公共GPRS移动通信网络技术在配网自动化中的实际应用分析

2013-12-12 10:54:48 电力信息化　点击量：评论 (0)

摘要：本文通过对GPRS通讯技术在配电线路变压器运行参数、计量数据采集中实际应用分析，认为GPRS无线通讯技术够突破配电网络地域广大、设备分散、节电众多的阻碍，帮助电力企业建立一个投资较省、见效快、运行稳

一、网络连接方式
采用一点对多点集群通信，即在数据发送端使用一个GPRS无线智能传输模块，数据接收端使用专线方式（与当地移动的核心交换系统直接连接GGSN）。这样所有数据发送端走移动通讯的空中信道资源，另外的数据接收端则走专线方式。这种应用方式下表现的结果是非常稳定和可靠，延时非常小（1~3秒），完全可以满足实际工作的需要。在服务端其实是一台服务器，通过通信软件来完成与大量的数据发送端（可以上千个）的及时通信，即便在某个或几个数据发送端失效的情况下依然保证服务端能服务于其它的数据发送端。而且完全可以同时接收数据和发送命令或控制指令给数据接受端。
二、实际使用中的速度
实际使用中目前中国移动为我公司提供的应用方式为3+1时隙捆绑方式，即一个信道的8个时隙中的四个，每个时隙最高9600bps。在实际使用中经过测试，上行带宽可以达到4.00628Kbps，下行带宽可以达到4.95485Kbps的带宽（以上数据均为实际裸数据传输能力，不包括协议封装后的）。这样的速度可以完全满足我公司在上述几个关键应用环境上的需要。
三、GPRS技术在10kV配电系统中的典型应用
配网是电力能源价值实现的重要部分，尤其是在电力市场环境下其价值更加突出。此时，对配网运行的稳定性、客户用电质量的监测、客户用电计量的准确性、及时性都提出了更高的要求，故配网自动化的建设是非常有意义的。与35kV及以上变电站调度自动化系统相比较，由于配网配电变压器分布点多、位置多变，10kV线路节点多，线路分支覆盖区域广大，要实现上述功能，关键是建立一个时效性强、可靠性高的通信信道网络平台来实时交换各设备运行数据，以便整体分析决策，并及时控制。而实现这个目标需要大量的资金，工程量浩大，已成为配网自动化大面积推广的最主要障碍。随着GPRS无线通信技术的推广，使得建立一个廉价、可靠的无线通讯网络成为现实。在此网络中，考虑投资与技术成熟先将实时性要求太高的控制部分去掉（作为以后目标来实现），并能极大的提高系统及配网的供电可靠性，具有较高的性能价格比。
1、系统组成
利用GRPS来组建配网自动化通讯网络。整个通讯系统由下列三个部分组成：
基于GPRS配网监测智能终端或客户表计集中器；
公众GRPS通讯网络；
数据中心基于采集数据的分析应用软件；
2、系统结构

3、系统组网方式
系统组网方式采用主站系统和移动公司通过专线连接的方式，该方式需要移动公司到我公司数据中心的光纤连接，考虑架设投资和后期维护费用及长期合作，我公司租用移动通讯公司的光纤网络来实现连接。采集设备和无线发送设备招标后采用某厂家产品。数据无线传输通过移动公司的GPRS网络完成。公司侧数据接受和管理采用设备厂家开发的数据采集和处理软件，将储存记录的数据以图表或报表的形式显示、打印和分析,而且数据库可以通过程序接口与电力公司内部WEB服务器、用电营销MIS服务器实现数据共享。

4、系统实现的具体功能与应用界面

该系统主要实现了远程抄表及设备监控功能。可以测量：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、四象限电能、环境温度等多个参数。具体功能如下：
l         采集三相四线（380V）或三相三线PT二次侧100V的电气参数。
l         能够自动测量三相电压、三相电流、三相功率因数、有功功率、无功功率等电力系统的电气参数。
l         自动监测配变的运行环境温度和油温。
l         交流采样，波形失真，频率变化也不会影响采样精度。
l         配变的运行参数，如PT、CT，采样间隔和接入表参数等均可根据现场情况通过PC机和手持仪进行现场设置。
l         15分钟保存一点各电气参数的值，一天保存96点数据，可保存80天。
l         可实时监测采集的各个电气参数，最小采集时间为1秒。
l         系统可生成三相综合参数动态曲线，该曲线能在终端显示器上显示，也可在打印机上输出，曲线还可以按日、月、年显示。
l         报警功能：功率因数低于设定值、三相电流不平衡、电压缺相、有电压无电流、电压,电流,功率超限,开关状态等报警。
l         能自动记录台变停电时间和恢复时间。
l        根据所设置的电压上、下限计算电压超上限合格率、电压超下限合格率、电压总合格率。
l         同时提供四路开关量输入和四脉冲量输入。开关量输入可用于监测配变各个刀闸开关和表箱的状态，脉冲量可用于配变台区有功和无功表的计量。对于台区的协议表可以通过配变监测终端的下行RS485接口接入系统，实现自动抄表。
l         配变监测终端提供MODEM、无线、GSM和RS485几种通讯接口，MODEM、GSM和无线用于与PC机之间的通讯，RS485口不仅用于配变监测终端之间的通讯，还能联接其它协议电能表，如复费率表等。无线和RS485通讯都能扩展其它功能模块。
l         配变监测终端间通讯采用自动中继，且能自动查找中继路由。
l         能够实现三相抄表，绘制电能表时、日、月差值曲线图，并计算配电线路的线损。
l        通过在配电柜门上安装的红外探测监测客户擅自打开计量柜，通过WDL远程通讯发送短信息到电工组电工和公司用电稽查人员手机实现远程报警功能。
5、系统安装投资与效益分析
从2003年起开始安装，选用一条用电负荷大、线损率高以工矿企业客户为主的10kV新风线作为试点，具体投资分析如下（包括一次性投入和系统日常维护费用）
根据2005年GPRS安装项目有关设备的最新报价，提出每个配电室监测节点的投资分析如下：
安装投资：