基于CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)組網(wǎng)系統(tǒng)

一、概述

　 配電變壓器是配電網(wǎng)中的一個(gè)重要設(shè)備，配電變壓器是電力供電的最基本單元，配電變壓器的監(jiān)控對(duì)配電自動(dòng)化管理、線損分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、電力需求側(cè)的管理具有重大意義。

　　二、配電系統(tǒng)情況介紹

　 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)配變安裝與電線桿、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、配變時(shí)實(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

　 通過對(duì)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(duì)配變運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、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(duì)配變實(shí)時(shí)監(jiān)控，為配電自動(dòng)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(cè)、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(cè)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(shì)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(dòng)成本，科學(xué)提高配電管理的自動(dòng)化水平。

　　四、配變實(shí)時(shí)監(jiān)控通訊網(wǎng)絡(luò)的問題與要求

　　a、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)。基于以上特點(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。

　　b、配變運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)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(chǔ)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(cè)通訊功能，配變管理管理員可隨時(shí)召測(cè)配變監(jiān)控終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

　　對(duì)特殊的影響配變運(yùn)行的越限告警信號(hào)，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。

　　五、配變實(shí)時(shí)監(jiān)控通訊網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)絡(luò)與方案比較

　　5.1 目前的通信系統(tǒng)

　 傳統(tǒng)的配電監(jiān)控系統(tǒng)采用的通信方式有公用電話交換網(wǎng)，無線數(shù)傳電臺(tái)和光纖的方式。

　　 公用電話交換網(wǎng)方案

　　公用電話家換網(wǎng)絡(luò)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，但帶來的問題是撥號(hào)冗余時(shí)間太長,而且鏈路不便于維護(hù)。

　　 無線數(shù)傳電臺(tái)方案

　　無線數(shù)傳電臺(tái)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。但初次開通需要向當(dāng)?shù)氐臒o線電管理委員會(huì)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；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；需要專業(yè)人員維護(hù)管理，建設(shè)、維護(hù)費(fèi)用很高。從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況來看，利用光纖通信時(shí)數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。這種方式在初期投資時(shí)較大，光通信設(shè)備成本非常高，工程實(shí)施難度大。

　　5.2 CDMA 1X通信方案

　 中國聯(lián)通CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，為配電監(jiān)控系統(tǒng)提供了新解決途徑。

CDMA 1X技術(shù)，一種基于CDMA移動(dòng)分組業(yè)務(wù)，面向用戶可提供移動(dòng)分組的IP或X.25連接，它有許多優(yōu)勢(shì)，主要是無線高技術(shù)程度很高，空中無線接口、核心網(wǎng)信令協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格、完整，而且與INTERNET實(shí)現(xiàn)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(dá)371Kbps）和可變速率（實(shí)際速率在80～120Kbps）的數(shù)據(jù)信息，便于用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)上網(wǎng)。

　 在電力監(jiān)控系統(tǒng)中采用CDMA 1X網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以大大的降低通信系統(tǒng)的一次性投資，而且減少了工程實(shí)施中調(diào)試通信系統(tǒng)的時(shí)間，降低了通信系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用。尤其對(duì)于面廣、點(diǎn)稀的配網(wǎng)系統(tǒng)（如農(nóng)網(wǎng)），這種通信方式具有很好的經(jīng)濟(jì)性。

六、基于CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

　　6.1 基于CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

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

　　 配變管理主站；

　　 配變監(jiān)控終端（配電綜合測(cè)控儀）；

　　 CDMA 1X通訊通道。

　　其中配電綜合監(jiān)控系統(tǒng)集配變監(jiān)測(cè)、無功補(bǔ)償控制、CDMA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)。系統(tǒng)采用《北京東方訊科技配電綜合監(jiān)控系統(tǒng)》作為配變測(cè)控管理軟件。

　 采用北京東方訊科技的TCD800作為數(shù)據(jù)傳輸通道，組成配變監(jiān)控系統(tǒng)。CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)由聯(lián)通提供，網(wǎng)絡(luò)工作可靠、技術(shù)服務(wù)良好。

　　6.2 配電綜合測(cè)控系統(tǒng)的主要功能

　　 遙測(cè)功能

　　 電能計(jì)量功能

　　 統(tǒng)計(jì)功能

　　 遙信功能

　　 遙控功能

　　 低壓智能無功補(bǔ)償功能

　　 遠(yuǎn)程通訊功能

　　6.3 實(shí)際運(yùn)行情況與優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　CDMA 1X通訊的最大特點(diǎn)是按流量計(jì)費(fèi)，當(dāng)然只要合理控制通訊流量，就能有效節(jié)約運(yùn)行成本。北京東方訊科技設(shè)計(jì)的配電綜合監(jiān)控系統(tǒng)，成功的應(yīng)用了數(shù)據(jù)流量控制技術(shù)和CDMA模塊定時(shí)報(bào)告、短信激活技術(shù)，保證提供可靠數(shù)據(jù)的同時(shí)，有效的降低了運(yùn)行成本。

　　數(shù)據(jù)流量控制技術(shù)

　 配變監(jiān)控的應(yīng)用在于監(jiān)視配變運(yùn)行狀態(tài)，提高用電質(zhì)量。對(duì)配變的監(jiān)控基本上分考核和監(jiān)控兩個(gè)過程，需要掌握配變運(yùn)行的異常數(shù)據(jù)和狀態(tài)，對(duì)于穩(wěn)定運(yùn)行的數(shù)據(jù)，只要在允許范圍內(nèi)，可以不作通訊上傳處理也可。根據(jù)應(yīng)用情況，在配電綜合測(cè)控儀通訊控制上設(shè)計(jì)了科學(xué)的“數(shù)據(jù)流量控制器”，可根據(jù)用戶需要通過設(shè)置“數(shù)據(jù)流量管理器”死區(qū)值和越死區(qū)時(shí)限來控制數(shù)據(jù)流量，并確定越上限及下限值，“數(shù)據(jù)流量管理器” 死區(qū)值和越死區(qū)時(shí)限隨時(shí)從主站下傳給配電綜合測(cè)控儀。

　 采用“數(shù)據(jù)流量控制器”控制技術(shù)，可靠的保證了系統(tǒng)的運(yùn)行，又有效的降低了運(yùn)行成本。

　　定時(shí)報(bào)告應(yīng)用技術(shù)

　 配變監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性沒有很高的要求，可以不采用設(shè)置心跳功能保持連接，只需要采用設(shè)置定時(shí)報(bào)告的方式，配電綜合測(cè)控儀需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)直接激活 CDMA模塊進(jìn)行通訊，主站需要通訊時(shí)，采用發(fā)短信方式激活CDMA模塊，與配電綜合測(cè)控儀通訊。省去保持連接的維護(hù)數(shù)據(jù)量，節(jié)約運(yùn)行成本。

　　七、無線傳輸方式的優(yōu)勢(shì)

　北京東方訊科技充分利用中國聯(lián)通CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)，有CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方就能夠傳輸數(shù)據(jù)。跟傳統(tǒng)的配電監(jiān)控系統(tǒng)相比，無線傳輸具有如下優(yōu)勢(shì)：

　　（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)穩(wěn)定。當(dāng)有一個(gè)新的檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，無需改變現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，只需要增加相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。

　?。?）設(shè)備安裝簡單。建設(shè)新的分站點(diǎn)無需進(jìn)行拉線、埋線等工作。較光纖或?qū)＞€系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。

　?。?）CDMA 1X資費(fèi)便宜，計(jì)費(fèi)合理。CDMA1X 資費(fèi)包月比有線電話網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)還便宜。

　?。?）CDMA 1X能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。

　?。?）CDMA1X網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于CDMA1X網(wǎng)本身就是一個(gè)分　　組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或X.25網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。