基于GPRS的配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)

1.前言

中低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。中低壓配電網(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)。

10kV開關(guān)是配電網(wǎng)絡(luò)的重要電力設(shè)備，通過智能開關(guān)控制器，10kV開關(guān)能自動(dòng)地隔離故障區(qū)域，恢復(fù)無故障區(qū)域的供電，大大減少線路故障的停電面積，保護(hù)線路的電力設(shè)備，提高供電的可靠性。同時(shí)，利用智能開關(guān)控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，并把配電線路的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)控制中心，通過后臺(tái)軟件，調(diào)度人員可以足不出戶而實(shí)時(shí)地把握整個(gè)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并做到第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)進(jìn)行處理，大大減少故障處理時(shí)間。

在配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通信中，可以采用數(shù)傳電臺(tái)、GSM短消息、GPRS方式、光纖接入等方式。數(shù)傳電臺(tái)的優(yōu)勢是除了每年的頻點(diǎn)費(fèi)以外，平時(shí)運(yùn)行無需額外費(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，無法主動(dòng)上報(bào)。GSM短消息方式可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)上報(bào);缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)性差，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。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。而GPRS通信則避免了以上問題。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

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(wù)，目的是給移動(dòng)用戶提供高速無線IP或X125服務(wù)。GPRS理論帶寬可達(dá)收171.2Kbit/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ITERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS采用分N組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)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(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、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、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。同時(shí)，GPRS還有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，只要有信號的地方都可以通過GPRS來傳輸數(shù)據(jù)，適用性特別高，而且工程安裝方便、簡單，無需鋪設(shè)通訊線路，大大減少工程實(shí)施的費(fèi)用和施工難度，見圖1。

圖1GPRS數(shù)據(jù)傳輸圖

2.1系統(tǒng)原理

1)采用智能控制器和10kV開關(guān)配合，能自動(dòng)隔離線路故障。保護(hù)方式采用就地保護(hù)方式，電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)采用GRPS遠(yuǎn)程傳輸方式，既提高故障處理的可靠性，也提高電網(wǎng)綜合管理能力。

2)以GPRS為主要的數(shù)據(jù)傳輸方式。由于GPRS保持實(shí)時(shí)在線，實(shí)時(shí)性高，適合用于配電自動(dòng)化的運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。

3)在調(diào)度中心建立配網(wǎng)自動(dòng)化后臺(tái)，接收現(xiàn)場GPRS傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，給用戶提供一個(gè)電網(wǎng)綜合管理的平臺(tái)，用戶可以足不出戶而管理現(xiàn)場的任何一臺(tái)開關(guān)。

4)通訊方式采用GPRS專網(wǎng)方式，這樣保證電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸通道的安全性。

2.2系統(tǒng)組成

1)10kV開關(guān)與智能開關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜、控制器、外置電壓互感器。主要負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場的電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)、儲(chǔ)能狀態(tài)和其他運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)短路、過流、零序或其他故障時(shí)，能就地隔離故障，保護(hù)配電線路。

2)GRPS通訊裝置：主要負(fù)責(zé)將四遙數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸方式上送到后臺(tái)。

3)后臺(tái)服務(wù)器：電網(wǎng)自動(dòng)化綜合管理的核心，負(fù)責(zé)處理配電網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和用戶下發(fā)的操作命令，提供一個(gè)安全管理機(jī)制，儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)提供決策支持。

4)操作工作臺(tái)：提供一個(gè)用戶交互平臺(tái)，以更人性化的方式展現(xiàn)現(xiàn)場的運(yùn)行狀態(tài)，如帶實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新的電網(wǎng)接線圖模型。同時(shí)用戶通過該交互接口，可以很容易操作現(xiàn)場設(shè)備，如遠(yuǎn)程遙控開關(guān)、下載定值。

3.設(shè)備功能

3.1智能開關(guān)控制器

該監(jiān)測系統(tǒng)采用的智能開關(guān)控制器是根據(jù)配電自動(dòng)化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造的一種高科技產(chǎn)品。它引進(jìn)了日本東芝技術(shù)，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。其主要功能有：速斷保護(hù);過流保護(hù);三次重合閘;事件記錄;涌流保護(hù);零序保護(hù);實(shí)時(shí)時(shí)鐘;重合閘后加速;實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢;GPRS實(shí)時(shí)通訊。

3.2GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊

GPRSDTU是基于GPRS數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的終端產(chǎn)品。手機(jī)通過語音或者短信的傳輸使人們建立起溝通的橋梁，DTU則是機(jī)器與機(jī)器之間完全透明的數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備。本方案采用的GPRSDTU是專為嵌入式集成而設(shè)計(jì)的無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品;不僅可滿足“一體化+可插拔模塊化”的需求，更可為批量應(yīng)用的客戶降低投資成本。其內(nèi)嵌UDP/TCP協(xié)議，兼容國家電力配變監(jiān)測和負(fù)荷管理系統(tǒng)相關(guān)規(guī)約;兼容電力行業(yè)通用型外殼，可快速嵌入多功能電表、負(fù)控終端、配變監(jiān)測終端等設(shè)備，即插即用，支持熱插拔;安裝簡單、使用方便、易于維護(hù)。該模塊符合工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化電磁兼容性設(shè)計(jì)，智能電源設(shè)計(jì)，具有自恢復(fù)功能。20PI雙排插針提供TTL和RS-232接N口，并提供電池供電轉(zhuǎn)接接口。

3.3主要功能

1)支持國家電力系統(tǒng)配變監(jiān)測和負(fù)控相關(guān)規(guī)約;精選工業(yè)級器件，滿足惡劣應(yīng)用環(huán)境需求;支持動(dòng)態(tài)IP地址數(shù)據(jù)中心DNS域名尋址;支持固定IP地址數(shù)據(jù)中心。

2)收發(fā)數(shù)據(jù)無需計(jì)算機(jī)支持;點(diǎn)對點(diǎn)、中心對多點(diǎn)等數(shù)據(jù)傳輸，傳輸時(shí)延一般小于一秒;模塊化設(shè)計(jì)，CPU和無線核心模塊分離的設(shè)計(jì)方式，超強(qiáng)的擴(kuò)展性。

3)內(nèi)嵌PPP、TCP/IP、UDP/IP協(xié)議;內(nèi)嵌DDP協(xié)議;內(nèi)嵌特有的TDP、AT+協(xié)議;滿足客戶個(gè)性化需求;永遠(yuǎn)在線及多種觸發(fā)上線模式;按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi);、TCP/IPServer/Client、UDP/IP、DDP、SMS、AT多種通信方式。

3.4后臺(tái)中心軟件DAS-1000DAS-1000

采用當(dāng)今最新技術(shù)的面向電力對象開發(fā)、分布式、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，集電力調(diào)度自動(dòng)化、配網(wǎng)自動(dòng)化和地理信息系統(tǒng)等功能于一體。

4.結(jié)束語

電力用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的城市配網(wǎng)結(jié)構(gòu)及保護(hù)、運(yùn)行和管理方式已經(jīng)不適應(yīng)電力市場發(fā)展的需求，迫切需要新的配電模式來解決這個(gè)矛盾。通過采用GPRS配網(wǎng)自動(dòng)化方案，可以大大提高配網(wǎng)的自動(dòng)化程度，提高故障的處理響應(yīng)速度，減少停電時(shí)間，提高供電企業(yè)的服務(wù)水平。

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