公共GPRS移動通信網絡技術在配網自動化中的實際應用分析

2013-12-12 10:54:48 電力信息化　點擊量：評論 (0)

摘要：本文通過對GPRS通訊技術在配電線路變壓器運行參數、計量數據采集中實際應用分析，認為GPRS無線通訊技術夠突破配電網絡地域廣大、設備分散、節電眾多的阻礙，幫助電力企業建立一個投資較省、見效快、運行穩

一、網絡連接方式
采用一點對多點集群通信，即在數據發送端使用一個GPRS無線智能傳輸模塊，數據接收端使用專線方式（與當地移動的核心交換系統直接連接GGSN）。這樣所有數據發送端走移動通訊的空中信道資源，另外的數據接收端則走專線方式。這種應用方式下表現的結果是非常穩定和可靠，延時非常小（1~3秒），完全可以滿足實際工作的需要。在服務端其實是一臺服務器，通過通信軟件來完成與大量的數據發送端（可以上千個）的及時通信，即便在某個或幾個數據發送端失效的情況下依然保證服務端能服務于其它的數據發送端。而且完全可以同時接收數據和發送命令或控制指令給數據接受端。
二、實際使用中的速度
實際使用中目前中國移動為我公司提供的應用方式為3+1時隙捆綁方式，即一個信道的8個時隙中的四個，每個時隙最高9600bps。在實際使用中經過測試，上行帶寬可以達到4.00628Kbps，下行帶寬可以達到4.95485Kbps的帶寬（以上數據均為實際裸數據傳輸能力，不包括協議封裝后的）。這樣的速度可以完全滿足我公司在上述幾個關鍵應用環境上的需要。
三、GPRS技術在10kV配電系統中的典型應用
配網是電力能源價值實現的重要部分，尤其是在電力市場環境下其價值更加突出。此時，對配網運行的穩定性、客戶用電質量的監測、客戶用電計量的準確性、及時性都提出了更高的要求，故配網自動化的建設是非常有意義的。與35kV及以上變電站調度自動化系統相比較，由于配網配電變壓器分布點多、位置多變，10kV線路節點多，線路分支覆蓋區域廣大，要實現上述功能，關鍵是建立一個時效性強、可靠性高的通信信道網絡平臺來實時交換各設備運行數據，以便整體分析決策，并及時控制。而實現這個目標需要大量的資金，工程量浩大，已成為配網自動化大面積推廣的最主要障礙。隨著GPRS無線通信技術的推廣，使得建立一個廉價、可靠的無線通訊網絡成為現實。在此網絡中，考慮投資與技術成熟先將實時性要求太高的控制部分去掉（作為以后目標來實現），并能極大的提高系統及配網的供電可靠性，具有較高的性能價格比。
1、系統組成
利用GRPS來組建配網自動化通訊網絡。整個通訊系統由下列三個部分組成：
基于GPRS配網監測智能終端或客戶表計集中器；
公眾GRPS通訊網絡；
數據中心基于采集數據的分析應用軟件；
2、系統結構

3、系統組網方式
系統組網方式采用主站系統和移動公司通過專線連接的方式，該方式需要移動公司到我公司數據中心的光纖連接，考慮架設投資和后期維護費用及長期合作，我公司租用移動通訊公司的光纖網絡來實現連接。采集設備和無線發送設備招標后采用某廠家產品。數據無線傳輸通過移動公司的GPRS網絡完成。公司側數據接受和管理采用設備廠家開發的數據采集和處理軟件，將儲存記錄的數據以圖表或報表的形式顯示、打印和分析,而且數據庫可以通過程序接口與電力公司內部WEB服務器、用電營銷MIS服務器實現數據共享。

4、系統實現的具體功能與應用界面

該系統主要實現了遠程抄表及設備監控功能。可以測量：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、四象限電能、環境溫度等多個參數。具體功能如下：
l         采集三相四線（380V）或三相三線PT二次側100V的電氣參數。
l         能夠自動測量三相電壓、三相電流、三相功率因數、有功功率、無功功率等電力系統的電氣參數。
l         自動監測配變的運行環境溫度和油溫。
l         交流采樣，波形失真，頻率變化也不會影響采樣精度。
l         配變的運行參數，如PT、CT，采樣間隔和接入表參數等均可根據現場情況通過PC機和手持儀進行現場設置。
l         15分鐘保存一點各電氣參數的值，一天保存96點數據，可保存80天。
l         可實時監測采集的各個電氣參數，最小采集時間為1秒。
l         系統可生成三相綜合參數動態曲線，該曲線能在終端顯示器上顯示，也可在打印機上輸出，曲線還可以按日、月、年顯示。
l         報警功能：功率因數低于設定值、三相電流不平衡、電壓缺相、有電壓無電流、電壓,電流,功率超限,開關狀態等報警。
l         能自動記錄臺變停電時間和恢復時間。
l        根據所設置的電壓上、下限計算電壓超上限合格率、電壓超下限合格率、電壓總合格率。
l         同時提供四路開關量輸入和四脈沖量輸入。開關量輸入可用于監測配變各個刀閘開關和表箱的狀態，脈沖量可用于配變臺區有功和無功表的計量。對于臺區的協議表可以通過配變監測終端的下行RS485接口接入系統，實現自動抄表。
l         配變監測終端提供MODEM、無線、GSM和RS485幾種通訊接口，MODEM、GSM和無線用于與PC機之間的通訊，RS485口不僅用于配變監測終端之間的通訊，還能聯接其它協議電能表，如復費率表等。無線和RS485通訊都能擴展其它功能模塊。
l         配變監測終端間通訊采用自動中繼，且能自動查找中繼路由。
l         能夠實現三相抄表，繪制電能表時、日、月差值曲線圖，并計算配電線路的線損。
l        通過在配電柜門上安裝的紅外探測監測客戶擅自打開計量柜，通過WDL遠程通訊發送短信息到電工組電工和公司用電稽查人員手機實現遠程報警功能。
5、系統安裝投資與效益分析
從2003年起開始安裝，選用一條用電負荷大、線損率高以工礦企業客戶為主的10kV新風線作為試點，具體投資分析如下（包括一次性投入和系統日常維護費用）
根據2005年GPRS安裝項目有關設備的最新報價，提出每個配電室監測節點的投資分析如下：
安裝投資：