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GPRS通信的配电监控系统
发布日期：2012-04-17 10:07 点击：次
随着科学技术的发展，实现低压配电网的自动化已成为电力系统发展的趋势。低压配电网作为输配电系统的最后一个环节，其实现自动化的程度与供用电的质量和可靠性密切相关。配电变压器是将电能直接分配给低压用户的电力设备，其运行数据是整个配电网基础数据的重要组成部分。因此，对其运行参数与状态进行监测是必要的。本文介绍了利用GRPS作为通信手段，建立的配电变压器监测系统。
一、配电变压器监控系统通信方式
1．1 数传电台
数传电台的优势是除了每年的频点费以外，平时运行无需额外费用；缺点是受地形、气候的影响较大，造成系统的可靠性、实时性较差，无法主动上报。
1．2 GSM方式
GSM方式可以实现主动上报；缺点是按条收费，运行费用高，而且在节假日短消息中心服务器繁忙时延时相当长。
1．3光纤接入
光纤通信稳定可靠，但是施工成本投入大、扩展性差、设备维护方面不方便。
1．4 GPRS通信
通用分组无线业务GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新无线数据传数业务，目的是给移动用户提供高速无线IP或X．25服务。GPRS理论带宽可达128kbit／s，实际应用带宽大约在40～100kbit／s，在此信道上提供TCP，IP连接，可以用于IN—TERNET连接、数据传输等应用。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。GPRS永远在线，按流量计费，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于问断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。
二、GPRS配电变压器监控系统
配电变压器综合管理系统的开发目标是建立一个安全可靠、能提供各种高级服务、并有为应用程序的执行和实施提供较强功能的开放式平台和运行在该平台的多个相对独立的应用子系统组成的系统，成为一个符合配电系统现代化管理要求的，分布式、开放式、模块化和可扩充的配电变压器综合管理系统。基础平台除提供基本的硬件技术和操作系统内核外，还提供诸如数据库系统、信息传递、人机界面、实时环境应用程序等基础服务。基于基础平台之上的各应用子系统包括配电变压器管理、线损管理、自动抄表、VQC功能、谐波数据、购电量管理、数据查询、自动报表、图表和与其他系统的接扫等。这些子系统之问在开放系统结构(OSA)基础上实现有机的横向和纵向集成，形成一个完整的配电变压器综合管理信息系统。
2．1构成
GPRS配电变压器监控系统的网络架构如图1所示。系统分为4个部分：监控中心主站、网络代理服务器、GPRS数据传输终端、监控终端设备。主站主要完成人机交互工作；网络代理服务器主要负责网络数据链路建立和数据收发的透明中转；GPRS数据传输终端完成信息的上送与下发；监控终端设备主要完成数字量与模拟量的采集。
图1 GRPS配电变压器监控网络架构
2．2 网络连接
系统中网络代理服务器可采用ADSL、LAN等INTELNET公网连接，采用公网固定IP或者公网动态IP+DNS解析服务。出于安全性考虑，监控中心主站在局域网中，不直接连在INTERNET网上，通过网络代理服务器来负责网络数据链路建立和数据收发的透明中转。GPRS数据传输终端上电后，它会根据预先设定在其内部的IP地址或者是域名来主动访问网络代理服务器，通过代理服务器和监控中心建立TCMP链路。监控中心主站本身维护接入的每个终端的IP地址和ID号，当主站要向某个监控终端提出数据请求时，它会根据IP地址和ID号来找到对应的终端，将命令下发到该终端，终端响应后通过GRPS数据传输终端把数据发到网络代理服务器端口，通过端口影射转发到监控中心主站，即完成了1个应答式的通讯流程。
以上方式是通过Intemet(CMNET)实现的，这样用户的实现成本比较低。如需要高可靠性数据传输。中国移动(联通公司)为这种应用提供了直接接人GPRS网络的方式。监控中心主站通过专线方式直接接入GPRS移动基站，并获得1个固定的IP地址。监测点数据无需路由到Intemet网络，监测点DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用这种方式组成点对多点网络具有实时性好、安全性高的特点，但接入费用相对较高。
三、监控终端
该监测系统采用的配电综合监测仪是根据电力需求侧管理技术要求和配变负荷监测相关标准设计、制造的一种高科技产品。它采用高精度数字采样处理技术，集数据采集、显示、存储、通讯等多功能于一体，并可通过后台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。其科技领先，功能强大、可靠性高，可广泛应用于配电自动化系统的监测。主要功能有如下：
3．1 多种电表接口
RS一485接口、RS232接口、脉冲接口。
3．2电量数据采集功能
具有可采集多种电表的多种电量数据：正／反向
有功电量、正／反向无功电量、最大需量、三向电压、电流、负荷曲线、逆向及失压报警。
3．3支持多种抄表协议
系统能同时支持部标645、威胜、IEC一61107等多种抄表协议；
3．4支持多种数据传输平台
数据采集器具有多种通讯方式，既可以通过PSTN有线电话网，也可以通过以太网将数据传送到局主控中心；上述条件不具备时还可以通过无线GSM拨号方式或者GPRS分组交换网方式实现。
3．5通讯方式多样
系统既能定点自动上传数据，也可以在局中心随时调取采集器的数据，另外系统具有一发双收功能，可将采集到的数据发往主、辅两个控制中心；并通过本地通讯接口实现本地抄收数据。数据传输时采集器有自动识别是来电话或是传输数据的功能，所以通讯时电话铃不响。
3．6采集器抄表总线切换功能采集器的PS485接口可以在自己不抄表时切换电度表的数据总线，以方便其他设备(如负控、本地监控等)抄读电度表数据，解决工电度表只有1个Rs485接口，供2个抄表设备通讯的问题。
四、GPRS数据传输终端
(1)内置工业及一体化Modem，通信速率理论为2400bit，s；
(2)带有自动实时路由功能模块，可实现多级中继；
(3)电源，50Hz，220 V；
(4)功率，P≤5W(静态)，P≤10W(发射)；
(5)温度，一40～+85℃；
(6)支持红外PDA手持抄表器；
(7)提供RS232、RS485接口；
(8)可通过串口升级程序；
(9)使用低功耗高性能的CPU做处理器，16位内部数据总线，128kbi“sRAM，512kbi“sRAM，可高速处理协议和大量数据。
五、监控中心主站
5．1通讯控制软件部分
5．1．1 通讯软件功能
(1)远程接收数据采集器发回的数据；
(2)远程修改数据采集器的工作参数(时钟参数)；
(3)查询系统运行状态；
(4)招测现场电量数据；
(5)支持本地和网络多路径进行数据多备份存储；
(6)支持局内辅站共享主站数据。
5．1．2多种通讯方式
(1)在局主控中心随时调取采集各种数据；
(2)系统具有一发双收功能，可将采集到的数据发往主、辅两个控制中心；
(3)通过本地通讯接口实现本地抄收数据；
(4)系统定点自动上传数据。
5．1．3多种传输方式
(1)PSTN有线电话网；
(2)光纤以太网；
(3)GSM拨号方式；
(4)GPRS分组交换网方式。
5．1．4通讯启动方式
(1)局端、站端都可启动通讯；
(2)数据通讯时，站端电话机不响铃。
5．2电量管理分析软件
5．2．1 系统的特点
(1)采用先进的客户机／服务器体系结构，满足用户的分布应用及大容量和快速实时的要求；
(2)采用模块化和参数化设计，具有良好的可扩充性和可维护性；
(3)系统采用当前流行的大型数据库系统(Or-acle)，保证了系统的可靠性、安全性和可移植性；
(4)对用户应用的灵活构造，让使用者更好的将系统与实际工作相结合；
(5)提供Web网页动态查询功能，便于电力公司系统内部数据信息共享；
(6)对用户应用的可以根据各种电量数据的运算关系进行灵活构造；
5．2．2系统的功能
(1)系统维护：提供系统运行参数、代码参数、报表参数和用户操作权限及用户口令的设置和备份。
(2)数据维护：通过系统对原始采集的电表数据进行数据正确性检验和数据的压缩转贮，并提供数据植数功能模块，对因各种情况造成的数据不完整进行人工手动植数抄补，从而保证电量计算的完整性、正确性及安全性。
(3)应用构造：构造出各种电量类型的电量统计分析用户。按应用的分类及目的灵活的构造出各种查询方案。根据电表档案参数方便地进行各种线损分析的进出线关系描述，并且可以定义各线损分析的考核值。
(4)基本档案维护：完成厂站终端、电表、旁路代路等相关设备的档案维护和查询，及换表档案维护和换表情况查询等功能模块。从而实现相关设备档案的事实性和准确性。
(5)电量查询统计。
(6)用电考核分析。
六、结论
实现低压配电网自动化，是提高供电质量、用电可靠性和提高电力企业自身水平的需要，而GPRS作为一种新的通讯手段，应用在配电自动化中有很多优点，因此GPRS通信的配电变压器综合管理系统是一个比较有应用前景的方案，并最终会给用户带来实惠。
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