電力配電變壓器實時監測組網的解決方案

一、概述

　 配電變壓器是配電網中的一個重要設備，配電變壓器是電力供電的最基本單元，配電變壓器的監控對配電自動化管理、線損分析、負荷預測、電力需求側的管理具有重大意義。

二、配電系統情況介紹

　 配電變壓器（簡稱配變）是配電網中將電能直接分配給低壓用戶的設備，是低壓（10KV）配電網與用戶380/220V配電網的分界點配變安裝與電線桿、配電房和箱式變電站，具有分散、地理環境情況變化多端、覆蓋面廣、用戶眾多，容易受用戶增容和城市建設影響等特點。

三、配變時實監控系統的功能

　 通過對配變的實時監控，可以及時掌握配變的運行情況，防止配變負荷嚴重超載導致設備的燒毀、三相負載嚴重不平衡導致配變的加速損壞，配變長期輕負荷運行導致的不經濟運行狀態和大量感性負載運行導致的功率因數過低、高線損等。對配變運行實時監測、抄取、分析、處理和控制，可以及時調整配變運行狀態，合理配置配變容量，調整配變的低壓智能無功補償控制等，保證配變安全、穩定、高效的運行。完善、科學、準確的對配變實時監控，為配電自動化管理提供可靠的運行數據和歷史資料，有效降低線損，為負荷預測、線損分析、電力需求側管理（DSM）提供準確的數據；準確打擊竊電，負荷預測指導擴容安裝等；為用電情況、用電性質及用電負荷的增長趨勢分析，在進行系統增容、配變布點選擇等規劃工作提供科學的數據；同時提高工作效率，降低勞動成本，科學提高配電管理的自動化水平。

四、配變實時監控通訊網絡的問題與要求

　　a、配變運行實時監控通訊組網的問題
　 配變由于其安裝位置分布、安裝地點等問題，造成設備數量多、運行環境惡劣；地理地形分布不平衡，比較分散等特點。基于以上特點，光纖通訊、有線電纜、電力載波通訊組網無論在技術上，還是資金投入產出比上都不太可行，配變實時監控的通訊組網一直困擾著配變實時監控的推廣、實施。

　　b、配變運行實時監控對通訊的要求

　 配變監控的數據量較大，實時性要求不太高，監控終端具有存儲功能，不必每個配變監控終端同時占用一個通道與配變管理主站通訊。

　　• 需要具備選點召測通訊功能，配變管理管理員可隨時召測配變監控終端的實時數據。
　　• 對特殊的影響配變運行的越限告警信號，配變監控終端要及時上傳到配變管理主站。
　　• 主站、終端建設、安裝、維護方便，運行成本低廉。
　　• 最好可提供透明傳輸通道或可兼容多種通訊協議。

五、配變實時監控通訊網絡組網絡與方案比較

　　5.1 目前的通信系統

　 傳統的配電監控系統采用的通信方式有公用電話交換網，無線數傳電臺和光纖的方式。
　　• 公用電話交換網方案
　　公用電話家換網絡相當普及，有人工作和居住的地方就有公用電話交換網，公用電話交換網不僅可以用于通話還可以用于數據傳輸，但帶來的問題是撥號冗余時間太長,而且鏈路不便于維護。
　　• 無線數傳電臺方案
　　無線數傳電臺適用于通訊點分散的數據監控，恰好適用于配變監控，其具有專用的數傳頻段，工作頻率：220MHz～240MHz。但初次開通需要向當地的無線電管理委員會交納一定費用，每年再交一定的頻率占用費，組網費用高；通訊距離有一定的限制（平原地帶最遠為50km），且受建筑物、山體的影響較大；需要專業人員維護管理，建設、維護費用很高。從現場運行情況來看，利用光纖通信時數據比較穩定，抗干擾能力強。這種方式在初期投資時較大，光通信設備成本非常高，工程實施難度大。

　　5.2 CDMA 1X通信方案

　 中國聯通CDMA 1X網絡的出現，為配電監控系統提供了新解決途徑。
CDMA 1X技術，一種基于CDMA移動分組業務，面向用戶可提供移動分組的IP或X.25連接，它有許多優勢，主要是無線高技術程度很高，空中無線接口、核心網信令協議的標準非常嚴格、完整，而且與INTERNET實現互連互通。特別是2.5G CDMA 2000第一階段，可為用戶提供較高速率（最高速率可達371Kbps）和可變速率（實際速率在80～120Kbps）的數據信息，便于用戶在任何時間、任何地點上網。
　 在電力監控系統中采用CDMA 1X網進行數據傳輸，可以大大的降低通信系統的一次性投資，而且減少了工程實施中調試通信系統的時間，降低了通信系統的維護費用。尤其對于面廣、點稀的配網系統（如農網），這種通信方式具有很好的經濟性。

六、基于CDMA 1X網絡配電網監控系統

　　6.1 基于CDMA 1X網絡配電網監控系統構成

　　配變實時監控系統由以下三部分組成：
　　• 配變管理主站；
　　• 配變監控終端（配電綜合測控儀）；
　　• CDMA 1X通訊通道。
　　其中配電綜合監控系統集配變監測、無功補償控制、CDMA遠程抄表和數據分析、處理為一體的配變綜合監控系統。系統采用《北京東方訊科技配電綜合監控系統》作為配變測控管理軟件。
　 采用北京東方訊科技的TCD800作為數據傳輸通道，組成配變監控系統。CDMA 1X網絡由聯通提供，網絡工作可靠、技術服務良好。

　
　　6.3 配電綜合測控系統的主要功能

　　• 遙測功能
　　• 電能計量功能
　　• 統計功能
　　• 遙信功能
　　• 遙控功能
　　• 低壓智能無功補償功能
　　• 遠程通訊功能

　　6.4 實際運行情況與優化設計

　　CDMA 1X通訊的最大特點是按流量計費，當然只要合理控制通訊流量，就能有效節約運行成本。北京東方訊科技設計的配電綜合監控系統，成功的應用了數據流量控制技術和CDMA模塊定時報告、短信激活技術，保證提供可靠數據的同時，有效的降低了運行成本。

　　數據流量控制技術

　配變監控的應用在于監視配變運行狀態，提高用電質量。對配變的監控基本上分考核和監控兩個過程，需要掌握配變運行的異常數據和狀態，對于穩定運行的數據，只要在允許范圍內，可以不作通訊上傳處理也可。根據應用情況，在配電綜合測控儀通訊控制上設計了科學的“數據流量控制器”，可根據用戶需要通過設置“數據流量管理器”死區值和越死區時限來控制數據流量，并確定越上限及下限值，“數據流量管理器” 死區值和越死區時限隨時從主站下傳給配電綜合測控儀。
　 采用“數據流量控制器”控制技術，可靠的保證了系統的運行，又有效的降低了運行成本。

　　定時報告應用技術

　 配變監控系統對實時性沒有很高的要求，可以不采用設置心跳功能保持連接，只需要采用設置定時報告的方式，配電綜合測控儀需要傳送數據時直接激活 CDMA模塊進行通訊，主站需要通訊時，采用發短信方式激活CDMA模塊，與配電綜合測控儀通訊。省去保持連接的維護數據量，節約運行成本。

　　七、無線傳輸方式的優勢

　北京東方訊科技充分利用中國聯通CDMA 1X網絡，有CDMA網絡覆蓋的地方就能夠傳輸數據。跟傳統的配電監控系統相比，無線傳輸具有如下優勢：

　　（1）網絡架構穩定。當有一個新的檢測點時，無需改變現有的網絡架構，只需要增加相應的數據傳輸設備。
　　（2）設備安裝簡單。建設新的分站點無需進行拉線、埋線等工作。較光纖或專線系統投資較少，設備安裝方便。
　　（3）CDMA 1X資費便宜，計費合理。CDMA1X 資費包月比有線電話網絡資費還便宜。
　　（4）CDMA 1X能最好地支持頻繁的、少量突發型數據業務。通信質量穩定可靠，永不掉線。
　　（5）CDMA1X網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。由于CDMA1X網本身就是一個分　　組型數據網, 支持TCP/IP、X.25協議，因此無需經過PSTN等網絡的轉接，直接與分組數據網（IP網或X.25網）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數據業務。采用TCP/IP協議，較以前的無線數據網絡（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網絡接入更加直接方便。