基于GPRS的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)

一、前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的自動化已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展需要完善、先進(jìn)和實用的電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)來保證。目前國調(diào)及網(wǎng)、省調(diào)3級調(diào)度系統(tǒng)均已配備了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，并先于一次系統(tǒng)實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)我國90%的電源和220kV以上電網(wǎng)的實時信息得到有效和準(zhǔn)確的采集，調(diào)度自動化水平有明顯進(jìn)步和提高，尤其是廠站基礎(chǔ)自動化設(shè)備可靠性和管理水平大大提高，其提供的準(zhǔn)確而有效的實時信息已成為調(diào)度員進(jìn)行電網(wǎng)安全、經(jīng)濟調(diào)度的主要依據(jù)。

電網(wǎng)調(diào)度實現(xiàn)自動化的程度與供用電的質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)。為此，本文特對電網(wǎng)調(diào)度自動化的必要性及其實現(xiàn)方案作簡單的討論。本文討論利用GRPS作為通信手段，建立配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)。

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)是根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度的實際需要，以大型地調(diào)系統(tǒng)的要求為設(shè)計出發(fā)點，充分考慮到中、小系統(tǒng)以及集控中心站系統(tǒng)的特殊性，整個系統(tǒng)以穩(wěn)定性、實用性、先進(jìn)性、易維護性為主要設(shè)計目標(biāo)，配置極其靈活，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，可以很好地滿足不同用戶的需求。全部程序均采取面向?qū)ο蠓椒ǖ脑O(shè)計，系統(tǒng)維護、擴展甚為方便。

在電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的通信中，可以采用數(shù)傳電臺、GSM短消息、光纖接入等方式。數(shù)傳電臺的優(yōu)勢是除了每年的頻點費以外，平時運行無需額外費用;缺點是受地形、氣候的影響較大，造成系統(tǒng)的可靠性、實時性較差，無法主動上報。GSM短消息方式可以實現(xiàn)主動上報;缺點是按條收費，運行費用高，而且在節(jié)假日短消息中心服務(wù)器繁忙時延時相當(dāng)長。光纖通信穩(wěn)定可靠，但是施工成本投入大、擴展性差、設(shè)備維護方面不方便。而GPRS通信則避免了以上問題。

通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS 是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新無線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務(wù)，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。 GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。GPRS永遠(yuǎn)在線，按流量計費，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

二、系統(tǒng)概述

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)是建立一個安全可靠，能提供各種高級服務(wù)，并有為應(yīng)用程序的執(zhí)行和實施提供較強功能的開放式平臺和運行在該平臺的多個相對獨立的應(yīng)用子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，成為一個符合配電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理要求的，分布式，開放式，模塊化，可擴充的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)?；A(chǔ)平臺除提供基本的硬件技術(shù)和操作系統(tǒng)內(nèi)核外，還提供諸如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、信息傳遞、人機界面、實時環(huán)境應(yīng)用程序等基礎(chǔ)服務(wù)。基于基礎(chǔ)平臺之上的各應(yīng)用子系統(tǒng)包括：能量管理(EMS)、配電變壓器管理、線損管理、自動抄表、VQC功能，諧波數(shù)據(jù)，購電量管理，數(shù)據(jù)查詢，自動報表，圖表和與其他系統(tǒng)的接口等。這些子系統(tǒng)之間在開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(OSA)基礎(chǔ)上實現(xiàn)有機的橫向和縱向集成，形成一個完整的配電變壓器綜合管理信息系統(tǒng)。

GPRS電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示，系統(tǒng)分為三個部分，分別是監(jiān)控中心主站、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、監(jiān)控終端設(shè)備。主站主要完成人機交互工作;網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn);GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端完成信息的上送與下發(fā);監(jiān)控終端設(shè)備主要完成數(shù)字量與模擬量的采集。

本系統(tǒng)中心服務(wù)器通過GPRS APN專線接入企業(yè)路由器，進(jìn)入GPRS APN內(nèi)網(wǎng)，獲取固定IP地址。監(jiān)測點數(shù)據(jù)無需路由到Internet網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測點DTU也采用該APN內(nèi)的SIM卡。采用這種方式組成點對多點網(wǎng)絡(luò)具有安全性高的特點，且穩(wěn)定性高、適時性好。

GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址主動訪問中心GPRS DTU服務(wù)器，和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護接入的每個終端的IP地址和ID號，當(dāng)主站要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時，它會根據(jù)IP地址和ID號來找到對應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個應(yīng)答式的通訊流程。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為三個部分，分別是監(jiān)控終端設(shè)備、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、監(jiān)控中心主站。

(1)、監(jiān)控終端設(shè)備

該監(jiān)測系統(tǒng)采用的綜合系數(shù)檢測設(shè)備(RTU)是根據(jù)電力需求側(cè)管理技術(shù)要求設(shè)計、制造的一種高科技產(chǎn)品。它采用高精度數(shù)字采樣處理技術(shù)，集數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲、通訊等多功能于一體，并可通過后臺軟件將儲存記錄的數(shù)據(jù)以圖表或報表的形式顯示、打印和分析。其科技領(lǐng)先，功能強大、可靠性高，可廣泛應(yīng)用于配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)測。其主要功能有：