電網調度自動化之GPRS傳輸方案?

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在電網調度自動化系統的通信中,可以採用數傳電臺、GSM短消息、光纖接入、GPSR DTU等方式。數傳電臺的優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,造成系統的可靠性、實時性較差,無法主動上報。GSM短消息方式可以實現主動上報;缺點是按條收費,運行費用高,而且在節假日短消息中心服務器繁忙時延時相當長。光纖通信穩定可靠,但是施工成本投入大、擴展性差、設備維護方面不方便。而GPRS DTU通信則避免了以上問題。

電網調度系統的開發目標是建立一個安全可靠,能提供各種高級服務,並有為應用程序的執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組成的系統,成為一個符合配電系統現代化管理要求的,分佈式,開放式,模塊化,可擴充的配電變壓器綜合管理系統。基礎平臺除提供基本的硬件技術和操作系統內核外,還提供諸如數據庫系統、信息傳遞、人機界面、實時環境應用程序等基礎服務。基於基礎平臺之上的各應用子系統包括:能量管理(EMS)、配電變壓器管理、線損管理、自動抄表、VQC功能,諧波數據,購電量管理,數據查詢,自動報表,圖表和與其他系統的接口等。這些子系統之間在開放系統結構(OSA)基礎上實現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。

GPRS電網調度自動化系統的網絡架構如下圖所示,系統分為三個部分,分別是監控中心主站、GPRS數據傳輸終端(GPRS DTU)、監控終端設備。主站主要完成人機交互工作;網絡代理服務器主要負責網絡數據鏈路建立和數據收發的透明中轉;GPRS數據傳輸終端完成信息的上送與下發;監控終端設備主要完成數字量與模擬量的採集。

工具/原料

監控中心主站

GPRS數據傳輸終端(才茂GPRS DTU:CM3160P)

監控終端設備

方法/步驟

(1)監控終端設備該監測系統採用的綜合係數檢測設備(RTU)是根據電力需求側管理技術要求設計、製造的一種高科技產品。它採用高精度數字採樣處理技術,集數據採集、顯示、存儲、通訊等多功能於一體,並可通過後臺軟件將儲存記錄的數據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,可廣泛應用於配電自動化系統的監測。其主要功能有:

AGC每4s一次調節令,日負荷曲線,繼電保護定值整定分析,水電及抽水蓄能運行等多個參數

CM 3160P GPRS DTU採用ARM9高性能工業級嵌入式處理器,以實時操作系統為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協議棧。為用戶提供高速,穩定可靠,數據終端永遠在線,多種協議轉換的虛擬專用網絡。針對網絡流量控制的用戶,產品支持語音,短信,數據觸發上線以及超時自動斷線的功能。同時也支持雙數據中心備份,以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產品已廣泛應用於金融,水利,環保,電力,郵政,氣象等行業。

監控中心主站 主站系統最裡面層為操作系統及系統軟件。第二層為系統支持軟件層,包括數據庫系統、電力系統模型、數據採集和傳輸。電力系統模型主要指電力系統設備對象化及網絡拓撲;數據庫系統分運行庫、基礎庫、標準庫和歷史庫四部分;數據採集和傳輸就是將各種數據從不同的終端根據各種通訊協議採集過來,但並不進行處理,再通過網絡分發給需要這些數據的系統。第三層為基礎應用層,將採集過來的數據經過各種處理,通過GUI界面顯示給用戶。第四層為高級應用層,它所產生的數據主要是供電力系統進一步管理和決策用。上位軟件主要完成以下功能:(1)電網EMS調度系統,變壓器運行監控,直屬電廠和變電站群異常情況監控,數據的分析、處理和存盤,RTU的參數設置及狀態顯示。既能獲得配電網運行的基本信息,又為功能擴充提供很好的基礎。(2)自動抄表系統 根據設定的時間自動抄錄配電變壓器和用戶的電度數。並具有電錶異常告警,跟蹤抄表記錄和操作記錄等輔助功能。(3)用戶購電量管理 對於信譽比較差的用戶,通過系統對它進行先購電後供電,並在使用電量達到某些比例時進行警告。(4)線損管理 主要是臺區線損管理和線路線損管理。(5)配電設備管理 主要是配電線路和配電變壓器等設備的管理。(6)終端錯誤智能識別 終端錯誤分為通訊恢復,通訊中斷(某一終端連續三次召測不到),終端無線錯誤(一天連續十次召測不到),無線中斷(連續有三十個終端召測不到)。(7)負荷預測 通過計算主站和分站所有臺區的總有功功率總加值來初步預測下一階段的負荷情況。(8)電容器投切 根據電壓和功率因數就地進行調節,調節時考慮時間因素和投切次數。在就地調節失靈的情況下能夠遠方監視和遠方控制。如果終端無調節投切功能,系統能夠遠方計算後控制電容器投切。(9)終端操作 可以遠方讀取或者設置終端的參數,如變壓器的整定參數等。可設置開關合閘,開關分閘。可讀取或設置VQC參數。(10)與營銷系統數據庫的接口 能方便地為營銷系統提供數據源。(11)採集諧波數據 通過系統能夠採集用戶的各次諧波含量。(12)用戶竊電管理 增加用戶電量與功率轉換為電量的比較,通過設置比例係數,來進行警告,比如當有功功率產生而電量不動時,則產生警告。

系統拓撲圖

本系統中心服務器通過GPRS APN專線接入企業路由器,進入GPRS APN內網,獲取固定IP地址。監測點數據無需路由到Internet網絡,監測點DTU也採用該APN內的SIM卡。採用這種方式組成點對多點網絡具有安全性高的特點,且穩定性高、適時性好。GPRS數據傳輸終端上電後,它會根據預先設定在其內部的IP地址主動訪問中心服務器,和監控中心建立TCP/IP鏈路。監控中心主站本身維護接入的每個終端的IP地址和ID號,當主站要向某個監控終端提出數據請求時,它會根據IP地址和ID號來找到對應的終端,將命令下發到該終端,終端響應後通過GRPS數據傳輸終端把數據發到網絡代理服務器端口,通過端口影射轉發到監控中心主站,即完成了一個應答式的通訊流程。

電網調度自動化之GPRS傳輸方案

綜述

實現我國電網調度自動化,是提高供電質量、用電可靠性和提高電力企業自身水平的需要,GPRS作為一種新的通訊手段,應用在配電自動化中有很多優點, 基於GPRS通信的配電變壓器綜合管理系統是一個較有應用前景的實現方案。

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