讲述GPRS在低压配变监控中的一些应用。 一.引言 随着电力城网、农网改造的逐步完善,一户一表工程、抄表到户工作的完成,对线损管理、提高供电质量、保证供电的可靠性、安全性提出了新的要求。 2003年国民经济继续保持了持续快速健康发展的良好态势,全社会用电量也保持上升的趋势。近两年的电力行业体制改革和系统出现电源性缺电现象,全国大部分地区错峰用电的情况下,简单的电能计量已不能满足对配变的监测管理。反而对配变的运行状况的实时测控提出了新的需求。同时对用电营销管理的科学化和电力需求侧管理(DSM)的智能化需求,要求对配变低压侧进行准确和科学的智能监控,掌握配变的运行状况并根据需求进行合理管理,改善供电质量。 二.配电变压器(配变) 配电变压器(简称配变)是配电网中将电能直接分配给低压用户的设备是低压(10kV)配电网与用户380/220V配电网的分界点。配变安装于电线杆、配电房和箱式变电站,具有分散、地理环境情况变化多端、覆盖面广、用户众多,容易受用户增容和城市建设影响等特点。 三.配变运行实时监控的作用 通过对配变的实时监控,可以及时掌握配变的运行情况,防止配变负荷严重超载导致设备的烧毁、三相负载严重不平衡导致配变的加速损坏,配变长期轻负荷运行导致的不经济运行状态和大量感性负载运行导致的功率因数过低、高线损等。
对配变运行实时监测、抄取、分析、处理和控制,可以及时调整配变运行状态,合理配置配变容量,调整配变的低压智能无功补偿控制等,保证配变安全、稳定、高效的运行。
1.配变运行实时监控通讯组网的问题 目前比较适合于配变实时监控通讯要求的和特点的通讯方案有以下三种:
⑴ 公用电话交换网方案;
公用电话交换网应用相当普及,有人工作和居住的地方就有公用电话交换网,公用电话交换网不仅可以用于通话还可以用于数据传输,但公用电话交换网方案缺点:
无线数传电台适用于通讯点分散的数据监控,恰好适用于配变监控,其具有专用的数传频段,工作频率:220MHz~240MHz。无线数传电台方案缺点如下:
基于以上配变自身的特点和以上两种通讯组网方式的缺点,GPRS数据通讯方案的提出使一系列问题迎刃而解,科学、有效的解决了配变实时测控的通讯组网难题。
1.系统组成
配电综合监控系统,集配变监测、无功补偿控制、GPRS远程抄表和数据分析、处理为一体的配变综合监控系统。采用配电综合监控系统作为配变测控管理软件,配电综合测控仪作为配变监控终端,采用嘉复欣GF-2008W GPRS DTU作为数据传输通道,组成配变监控系统。 2.配变监控管理系统软件主要功能 2.1管理功能 ⑴ 配变台区资料管理
以各级电力供电公司为电位,建立管理该公司所管辖的配变台区名称、配变所属变电站、配变所属线路、配变地理位置、配变型号等配变台区档案资料。
数据采集采用定时巡检、随机巡检和自动收集相配合,采集配电综合测控仪实时数据和历史数据。
为了统一各配电综合测控仪的时间基准,配变监控管理系统可定时对各配电综合测控仪进行校时。
配变监控管理系统可对具有遥控输出功能的配电综合测控仪下发遥控命令,实现远程遥控。
配变监控管理系统采用安全、可靠的商用数据库,建立标准的数据模型和数据字段。可以查询任意时段配变的历史数据、事件记录、告警记录等。提供方便的数据维护接口,在权限范围内提供数据接口,为负荷预测、线损分析和DSM系统提供准确的数据源。
配变监控管理系统提供强大的数据统计、分析功能,为用户提供准确实用的统计数据,为配变科学管理提供关键的数据。统计数据如图2。
2.7报表和曲线处理功能
配变监控管理系统可以针对某一台区、配变线路或某配变自动生成日报表、月报表、年度报表等汇总报表及。日报表统计一天24小时定时存储的运行参数,累计停电时间、过压、过流报警,无功补偿投切控制等情况;报表可直接进行预览、打印。自动生成趋势曲线,直观的反映出各配变的运行趋势。曲线可任意放大、缩小和拖动。曲线图如图3。
⑴ 生成任意时段的电能量分时统计报表;
配电综合测控仪实时测量存储以下配变参数:
⑴ 三相有功电量;
⑴ 统计记录三相电压越上限、越下限的起止时间;
⑸ 三相电压越上限;⑹变压器过载; 3.5遥控功能
配电综合测控仪根据主站的指令对相应的开关或其它被控对象进行远方合闸、跳闸操作。
配电综合测控仪具备于主站进行数据通讯的功能。主要传送以下数据和命令:
GPRS接入方式示意图,如图4所示。
数据中心的接入有多种方式,结合GPRS承载网络的特点和GPRS应用领域的具体要求进行组网。组网形式的选择主要由业务数据量、时延、可行性要求、数据保密性、网络状况决定。现提供以下四种接入方案,以供参考。 图4
方案一:GPRS接入,适合总数据带宽需求不太大的应用,例如使用Polling传输协议的数据采集系统;全部数据在GPRS网内运行;要求所有 GPRS终端之间可以直接通讯,所有终端接入到同一个专有APN;数据中心的GPRS数据终端接入点绑定固定IP地址(即至少提供一个绑定移动内网固定 IP地址的SIM卡)。
方案二:Internet接入方式,GRE隧道与RADIUS可选。GRE 两端地址、RADIUS SERVER www.plcs.cn 地址和企业路由器端口地址都必须是公有的。考虑到IP地址广播,企业端的路由器端口地址,GRE 隧道端地址,RADIUS Server 地址应由为该企业提供Internet连接的ISP提供;不存在跨区域的问题,企业数据中心服务器与中国移动GGSN服务器不必在同一城市。
GPRS数据中心与应用系统的应用软件接口两种方式,即动态连接库(DLL)和GPRS数据中心服务程序转发方式。动态连接库方式需要进行接口程序的编程与开发。
1.数据链路传输方式 采用不同的组网方式、不同的数据包长度,有不同的传输效率。下面假设当前最长所能支持的最大用户数据包长的情况下,即1024字节包长。 仅支持GPRS DTU主动发起到数据中心的数据传输:最大传输效率(w) = 97.3% 支持双向主动互传:最大传输效率(w) = 95.9% 2.2传输时延(从发送到接收数据之间的时间) 不同的数据包长度,传输的时延不同。根据目前移动的网络状况,一般一个包长为100到200字节之间的数据包可以在1秒内互传完毕。大于200字节的数据包平均在1秒到3秒之间可以互传完毕。 3.稳定性 3.1有效率:发送成功数据占总发送数据比例 根据目前的GPRS网络测试的结果来看,在网络正常的情况下,一般数据包的成功率都在99.9%以上。 3.2稳定性综合参数:有效率x传输效率 网络有效带宽和最大传输单元(MTU)之间存在着极其重要的关系,一般MTU增大到200字节以上不会明显增加带宽,但会增大平均延迟,测试结果表明MTU的最优大小是250字节左右。 3.3链路检测与激活 对于经常性传输和实时性要求较高的数据传输,通常需要考虑设置心跳功能,以确保电路永远在线并激活,心跳间隔根据网络质量和应用要求进行设置,采用心跳方案的连接运行费用比较高。 八.系统应用GPRS通讯采用的技术 GPRS通讯的最大特点是按流量计费,当然只要合理控制通讯流量,就能有效节约运行成本。珠海市伊特高科技有限公司研制的ETPD配电综合监控系统,成功的应用了数据流量控制技术和GPRS模块定时报告、GSM短信激活技术,保证提供可靠数据的同时,有效的降低了运行成本。 1.数据流量控制技术 配变监控的应用在于监视配变运行状态,提高用电质量。对配变的监控基本上分考核和监控两个过程,需要掌握配变运行的异常数据和状态,对于稳定运行的数据,只要在允许范围内,可以不作通讯上传处理也可。 根据应用情况,在配电综合测控仪通讯控制上设计了科学的“数据流量控制器”,可根据用户需要通过设置“数据流量管理器”死区值和越死区时限来控制数据流量,并确定越上限及下限值,“数据流量管理器” 死区值和越死区时限随时从主站下传给配电综合测控仪。 采用“数据流量控制器”控制技术可靠的保证了系统的运行,又有效的降低了运行成本。 2.定时报告应用技术 配变监控系统对实时性没有很高的要求,可以不采用设置心跳功能保持连接,只需要采用设置定时报告的方式,配电综合测控仪需要传送数据时直接激活 GPRS模块进行通讯,主站需要通讯时,采用发短信方式激活GPRS模块,与配电综合测控仪通讯。省去保持连接的维护数据量,节约运行成本。 九.结束语 一户一表、抄表到户工程结束,能源紧缺,系统电源性缺电,全国拉闸限电、有序错峰用电的形势下;国家电网公司要求全面推进电力需求侧管理,满足用户对用电质量和用电可靠性的要求,要求加快配电低压负荷控制管理自动化水平,同时对配变低压监控、管理的科学化和电力需求侧管理(DSM)的智能化提出新的需求:准确、科学、有效降低线损的配变低压监控的必要性更加突出。采用GPRS通讯的ETPD配电综合监控系统以其先进的技术,精确的测量准确度和科学的设计、制造,在配变低压监控的科学管理中将大展身手,保证配电网安全、经济、可靠地运行,在配电低压自动化管理中发挥重要地作用。 |