可靠且具性价比的解决方案，它具有独特的灵活性，极适用于搭建自动化系统。使用NI软硬件平台使我们更具有技术优势，同时在系统开发过程中NI也提供了出色的本地化技术支持。”
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－　Jaswinder Singh，NexGEN Consultancy Pvt Ltd　

挑战：

设计一个高成本效益智能现代电网监控系统。
　
解决方案：

使用NI产品开发智能传感器系统，实时连续监测和控制电网的运行。　

当前，电力系统正发生着巨大变化，电网系统需要将各种来源的电力配送给各地的消费者。为了提高效率，电网系统应该采用智能控制的方式运作，确保流进／出电网的电力满足实时连续的要求。目前在许多国家，由于设备故障、电力干扰和断电等因素，导致电网系统尚且无法实现稳定有效的电力供应。

解决问题关键是准确地监测电网，以确保不断电／停电。为此，我们利用创新型技术搭建了一个实时的智能电网系统，帮助电力公司监测其系统。

智能电网系统
基于NI Single－Board RIO可重配置嵌入式系统在智能电网控制上的优异表现，我们选择它作为系统开发平台。NI Single－Board RIO平台包含板载实时处理器、可重配置现场可编程门阵列（FPGA）、模拟和数字I／O，具有实时、并行处理、体积小巧、低成本等优点。在我们搭建的系统中，NI Single－Board RIO设备扮演了三个角色：数据采集和处理主系统、电源和调制解调器子板卡。其中，数据采集、控制、网络和数据记录算法通过用户可配置应用程序在实时终端上进行编译

我们开发的用户可配置应用程序称为电站主配置工具（Station Master Configuration Tool，StatMAC），该工具使用NI LabVIEW图形化开发软件来执行如下配置：

-通信
-协议配置
-本地数据记录
-数字I／O
-模拟输入
-设备参数设置

该智能电网系统支持使用远程终端（RTU）模式的标准Modbus协议、DLMS、DNP和IEC101等多种通讯协议。同时，各单元可以通过有线RS232／485、以太网LAN和Internet网络或无线GSM／SMS、GPRS／FTP和GSM／数据等多种方式进行通信。

随着电网系统的发展，未来数字和模拟通道的数量也会逐渐增加。为了满足后续升级需求，该系统配备扩展插槽，使用户可以插入NI C系列模块来扩展I／O通道。

例如印度拉贾斯坦邦正在开展RAPDRP项目，大规模部署智能电网，近2,820个智能电网单元被部署覆盖Discom的所有区域。电表采集的数据通过GPRS通信传输到数据中心，数据中心的MDM对来自各地变电站的海量数据进行长期存储和管理。同时，系统通过Web发布在线信息、趋势、报警和报告。
每一单元可以监视和控制断路器、变压器、电容器和电池等开关设备。在安装完毕后，该系统将提升对电网的监控能力，提高整个电网系统的可靠性，赢得电力公司对智能电网系统的认可。

结论

我们使用NI Single－Board RIO开发的智能电网单元是一个低成本的可靠解决方案，它具有独特的灵活性，可满足自动化系统的各种需求。使用NI软硬件平台使得我们更具有技术优势，同时，在系统开发过程中NI也提供出色的本地化技术支持。