基于区块链技术的中置柜智能化方案研究_任松娣.pdf

20235大众用电|能源互联网河南 禹州市华电瑞天电气有限公司任松娣基于区块链技术的中置柜智能化方案研究中置柜智能化是将区块链技术、大数据技术、通信技术等整合在一起的一种新技术，可以实现全面监控运行状态，有效提高变电站的自动化程度，同时也能减少检修人员巡检的工作量，降低检修人员在操作开关柜分合闸过程中人身触电的风险。采用远程自动控制、状态智能判别技术，实现远程控制断路器手车的自动摇进摇出以及远程控制接地开关的自动分合。1总体方案1.1应用区块链技术的电网系统方案电网运行数据具有数据量大、涉及范围广、机密性高、面向的主体多等特点，配电所的数据传输到控制中心后，根据业务需求、面向对象、数据安全等要求对数据进行筛选、脱敏处理，确保电力系统的安全可靠。数据处理完毕后，传递给同级配电所和上级调度中心，组成私有链，调度中心之间数据相互传递形成联盟链，这样数据就会分布在私有链和联盟链上的任一主机上。区块链的这种分布式储存数据的技术，可以防止数据被篡改，而且当其中部分变电站遭受攻击毁灭时，电网数据不会消失，可以迅速重建恢复。应用区块链技术的电网系统方案结构图如图1所示。1.2中置柜智能化设计方案采用的智能操控单元由人机界面、智能测控模块、电动控制模块、高压带电指示器、避雷器在线监测模块、视频监控模块等组成，如图2所示。人机界面实时显示开关柜状态；智能测控模块对电压电流和温湿度进行测控，对母线铜排接点温度进行监测，对静触头进行测温监控；电动控制模块控制电动底盘车、电动接地开关运行；视频监控模块管理柜体内部的摄像机；将以上模块制成嵌入式单片机，通过RS-485现场总线传给中置柜智能操控单元，由人机界面对各终端模块进行控制。2建立智能电网的区块链区块链技术应用加密算法、点对点传输机制，具有开放和透明的特点，同时允许每个个体参与数据库的记录，是一种新型分布式数据库技术。根据区块链在区域运行的授权特性将其分类为私有链、联盟链。私有链对参与其中的成员权限做出严格限制，被授权后可以对块中数据进行读取访问、加入或退出网络，因此它对用户的隐私保护较好。联盟链是由预选节点控制的区块链，这些区块链具有去中心化的特性，依据联盟规则，联盟内图1应用区块链技术的电网系统方案结构图中置柜控制单元低压柜控制单元视频控制单元其他控制单元中置柜控制单元低压柜控制单元视频控制单元其他控制单元中置柜控制单元低压柜控制单元视频控制单元其他控制单元A调度中心C调度中心B调度中心私有链联盟链联盟链联盟链数据传递分布数据传递分布数据处理传递分布数据处理传递分布私有链私有链私有链私有链私有链数据处理传递分布数据处理传递分布数据处理传递分布C配电所控制中心A配电所控制中心B配电所控制中心图2中置柜智能化方案结构图温湿度控制器断路器电流互感器电压互感器电动底盘车母线测温静触头测温电动接地开关高压传感器避雷器摄像头中置柜智能操控单元嵌入式单片机视频监控模块避雷器检测带点显示模块电动控制模块智能测控模块RS-485总线61|大众用电20235能源互联网的成员可以读写记录，参与区块链的记录维护，由于权限的设置，可以进行灵活扩展。电网数据在上链之前进行处理，数据处理技术包括数据脱敏技术、数据安全校验技术、面向业务的建链技术。脱敏技术架构分为指令发送的事前、事中和事后3个阶段。在事前阶段，节点对指令内容进行加密；在事中阶段，节点接收指令内容，调控业务数据完成共识，广播至该区块链业务通道的所有节点进行分布式数据存储；在事后阶段，节点根据智能合约算法对指令内容进行查看，评价节点行为是否符合调控的要求。建立私有链和联盟链，联盟链分为底层的基础平台和上层的应用接口部分，基础平台是Fabirc联盟链搭建的环境，结合业务流需求在区块链底层平台创建业务类型，如身份服务、策略服务、区块链服务、链码服务等。上层应用接口是通过API、SDK、CLI对底层的身份服务、策略服务、区块链服务、交易数据、链码服务进行调用，实现前端对后端的管理。3中置柜智能化解决方案3.1中置柜智能操控单元中置柜智能操控单元由嵌入式单片机和触摸屏组成。嵌入式单片机包含智能测控模块、电动控制模块、高压带电指示器和避雷器在线监测模块、视频监控模块、电源模块等；触摸屏是人机交互的界面；电源模块提供装置工作电源。智能测控模块的电流检测接口采集线路电流；电压检测接口采集线路电压；温湿度传感器接口采集环境温湿度；无线接收模块采集多路接点温度；开关量输入采集断路器开关状态等；无源开关量输出控制断路器分合闸；网络接口采用ModBus通信协议，通过接口实时读取线路电压电流、端点温度、分合闸状态等信息及发送控制指令。电动控制模块采用PWM脉宽调制方式控制直流电机转速，启动时缓慢加速能抑制电机启动瞬间的冲击电流，停止时降低转速能提高电机扭矩，使得动静触头紧密啮合，电机运行过程中，控制器会自动控制电机以消除卡滞和适当回转。远程管理系统可通过ModBus协议，实现对电动底盘车摇进、摇出、复位工作状态等的远程监控功能。3.2视频监控模块视频监控模块是利用高清摄像机对中置柜重点部位进行无盲点监控，也可对整个配电室进行监控，可以强化实现中置柜的“五防”。在中置柜柜内接地开关侧面安装摄像头，可以对接地开关的运行状态进行远程监控。在视频监控到接地开关分开后才可合断路器，强化实现“五防”的第一项：防止带地刀误合开关。在柜内断路器侧面安装摄像头，可以对断路器的分合状态进行远程监控。强化实现“五防”的第二项和第三项：防止带负荷误拉误推手车，防止带电误合地刀，防止带负荷误拉、误合隔离手车。在前后门安装摄像头，对现场人员误入带电间隔进行监控。强化实现“五防”的第五项：防止误入带电间隔。3.3电动控制模块包含电动底盘车和电动接地开关在底盘车架上安装直流电机、减速箱及传动齿轮组件、从动齿轮、丝杆。在车架上安装有2组行程开关，用来检测试验工作位置；把减速箱及传动齿轮组做成了封闭式一体化结构，安装调试和维修拆卸方便。电动接地开关包括接地开关主体、电动操作机构及电机关停控制机构；电动操作机构包括电机和与电机连接的减速传动机构。电机关停控制机构包括2套光电感应开关和触发部件，用于分启停电机。光电感应开关固定于接地开关的支架上，触发部件固定于主轴上，当主轴旋转至分闸或合闸位置时，触发部件阻断光电感应开关，输出接点闭合信号，送给控制电路，控制电机关停。4结语本文基于区块链技术对中置柜智能化问题进行了研究，提出了中置柜的智能化和组成区块链的解决方案；提出的视频监控模块技术使中置柜“五防”联锁的实现更加严谨和直观；提出的智能操控单元方案为实现“五遥”功能提供了保障，实现了中置柜的进一步智能化。基于区块链技术的智能电网局部遭受破坏时可迅速恢复。伴随着智能电网的发展智能化中置柜会逐渐普及，基于区块链技术的智能化中置柜将会实现现场应用和推广。62