基于GPRS的配網(wǎng)自動(dòng)化設計

1.前言

中低壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化已成為電力系統發(fā)展的趨勢。中低壓配電網(wǎng)作為輸配電系統的最后一個(gè)環(huán)節，其實(shí)現自動(dòng)化的程度與供用電的質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)。

10kV開(kāi)關(guān)是配電網(wǎng)絡(luò )的重要電力設備，通過(guò)智能開(kāi)關(guān)控制器，10kV開(kāi)關(guān)能自動(dòng)地隔離故障區域，恢復無(wú)故障區域的供電，大大減少線(xiàn)路故障的停電面積，保護線(xiàn)路的電力設備，提高供電的可靠性。同時(shí)，利用智能開(kāi)關(guān)控制器實(shí)時(shí)監控配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，并把配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)數據傳送到后臺控制中心，通過(guò)后臺軟件，調度人員可以足不出戶(hù)而實(shí)時(shí)地把握整個(gè)配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，并做到第一時(shí)間發(fā)現故障并及時(shí)進(jìn)行處理，大大減少故障處理時(shí)間。

在配電網(wǎng)監控系統的通信中，可以采用數傳電臺、GSM短消息、GPRS方式、光纖接入等方式。數傳電臺的優(yōu)勢是除了每年的頻點(diǎn)費以外，平時(shí)運行無(wú)需額外費用;缺點(diǎn)是受地形、氣候的影響較大，造成系統的可靠性、實(shí)時(shí)性較差，無(wú)法主動(dòng)上報。GSM短消息方式可以實(shí)現主動(dòng)上報;缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)性差，按條收費，運行費用高，而且在節假日短消息中心服務(wù)器繁忙時(shí)延時(shí)相當長(cháng)。光纖通信穩定可靠，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(wèn)題。

2.系統設計方案

GPRS是在現有GSM系統上發(fā)展出來(lái)的一種新無(wú)線(xiàn)數據傳數業(yè)務(wù)，目的是給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線(xiàn)IP或X125服務(wù)。GPRS理論帶寬可達收171.2Kbit/s，實(shí)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、數據傳輸等應用。GPRS采用分N組交換技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，同一無(wú)線(xiàn)信道又可以由多個(gè)用戶(hù)共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶(hù)在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò )資源。GPRS永遠在線(xiàn)，按流量計費，從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線(xiàn)分組數據業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)多分散、中小流量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。同時(shí)，GPRS還有一個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)，只要有信號的地方都可以通過(guò)GPRS來(lái)傳輸數據，適用性特別高，而且工程安裝方便、簡(jiǎn)單，無(wú)需鋪設通訊線(xiàn)路，大大減少工程實(shí)施的費用和施工難度，見(jiàn)圖1。

圖1GPRS數據傳輸圖

2.1系統原理

1)采用智能控制器和10kV開(kāi)關(guān)配合，能自動(dòng)隔離線(xiàn)路故障。保護方式采用就地保護方式，電網(wǎng)監測數據采用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為主要的數據傳輸方式。由于GPRS保持實(shí)時(shí)在線(xiàn)，實(shí)時(shí)性高，適合用于配電自動(dòng)化的運行數據的實(shí)時(shí)采集。

3)在調度中心建立配網(wǎng)自動(dòng)化后臺，接收現場(chǎng)GPRS傳輸的數據，實(shí)時(shí)監控電網(wǎng)的運行狀態(tài)，給用戶(hù)提供一個(gè)電網(wǎng)綜合管理的平臺，用戶(hù)可以足不出戶(hù)而管理現場(chǎng)的任何一臺開(kāi)關(guān)。

4)通訊方式采用GPRS專(zhuān)網(wǎng)方式，這樣保證電網(wǎng)數據傳輸通道的安全性。

2.2系統組成

1)10kV開(kāi)關(guān)與智能開(kāi)關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜、控制器、外置電壓互感器。主要負責采集現場(chǎng)的電壓、電流、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、儲能狀態(tài)和其他運行數據，當電網(wǎng)出現短路、過(guò)流、零序或其他故障時(shí)，能就地隔離故障，保護配電線(xiàn)路。

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

3)后臺服務(wù)器：電網(wǎng)自動(dòng)化綜合管理的核心，負責處理配電網(wǎng)的監測數據和用戶(hù)下發(fā)的操作命令，提供一個(gè)安全管理機制，儲存歷史數據提供決策支持。

4)操作工作臺：提供一個(gè)用戶(hù)交互平臺，以更人性化的方式展現現場(chǎng)的運行狀態(tài)，如帶實(shí)時(shí)數據刷新的電網(wǎng)接線(xiàn)圖模型。同時(shí)用戶(hù)通過(guò)該交互接口，可以很容易操作現場(chǎng)設備，如遠程遙控開(kāi)關(guān)、下載定值。

3.設備功能

3.1智能開(kāi)關(guān)控制器

該監測系統采用的智能開(kāi)關(guān)控制器是根據配電自動(dòng)化相關(guān)標準設計、制造的一種高科技產(chǎn)品。它引進(jìn)了日本東芝技術(shù)，采用高精度數字采樣處理技術(shù)，集數據采集、顯示、存儲、通訊等多功能于一體，并可通過(guò)后臺軟件將儲存記錄的數據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，可廣泛應用于配電自動(dòng)化系統的監測。其主要功能有：速斷保護;過(guò)流保護;三次重合閘;事件記錄;涌流保護;零序保護;實(shí)時(shí)時(shí)鐘;重合閘后加速;實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢(xún);GPRS實(shí)時(shí)通訊。

3.2GPRS無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊

GPRSDTU是基于GPRS數據通信網(wǎng)絡(luò )的終端產(chǎn)品。手機通過(guò)語(yǔ)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據傳輸終端設備。本方案采用的GPRSDTU是專(zhuān)為嵌入式集成而設計的無(wú)線(xiàn)數據傳輸產(chǎn)品;不僅可滿(mǎn)足“一體化+可插拔模塊化”的需求，更可為批量應用的客戶(hù)降低投資成本。其內嵌UDP/TCP協(xié)議，兼容國家電力配變監測和負荷管理系統相關(guān)規約;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、配變監測終端等設備，即插即用，支持熱插拔;安裝簡(jiǎn)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)支持國家電力系統配變監測和負控相關(guān)規約;精選工業(yè)級器件，滿(mǎn)足惡劣應用環(huán)境需求;支持動(dòng)態(tài)IP地址數據中心DNS域名尋址;支持固定IP地址數據中心。

2)收發(fā)數據無(wú)需計算機支持;點(diǎn)對點(diǎn)、中心對多點(diǎn)等數據傳輸，傳輸時(shí)延一般小于一秒;模塊化設計，CPU和無(wú)線(xiàn)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(mǎn)足客戶(hù)個(gè)性化需求;永遠在線(xiàn)及多種觸發(fā)上線(xiàn)模式;按數據流量計費;、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(shù)的面向電力對象開(kāi)發(fā)、分布式、開(kāi)放式系統結構，集電力調度自動(dòng)化、配網(wǎng)自動(dòng)化和地理信息系統等功能于一體。