基于GPRS的配網(wǎng)自動化設計

1.前言

中低壓配電網(wǎng)的自動化已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。中低壓配電網(wǎng)作為輸配電系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，其實現(xiàn)自動化的程度與供用電的質量和可靠性密切相關。

10kV開關是配電網(wǎng)絡的重要電力設備，通過智能開關控制器，10kV開關能自動地隔離故障區(qū)域，恢復無故障區(qū)域的供電，大大減少線路故障的停電面積，保護線路的電力設備，提高供電的可靠性。同時，利用智能開關控制器實時監(jiān)控配電線路的運行狀態(tài)，并把配電線路的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送到后臺控制中心，通過后臺軟件，調度人員可以足不出戶而實時地把握整個配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，并做到第一時間發(fā)現(xiàn)故障并及時進行處理，大大減少故障處理時間。

在配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通信中，可以采用數(shù)傳電臺、GSM短消息、GPRS方式、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;缺點是實時性差，按條收費，運行費用高，而且在節(jié)假日短消息中心服務器繁忙時延時相當長。光纖通信穩(wěn)定可靠，但是施工成本投入大、擴展性差、設備維護方面不方便。而GPRS通信則避免了以上問題。

2.系統(tǒng)設計方案

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，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X125服務。GPRS理論帶寬可達收171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于ITERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?。GPRS采用分N組交換技術，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)絡資源。GPRS永遠在線，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。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。同時，GPRS還有一個顯著的優(yōu)點，只要有信號的地方都可以通過GPRS來傳輸數(shù)據(jù)，適用性特別高，而且工程安裝方便、簡單，無需鋪設通訊線路，大大減少工程實施的費用和施工難度，見圖1。

圖1GPRS數(shù)據(jù)傳輸圖

2.1系統(tǒng)原理

1)采用智能控制器和10kV開關配合，能自動隔離線路故障。保護方式采用就地保護方式，電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)采用GRPS遠程傳輸方式，既提高故障處理的可靠性，也提高電網(wǎng)綜合管理能力。

2)以GPRS為主要的數(shù)據(jù)傳輸方式。由于GPRS保持實時在線，實時性高，適合用于配電自動化的運行數(shù)據(jù)的實時采集。

3)在調度中心建立配網(wǎng)自動化后臺，接收現(xiàn)場GPRS傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，實時監(jiān)控電網(wǎng)的運行狀態(tài)，給用戶提供一個電網(wǎng)綜合管理的平臺，用戶可以足不出戶而管理現(xiàn)場的任何一臺開關。

4)通訊方式采用GPRS專網(wǎng)方式，這樣保證電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸通道的安全性。

2.2系統(tǒng)組成

1)10kV開關與智能開關或環(huán)網(wǎng)柜、控制器、外置電壓互感器。主要負責采集現(xiàn)場的電壓、電流、開關狀態(tài)、儲能狀態(tài)和其他運行數(shù)據(jù)，當電網(wǎng)出現(xiàn)短路、過流、零序或其他故障時，能就地隔離故障，保護配電線路。

2)GRPS通訊裝置：主要負責將四遙數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸方式上送到后臺。

3)后臺服務器：電網(wǎng)自動化綜合管理的核心，負責處理配電網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和用戶下發(fā)的操作命令，提供一個安全管理機制，儲存歷史數(shù)據(jù)提供決策支持。

4)操作工作臺：提供一個用戶交互平臺，以更人性化的方式展現(xiàn)現(xiàn)場的運行狀態(tài)，如帶實時數(shù)據(jù)刷新的電網(wǎng)接線圖模型。同時用戶通過該交互接口，可以很容易操作現(xiàn)場設備，如遠程遙控開關、下載定值。

3.設備功能

3.1智能開關控制器

該監(jiān)測系統(tǒng)采用的智能開關控制器是根據(jù)配電自動化相關標準設計、制造的一種高科技產(chǎn)品。它引進了日本東芝技術，采用高精度數(shù)字采樣處理技術，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。其科技領先，功能強大、可靠性高，可廣泛應用于配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)測。其主要功能有：速斷保護;過流保護;三次重合閘;事件記錄;涌流保護;零序保護;實時時鐘;重合閘后加速;實時狀態(tài)查詢;GPRS實時通訊。

3.2GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊

GPRSDTU是基于GPRS數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的終端產(chǎn)品。手機通過語音或者短信的傳輸使人們建立起溝通的橋梁，DTU則是機器與機器之間完全透明的數(shù)據(jù)傳輸終端設備。本方案采用的GPRSDTU是專為嵌入式集成而設計的無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品;不僅可滿足“一體化+可插拔模塊化”的需求，更可為批量應用的客戶降低投資成本。其內嵌UDP/TCP協(xié)議，兼容國家電力配變監(jiān)測和負荷管理系統(tǒng)相關規(guī)約;兼容電力行業(yè)通用型外殼，可快速嵌入多功能電表、負控終端、配變監(jiān)測終端等設備，即插即用，支持熱插拔;安裝簡單、使用方便、易于維護。該模塊符合工業(yè)級標準，優(yōu)化電磁兼容性設計，智能電源設計，具有自恢復功能。20PI雙排插針提供TTL和RS-232接N口，并提供電池供電轉接接口。

3.3主要功能

1)支持國家電力系統(tǒng)配變監(jiān)測和負控相關規(guī)約;精選工業(yè)級器件，滿足惡劣應用環(huán)境需求;支持動態(tài)IP地址數(shù)據(jù)中心DNS域名尋址;支持固定IP地址數(shù)據(jù)中心。

2)收發(fā)數(shù)據(jù)無需計算機支持;點對點、中心對多點等數(shù)據(jù)傳輸，傳輸時延一般小于一秒;模塊化設計，CPU和無線核心模塊分離的設計方式，超強的擴展性。

3)內嵌PPP、TCP/IP、UDP/IP協(xié)議;內嵌DDP協(xié)議;內嵌特有的TDP、AT+協(xié)議;滿足客戶個性化需求;永遠在線及多種觸發(fā)上線模式;按數(shù)據(jù)流量計費;、TCP/IPServer/Client、UDP/IP、DDP、SMS、AT多種通信方式。

3.4后臺中心軟件DAS-1000DAS-1000

采用當今最新技術的面向電力對象開發(fā)、分布式、開放式系統(tǒng)結構，集電力調度自動化、配網(wǎng)自動化和地理信息系統(tǒng)等功能于一體。