GPRS通信的配電監(jiān)控系統(tǒng)

        隨著科學技術的發(fā)展，實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的自動化已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。低壓配電網(wǎng)作為輸配電系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，其實現(xiàn)自動化的程度與供用電的質(zhì)量和可靠性密切相關。配電變壓器是將電能直接分配給低壓用戶的電力設備，其運行數(shù)據(jù)是整個配電網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)的重要組成部分。因此，對其運行參數(shù)與狀態(tài)進行監(jiān)測是必要的。本文介紹了利用GRPS作為通信手段，建立的配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)。

        一、配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)通信方式

        1.1 數(shù)傳電臺

        數(shù)傳電臺的優(yōu)勢是除了每年的頻點費以外，平時運行無需額外費用;缺點是受地形、氣候的影響較大，造成系統(tǒng)的可靠性、實時性較差，無法主動上報。

        1.2 GSM方式

        GSM方式可以實現(xiàn)主動上報;缺點是按條收費，運行費用高，而且在節(jié)假日短消息中心服務器繁忙時延時相當長。

        1.3光纖接入

        光纖通信穩(wěn)定可靠，但是施工成本投入大、擴展性差、設備維護方面不方便。

        1.4 GPRS通信

        通用分組無線業(yè)務GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新無線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。GPRS理論帶寬可達128kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100kbit/s，在此信道上提供TCP，IP連接，可以用于IN—TERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?。GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡資源。GPRS永遠在線，按流量計費，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務。特別適用于問斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

        二、GPRS配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)

        配電變壓器綜合管理系統(tǒng)的開發(fā)目標是建立一個安全可靠、能提供各種高級服務、并有為應用程序的執(zhí)行和實施提供較強功能的開放式平臺和運行在該平臺的多個相對獨立的應用子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，成為一個符合配電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理要求的，分布式、開放式、模塊化和可擴充的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)?；A平臺除提供基本的硬件技術和操作系統(tǒng)內(nèi)核外，還提供諸如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、信息傳遞、人機界面、實時環(huán)境應用程序等基礎服務?；诨A平臺之上的各應用子系統(tǒng)包括配電變壓器管理、線損管理、自動抄表、VQC功能、諧波數(shù)據(jù)、購電量管理、數(shù)據(jù)查詢、自動報表、圖表和與其他系統(tǒng)的接掃等。這些子系統(tǒng)之問在開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(OSA)基礎上實現(xiàn)有機的橫向和縱向集成，形成一個完整的配電變壓器綜合管理信息系統(tǒng)。

        2.1構(gòu)成

        GPRS配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)分為4個部分：監(jiān)控中心主站、網(wǎng)絡代理服務器、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、監(jiān)控終端設備。主站主要完成人機交互工作;網(wǎng)絡代理服務器主要負責網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn);GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端完成信息的上送與下發(fā);監(jiān)控終端設備主要完成數(shù)字量與模擬量的采集。

        圖1 GRPS配電變壓器監(jiān)控網(wǎng)絡架構(gòu)

        2.2 網(wǎng)絡連接

        系統(tǒng)中網(wǎng)絡代理服務器可采用ADSL、LAN等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP或者公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務。出于安全性考慮，監(jiān)控中心主站在局域網(wǎng)中，不直接連在INTERNET網(wǎng)上，通過網(wǎng)絡代理服務器來負責網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)。GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會根據(jù)預先設定在其內(nèi)部的IP地址或者是域名來主動訪問網(wǎng)絡代理服務器，通過代理服務器和監(jiān)控中心建立TCMP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護接入的每個終端的IP地址和ID號，當主站要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到對應的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡代理服務器端口，通過端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了1個應答式的通訊流程。

        以上方式是通過Intemet(CMNET)實現(xiàn)的，這樣用戶的實現(xiàn)成本比較低。如需要高可靠性數(shù)據(jù)傳輸。中國移動(聯(lián)通公司)為這種應用提供了直接接人GPRS網(wǎng)絡的方式。監(jiān)控中心主站通過專線方式直接接入GPRS移動基站，并獲得1個固定的IP地址。監(jiān)測點數(shù)據(jù)無需路由到Intemet網(wǎng)絡，監(jiān)測點DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用這種方式組成點對多點網(wǎng)絡具有實時性好、安全性高的特點，但接入費用相對較高。

        三、監(jiān)控終端

        該監(jiān)測系統(tǒng)采用的配電綜合監(jiān)測儀是根據(jù)電力需求側(cè)管理技術要求和配變負荷監(jiān)測相關標準設計、制造的一種高科技產(chǎn)品。它采用高精度數(shù)字采樣處理技術，集數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲、通訊等多功能于一體，并可通過后臺軟件將儲存記錄的數(shù)據(jù)以圖表或報表的形式顯示、打印和分析。其科技領先，功能強大、可靠性高，可廣泛應用于配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)測。主要功能有如下：

        3.1 多種電表接口

        RS一485接口、RS232接口、脈沖接口。

        3.2電量數(shù)據(jù)采集功能

        具有可采集多種電表的多種電量數(shù)據(jù)：正/反向

        有功電量、正/反向無功電量、最大需量、三向電壓、電流、負荷曲線、逆向及失壓報警。

        3.3支持多種抄表協(xié)議

        系統(tǒng)能同時支持部標645、威勝、IEC一61107等多種抄表協(xié)議;

        3.4支持多種數(shù)據(jù)傳輸平臺

        數(shù)據(jù)采集器具有多種通訊方式，既可以通過PSTN有線電話網(wǎng)，也可以通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到局主控中心;上述條件不具備時還可以通過無線GSM撥號方式或者GPRS分組交換網(wǎng)方式實現(xiàn)。

        3.5通訊方式多樣

        系統(tǒng)既能定點自動上傳數(shù)據(jù)，也可以在局中心隨時調(diào)取采集器的數(shù)據(jù)，另外系統(tǒng)具有一發(fā)雙收功能，可將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)往主、輔兩個控制中心;并通過本地通訊接口實現(xiàn)本地抄收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸時采集器有自動識別是來電話或是傳輸數(shù)據(jù)的功能，所以通訊時電話鈴不響。

        3.6采集器抄表總線切換功能采集器的PS485接口可以在自己不抄表時切換電度表的數(shù)據(jù)總線，以方便其他設備(如負控、本地監(jiān)控等)抄讀電度表數(shù)據(jù)，解決工電度表只有1個Rs485接口，供2個抄表設備通訊的問題。

        四、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端

        GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端的特點如下：

        (1)內(nèi)置工業(yè)及一體化Modem，通信速率理論為2400bit，s;

        (2)帶有自動實時路由功能模塊，可實現(xiàn)多級中繼;

        (3)電源，50Hz，220 V;

        (4)功率，P≤5W(靜態(tài))，P≤10W(發(fā)射);

        (5)溫度，一40～+85℃;

        (6)支持紅外PDA手持抄表器;

        (7)提供RS232、RS485接口;

        (8)可通過串口升級程序;

        (9)使用低功耗高性能的CPU做處理器，16位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，128kbi“sRAM，512kbi“sRAM，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)。

        五、監(jiān)控中心主站

        5.1通訊控制軟件部分

        5.1.1 通訊軟件功能

        (1)遠程接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)回的數(shù)據(jù);

        (2)遠程修改數(shù)據(jù)采集器的工作參數(shù)(時鐘參數(shù));

        (3)查詢系統(tǒng)運行狀態(tài);

        (4)招測現(xiàn)場電量數(shù)據(jù);

        (5)支持本地和網(wǎng)絡多路徑進行數(shù)據(jù)多備份存儲;

        (6)支持局內(nèi)輔站共享主站數(shù)據(jù)。

        5.1.2多種通訊方式

        (1)在局主控中心隨時調(diào)取采集各種數(shù)據(jù);

        (2)系統(tǒng)具有一發(fā)雙收功能，可將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)往主、輔兩個控制中心;

        (3)通過本地通訊接口實現(xiàn)本地抄收數(shù)據(jù);

        (4)系統(tǒng)定點自動上傳數(shù)據(jù)。

        5.1.3多種傳輸方式

        (1)PSTN有線電話網(wǎng);

        (2)光纖以太網(wǎng);

        (3)GSM撥號方式;

        (4)GPRS分組交換網(wǎng)方式。

        5.1.4通訊啟動方式

        (1)局端、站端都可啟動通訊;

        (2)數(shù)據(jù)通訊時，站端電話機不響鈴。

        5.2電量管理分析軟件

        5.2.1 系統(tǒng)的特點

        (1)采用先進的客戶機/服務器體系結(jié)構(gòu)，滿足用戶的分布應用及大容量和快速實時的要求;

        (2)采用模塊化和參數(shù)化設計，具有良好的可擴充性和可維護性;

        (3)系統(tǒng)采用當前流行的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Or-acle)，保證了系統(tǒng)的可靠性、安全性和可移植性;

        (4)對用戶應用的靈活構(gòu)造，讓使用者更好的將系統(tǒng)與實際工作相結(jié)合;

        (5)提供Web網(wǎng)頁動態(tài)查詢功能，便于電力公司系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息共享;

        (6)對用戶應用的可以根據(jù)各種電量數(shù)據(jù)的運算關系進行靈活構(gòu)造;

        5.2.2系統(tǒng)的功能

        (1)系統(tǒng)維護：提供系統(tǒng)運行參數(shù)、代碼參數(shù)、報表參數(shù)和用戶操作權限及用戶口令的設置和備份。

        (2)數(shù)據(jù)維護：通過系統(tǒng)對原始采集的電表數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)正確性檢驗和數(shù)據(jù)的壓縮轉(zhuǎn)貯，并提供數(shù)據(jù)植數(shù)功能模塊，對因各種情況造成的數(shù)據(jù)不完整進行人工手動植數(shù)抄補，從而保證電量計算的完整性、正確性及安全性。

        (3)應用構(gòu)造：構(gòu)造出各種電量類型的電量統(tǒng)計分析用戶。按應用的分類及目的靈活的構(gòu)造出各種查詢方案。根據(jù)電表檔案參數(shù)方便地進行各種線損分析的進出線關系描述，并且可以定義各線損分析的考核值。

        (4)基本檔案維護：完成廠站終端、電表、旁路代路等相關設備的檔案維護和查詢，及換表檔案維護和換表情況查詢等功能模塊。從而實現(xiàn)相關設備檔案的事實性和準確性。

        (5)電量查詢統(tǒng)計。

        (6)用電考核分析。

        六、結(jié)論

        實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)自動化，是提高供電質(zhì)量、用電可靠性和提高電力企業(yè)自身水平的需要，而GPRS作為一種新的通訊手段，應用在配電自動化中有很多優(yōu)點，因此GPRS通信的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)是一個比較有應用前景的方案，并最終會給用戶帶來實惠。