GPRS通信的配電監(jiān)控系統(tǒng)

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。低壓配電網(wǎng)作為輸配電系統(tǒng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的程度與供用電的質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)。配電變壓器是將電能直接分配給低壓用戶(hù)的電力設(shè)備，其運(yùn)行數(shù)據(jù)是整個(gè)配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要組成部分。因此，對(duì)其運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(cè)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(tái)

        數(shù)傳電臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是除了每年的頻點(diǎn)費(fèi)以外，平時(shí)運(yùn)行無(wú)需額外費(fèi)用;缺點(diǎn)是受地形、氣候的影響較大，造成系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性較差，無(wú)法主動(dòng)上報(bào)。

        1.2 GSM方式

        GSM方式可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)上報(bào);缺點(diǎn)是按條收費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用高，而且在節(jié)假日短消息中心服務(wù)器繁忙時(shí)延時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)。

        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(kuò)展性差、設(shè)備維護(hù)方面不方便。

        1.4 GPRS通信

        通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新無(wú)線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務(wù)，目的是給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線IP或X.25服務(wù)。GPRS理論帶寬可達(dá)128kbit/s，實(shí)際應(yīng)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?yīng)用。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線信道，同一無(wú)線信道又可以由多個(gè)用戶(hù)共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶(hù)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(luò)資源。GPRS永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)，從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于問(wèn)斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)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(kāi)發(fā)目標(biāo)是建立一個(gè)安全可靠、能提供各種高級(jí)服務(wù)、并有為應(yīng)用程序的執(zhí)行和實(shí)施提供較強(qiáng)功能的開(kāi)放式平臺(tái)和運(yùn)行在該平臺(tái)的多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，成為一個(gè)符合配電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理要求的，分布式、開(kāi)放式、模塊化和可擴(kuò)充的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)?；A(chǔ)平臺(tái)除提供基本的硬件技術(shù)和操作系統(tǒng)內(nèi)核外，還提供諸如數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、信息傳遞、人機(jī)界面、實(shí)時(shí)環(huán)境應(yīng)用程序等基礎(chǔ)服務(wù)?；诨A(chǔ)平臺(tái)之上的各應(yīng)用子系統(tǒng)包括配電變壓器管理、線損管理、自動(dòng)抄表、VQC功能、諧波數(shù)據(jù)、購(gòu)電量管理、數(shù)據(jù)查詢(xún)、自動(dòng)報(bào)表、圖表和與其他系統(tǒng)的接掃等。這些子系統(tǒng)之問(wèn)在開(kāi)放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(OSA)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有機(jī)的橫向和縱向集成，形成一個(gè)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(luò)架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)分為4個(gè)部分：監(jiān)控中心主站、網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、監(jiān)控終端設(shè)備。主站主要完成人機(jī)交互工作;網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(luò)架構(gòu)

        2.2 網(wǎng)絡(luò)連接

        系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)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(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)。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(guò)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器來(lái)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)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(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址或者是域名來(lái)主動(dòng)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器，通過(guò)代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCMP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來(lái)找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過(guò)GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過(guò)端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了1個(gè)應(yīng)答式的通訊流程。

        以上方式是通過(guò)Intemet(CMNET)實(shí)現(xiàn)的，這樣用戶(hù)的實(shí)現(xiàn)成本比較低。如需要高可靠性數(shù)據(jù)傳輸。中國(guó)移動(dòng)(聯(lián)通公司)為這種應(yīng)用提供了直接接人GPRS網(wǎng)絡(luò)的方式。監(jiān)控中心主站通過(guò)專(zhuān)線方式直接接入GPRS移動(dòng)基站，并獲得1個(gè)固定的IP地址。監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)無(wú)需路由到Intemet網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用這種方式組成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)具有實(shí)時(shí)性好、安全性高的特點(diǎn)，但接入費(fèi)用相對(duì)較高。

        三、監(jiān)控終端

        該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的配電綜合監(jiān)測(cè)儀是根據(jù)電力需求側(cè)管理技術(shù)要求和配變負(fù)荷監(jiān)測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、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(shù)，集數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲(chǔ)、通訊等多功能于一體，并可通過(guò)后臺(tái)軟件將儲(chǔ)存記錄的數(shù)據(jù)以圖表或報(bào)表的形式顯示、打印和分析。其科技領(lǐng)先，功能強(qiáng)大、可靠性高，可廣泛應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。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(wú)功電量、最大需量、三向電壓、電流、負(fù)荷曲線、逆向及失壓報(bào)警。

        3.3支持多種抄表協(xié)議

        系統(tǒng)能同時(shí)支持部標(biāo)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(tái)

        數(shù)據(jù)采集器具有多種通訊方式，既可以通過(guò)PSTN有線電話網(wǎng)，也可以通過(guò)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(shí)還可以通過(guò)無(wú)線GSM撥號(hào)方式或者GPRS分組交換網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)。

        3.5通訊方式多樣

        系統(tǒng)既能定點(diǎn)自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，也可以在局中心隨時(shí)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(gè)控制中心;并通過(guò)本地通訊接口實(shí)現(xiàn)本地抄收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)采集器有自動(dòng)識(shí)別是來(lái)電話或是傳輸數(shù)據(jù)的功能，所以通訊時(shí)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(shí)切換電度表的數(shù)據(jù)總線，以方便其他設(shè)備(如負(fù)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(gè)Rs485接口，供2個(gè)抄表設(shè)備通訊的問(wèn)題。

        四、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端

        GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端的特點(diǎn)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(dòng)實(shí)時(shí)路由功能模塊，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)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(guò)串口升級(jí)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(yuǎn)程接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)回的數(shù)據(jù);

        (2)遠(yuǎn)程修改數(shù)據(jù)采集器的工作參數(shù)(時(shí)鐘參數(shù));

        (3)查詢(xún)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài);

        (4)招測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電量數(shù)據(jù);

        (5)支持本地和網(wǎng)絡(luò)多路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)多備份存儲(chǔ);

        (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(shí)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(gè)控制中心;

        (3)通過(guò)本地通訊接口實(shí)現(xiàn)本地抄收數(shù)據(jù);

        (4)系統(tǒng)定點(diǎn)自動(dòng)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(hào)方式;

        (4)GPRS分組交換網(wǎng)方式。

        5.1.4通訊啟動(dòng)方式

        (1)局端、站端都可啟動(dòng)通訊;

        (2)數(shù)據(jù)通訊時(shí)，站端電話機(jī)不響鈴。

        5.2電量管理分析軟件

        5.2.1 系統(tǒng)的特點(diǎn)

        (1)采用先進(jìn)的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足用戶(hù)的分布應(yīng)用及大容量和快速實(shí)時(shí)的要求;

        (2)采用模塊化和參數(shù)化設(shè)計(jì)，具有良好的可擴(kuò)充性和可維護(hù)性;

        (3)系統(tǒng)采用當(dāng)前流行的大型數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)用戶(hù)應(yīng)用的靈活構(gòu)造，讓使用者更好的將系統(tǒng)與實(shí)際工作相結(jié)合;

        (5)提供Web網(wǎng)頁(yè)動(dòng)態(tài)查詢(xún)功能，便于電力公司系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息共享;

        (6)對(duì)用戶(hù)應(yīng)用的可以根據(jù)各種電量數(shù)據(jù)的運(yùn)算關(guān)系進(jìn)行靈活構(gòu)造;

        5.2.2系統(tǒng)的功能

        (1)系統(tǒng)維護(hù)：提供系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、代碼參數(shù)、報(bào)表參數(shù)和用戶(hù)操作權(quán)限及用戶(hù)口令的設(shè)置和備份。

        (2)數(shù)據(jù)維護(hù)：通過(guò)系統(tǒng)對(duì)原始采集的電表數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)正確性檢驗(yàn)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(duì)因各種情況造成的數(shù)據(jù)不完整進(jìn)行人工手動(dòng)植數(shù)抄補(bǔ)，從而保證電量計(jì)算的完整性、正確性及安全性。

        (3)應(yīng)用構(gòu)造：構(gòu)造出各種電量類(lèi)型的電量統(tǒng)計(jì)分析用戶(hù)。按應(yīng)用的分類(lèi)及目的靈活的構(gòu)造出各種查詢(xún)方案。根據(jù)電表檔案參數(shù)方便地進(jìn)行各種線損分析的進(jìn)出線關(guān)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(hù)：完成廠站終端、電表、旁路代路等相關(guān)設(shè)備的檔案維護(hù)和查詢(xún)，及換表檔案維護(hù)和換表情況查詢(xún)等功能模塊。從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備檔案的事實(shí)性和準(zhǔn)確性。

        (5)電量查詢(xún)統(tǒng)計(jì)。

        (6)用電考核分析。

        六、結(jié)論

        實(shí)現(xiàn)低壓配電網(wǎng)自動(dòng)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(yīng)用在配電自動(dòng)化中有很多優(yōu)點(diǎn)，因此GPRS通信的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)是一個(gè)比較有應(yīng)用前景的方案，并最終會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)實(shí)惠。