GPRS在低壓配變監(jiān)控的應(yīng)用

配電變壓器是配電網(wǎng)中的一個(gè)重要設(shè)備，配電變壓器臺區(qū)是電力供電的最基本單元，配電變壓器的監(jiān)控對配電自動化管理、線損分析、負(fù)荷預(yù)測、電力需求側(cè)的管理具有重大意義，GPRS將在配電變壓器監(jiān)控中廣泛推廣和應(yīng)用。

所涉及到的知識有配電變壓器 配電綜合測控儀 GPRS 通道 DSM等。

一．引言

隨著電力城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的逐步完善，一戶一表工程、抄表到戶工作的完成，對線損管理、提高供電質(zhì)量、保證供電的可靠性、安全性提出了新的要求。2003年國民經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持了持續(xù)快速健康發(fā)展的良好態(tài)勢，全社會用電量也保持上升的趨勢。近兩年的電力行業(yè)體制改革和系統(tǒng)出現(xiàn)電源性缺電現(xiàn)象，全國大部分地區(qū)錯(cuò)峰用電的情況下，簡單的電能計(jì)量已不能滿足對配變的監(jiān)測管理。反而對配變的運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測控提出了新的需求。同時(shí)對用電營銷管理的科學(xué)化和電力需求側(cè)管理(DSM)的智能化需求，要求對配變低壓側(cè)進(jìn)行準(zhǔn)確和科學(xué)的智能監(jiān)控，掌握配變的運(yùn)行狀況并根據(jù)需求進(jìn)行合理管理，改善供電質(zhì)量。

二．配電變壓器(配變)

配電變壓器(簡稱配變)是配電網(wǎng)中將電能直接分配給低壓用戶的設(shè)備是低壓(10kV)配電網(wǎng)與用戶380/220V配電網(wǎng)的分界點(diǎn)。配變安裝于電線桿、配電房和箱式變電站，具有分散、地理環(huán)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(shè)影響等特點(diǎn)。

三．配變運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的作用

通過對配變的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以及時(shí)掌握配變的運(yùn)行情況，防止配變負(fù)荷嚴(yán)重超載導(dǎo)致設(shè)備的燒毀、三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡導(dǎo)致配變的加速損壞，配變長期輕負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致的不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)和大量感性負(fù)載運(yùn)行導(dǎo)致的功率因數(shù)過低、高線損等。

對配變運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、抄取、分析、處理和控制，可以及時(shí)調(diào)整配變運(yùn)行狀態(tài)，合理配置配變?nèi)萘?，調(diào)整配變的低壓智能無功補(bǔ)償控制等，保證配變安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

完善、科學(xué)、準(zhǔn)確的對配變實(shí)時(shí)監(jiān)控，為配電自動化管理提供可靠的運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史資料，有效降低線損，為負(fù)荷預(yù)測、線損分析、電力需求側(cè)管理(DSM)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；準(zhǔn)確打擊竊電，負(fù)荷預(yù)測指導(dǎo)擴(kuò)容安裝等；為用電情況、用電性質(zhì)及用電負(fù)荷的增長趨勢分析，在進(jìn)行系統(tǒng)增容、配變布點(diǎn)選擇等規(guī)劃工作提供科學(xué)的數(shù)據(jù)；同時(shí)提高工作效率，降低勞動成本，科學(xué)提高配電管理的自動化水平。

四．配變運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控通訊組網(wǎng)

1．配變運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控通訊組網(wǎng)的問題

配變由于其安裝位置分布、安裝地點(diǎn)等問題，造成設(shè)備數(shù)量多、運(yùn)行環(huán)境惡劣；地理地形分布不平衡，比較分散等特點(diǎn)?；谝陨咸攸c(diǎn)，光纖通訊、有線電纜、電力載波通訊組網(wǎng)無論在技術(shù)上，還是資金投入產(chǎn)出比上都不太可行，配變實(shí)時(shí)監(jiān)控的通訊組網(wǎng)一直困擾著配變實(shí)時(shí)監(jiān)控的推廣、實(shí)施。

2．配變運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控對通訊的要求

配變監(jiān)控的數(shù)據(jù)量較大，實(shí)時(shí)性要求不太高，監(jiān)控終端具有存儲功能，不必每個(gè)配變監(jiān)控終端同時(shí)占用一個(gè)通道與配變管理主站通訊。

需要具備選點(diǎn)召測通訊功能，配變管理管理員可隨時(shí)召測配變監(jiān)控終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

對特殊的影響配變運(yùn)行的越限告警信號，配變監(jiān)控終端要及時(shí)上傳到配變管理主站。

主站、終端建設(shè)、安裝、維護(hù)方便，運(yùn)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(xié)議。

3．目前通訊組網(wǎng)方案

目前比較適合于配變實(shí)時(shí)監(jiān)控通訊要求的和特點(diǎn)的通訊方案有以下三種：

⑴ 公用電話交換網(wǎng)方案；

⑵ 無線數(shù)傳電臺方案；

⑶ GPRS方案。

其中⑴、⑶兩種方案屬于公網(wǎng)，⑵方案屬于用戶自建的專用網(wǎng)。

3．1公用電話交換網(wǎng)方案

公用電話交換網(wǎng)應(yīng)用相當(dāng)普及，有人工作和居住的地方就有公用電話交換網(wǎng)，公用電話交換網(wǎng)不僅可以用于通話還可以用于數(shù)據(jù)傳輸，但公用電話交換網(wǎng)方案缺點(diǎn)：

① 需要布專用電話線，向電信公司交納裝機(jī)費(fèi)、每月的月租費(fèi)和使用費(fèi)；

② 非透明數(shù)據(jù)傳輸，MODEM從撥號呼叫到連通需要一定時(shí)限。

3．2無線數(shù)傳電臺方案

無線數(shù)傳電臺適用于通訊點(diǎn)分散的數(shù)據(jù)監(jiān)控，恰好適用于配變監(jiān)控，其具有專用的數(shù)傳頻段，工作頻率：220MHz~240MHz。無線數(shù)傳電臺方案缺點(diǎn)如下：

① 初次開通需要向當(dāng)?shù)氐臒o線電管理委員會交納一定費(fèi)用，每年再交一定的頻率占用費(fèi)，組網(wǎng)費(fèi)用高；

② 通訊距離有一定的限制(平原地帶最遠(yuǎn)為50km)，且受建筑物、山體的影響較大；

③ 需要專業(yè)人員維護(hù)管理，建設(shè)、維護(hù)費(fèi)用很高。

3．3GPRS方案

基于以上配變自身的特點(diǎn)和以上兩種通訊組網(wǎng)方式的缺點(diǎn)，GPRS數(shù)據(jù)通訊方案的提出使一系列問題迎刃而解，科學(xué)、有效的解決了配變實(shí)時(shí)測控的通訊組網(wǎng)難題。

GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分組交換的數(shù)據(jù)承載和傳輸網(wǎng)絡(luò)，它采用先進(jìn)的無線分組技術(shù)，可以為水力、電力、交通、銀行等行業(yè)提供豐富的無線接入手段，移動GPRS方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

① 采用透明雙向數(shù)據(jù)傳輸，鏈路自動維護(hù)；

② 只需要向移動公司開戶SIM卡，費(fèi)用可以采用包月方式使用，運(yùn)行成本低；

③ 永遠(yuǎn)在線 ，只要激活GPRS后，將永遠(yuǎn)保持在線，不存在掉線問題，只有在產(chǎn)生流量時(shí)才計(jì)費(fèi)；

④ 快速登錄，全新的分組服務(wù)，無需長時(shí)間的撥號連接過程；

⑤ 高速傳輸，GPRS最高理論傳輸速度171.2kbps，平均帶寬40kbps

⑥ 支持點(diǎn)對點(diǎn)、中心對多點(diǎn)及多點(diǎn)間的實(shí)時(shí)、對等數(shù)據(jù)傳輸，組網(wǎng)靈活，不受通訊距離和區(qū)域的限制，中心對多點(diǎn)的傳輸方式是配變實(shí)時(shí)監(jiān)控常用的應(yīng)用模式；

⑦ 可靠性高，一般數(shù)據(jù)包傳輸?shù)某晒β试?9.9%以上。

五．配變實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及主要功能

1．系統(tǒng)組成

配變實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由以下三部分組成：

⑴ 配變管理主站；

⑵ 配變監(jiān)控終端(配電綜合測控儀)；

⑶ GPRS通訊通道。

配變監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖如圖1所示。


配電綜合監(jiān)控系統(tǒng)，集配變監(jiān)測、無功補(bǔ)償控制、GPRS遠(yuǎn)程抄表和數(shù)據(jù)分析、處理為一體的配變綜合監(jiān)控系統(tǒng)。采用配電綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為配變測控管理軟件，配電綜合測控儀作為配變監(jiān)控終端，采用嘉復(fù)欣GF-2008W GPRS DTU作為數(shù)據(jù)傳輸通道，組成配變監(jiān)控系統(tǒng)。

2．配變監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件主要功能

2．1管理功能

⑴ 配變臺區(qū)資料管理

以各級電力供電公司為電位，建立管理該公司所管轄的配變臺區(qū)名稱、配變所屬變電站、配變所屬線路、配變地理位置、配變型號等配變臺區(qū)檔案資料。

⑵ 配變用戶資料管理

建立管理配變用戶名稱、容量、CT變比、PT變比、監(jiān)控終端編號、通訊ID、用電性質(zhì)和抄表員等用戶資料。

⑶ 系統(tǒng)用戶管理

防止未授權(quán)用戶非法進(jìn)入系統(tǒng)，設(shè)置管理用戶帳號、密碼和操作權(quán)限等。

2．2數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集采用定時(shí)巡檢、隨機(jī)巡檢和自動收集相配合，采集配電綜合測控儀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

⑴ 定時(shí)巡檢功能

配變監(jiān)控管理系統(tǒng)按管理員設(shè)定的巡檢時(shí)間自動采集配電綜合測控儀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

⑵ 隨機(jī)巡檢功能

管理員可隨時(shí)在配變監(jiān)控管理主站隨機(jī)巡檢某臺配電綜合測控儀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

⑶ 自動接收功能

配變監(jiān)控管理系統(tǒng)自動接收各配電綜合監(jiān)控儀的告警和事件記錄數(shù)據(jù)。

2．3校時(shí)功能

為了統(tǒng)一各配電綜合測控儀的時(shí)間基準(zhǔn)，配變監(jiān)控管理系統(tǒng)可定時(shí)對各配電綜合測控儀進(jìn)行校時(shí)。

2．4控制功能

配變監(jiān)控管理系統(tǒng)可對具有遙控輸出功能的配電綜合測控儀下發(fā)遙控命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。

2．5數(shù)據(jù)庫查詢功能

配變監(jiān)控管理系統(tǒng)采用安全、可靠的商用數(shù)據(jù)庫，建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)字段?？梢圆樵?nèi)我鈺r(shí)段配變的歷史數(shù)據(jù)、事件記錄、告警記錄等。提供方便的數(shù)據(jù)維護(hù)接口，在權(quán)限范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)接口，為負(fù)荷預(yù)測、線損分析和DSM系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源。

2．6統(tǒng)計(jì)分析功能

配變監(jiān)控管理系統(tǒng)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析功能，為用戶提供準(zhǔn)確實(shí)用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為配變科學(xué)管理提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖2。

⑴ 統(tǒng)計(jì)任意時(shí)段對某臺配電綜合測控儀的遙控操作成功、失敗次數(shù)；

⑵ 統(tǒng)計(jì)任意時(shí)段某臺配電綜合測控儀的無功補(bǔ)償投切記錄和時(shí)間；

⑶ 統(tǒng)計(jì)任意時(shí)段某臺配變的停電時(shí)間和次數(shù)；

⑷ 統(tǒng)計(jì)任意時(shí)段某臺配變的最大、最小需量發(fā)生時(shí)間和需量；

⑸ 統(tǒng)計(jì)任意時(shí)段某臺配變的低壓線損、電壓合格率、負(fù)荷率、分時(shí)電量等。


2．7報(bào)表和曲線處理功能

配變監(jiān)控管理系統(tǒng)可以針對某一臺區(qū)、配變線路或某配變自動生成日報(bào)表、月報(bào)表、年度報(bào)表等匯總報(bào)表及。日報(bào)表統(tǒng)計(jì)一天24小時(shí)定時(shí)存儲的運(yùn)行參數(shù)，累計(jì)停電時(shí)間、過壓、過流報(bào)警，無功補(bǔ)償投切控制等情況；報(bào)表可直接進(jìn)行預(yù)覽、打印。自動生成趨勢曲線，直觀的反映出各配變的運(yùn)行趨勢。曲線可任意放大、縮小和拖動。曲線圖如圖3。


⑴ 生成任意時(shí)段的電能量分時(shí)統(tǒng)計(jì)報(bào)表；

⑵ 生成任意時(shí)段的負(fù)荷率、電壓合格率、負(fù)荷不平衡度報(bào)表；

⑶ 生成任意時(shí)段的配變綜合分析報(bào)表；

⑷ 生成任意時(shí)段的無功補(bǔ)償投切記錄報(bào)表、停電、告警記錄報(bào)表；

⑸ 生成任意時(shí)段的配變參數(shù)趨勢曲線。

3．配電綜合測控儀的功能

3．1遙測功能

配電綜合測控儀實(shí)時(shí)測量存儲以下配變參數(shù)：

⑴ 三相電壓 Ua、Ub、Uc及頻率F