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GPRS在低压配变监控的应用
更新时间:2012年09月26日   查看次数:2730   文章来源:   

GPRS在低压配变监控的应用

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、配变运行实时监控的作用 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。 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。完善、科学、准确的对配变实时监控,为配电自动化管理提供可靠的运行数据和历史资料,有效降低线损,为负荷预测、线损分析、电力需求侧管理 (DSM)提供准确的数据;准确打击窃电,负荷预测指导扩容安装等;为用电情况、用电性质及用电负荷的增长趋势分析,在进行系统增容、配变布点选择等规划工作提供科学的数据;同时提高工作效率,降低劳动成本,科学提高配电管理的自动化水平。

 四、变运行实时监控通讯组网

 1.配变运行实时监控通讯组网的问题 配变由于其安装位置分布、安装地点等问题,造成设备数量多、运行环境恶劣;地理地形分布不平衡,比较分散等特点。基于以上特点,光纤通讯、有线电缆、电力载波通讯组网无论在技术上,还是资金投入产出比上都不太可行,配变实时监控的通讯组网一直困扰着配变实时监控的推广、实施。

2.配变运行实时监控对通讯的要求 配变监控的数据量较大,实时性要求不太高,监控终端具有存储功能,不必每个配变监控终端同时占用一个通道与配变管理主站通讯。 需要具备选点召测通讯功能,配变管理管理员可随时召测配变监控终端的实时数据。 对特殊的影响配变运行的越限告警信号,配变监控终端要及时上传到配变管理主站。 主站、终端建设、安装、维护方便,运行成本低廉。 最好可提供透明传输通道或可兼容多种通讯协议。

3.目前通讯组网方案 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;

 ⑵ 无线数传电台方案;

 ⑶ GPRS方案。

 其中⑴、⑶两种方案属于公网,⑵方案属于用户自建的专用网

4. 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 ① 需要布专用电话线,向电信公司交纳装机费、每月的月租费和使用费; ② 非透明数据传输,MODEM从拨号呼叫到连通需要一定时限。

 5.无线数传电台方案 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:

 ① 初次开通需要向当地的无线电管理委员会交纳一定费用,每年再交一定的频率占用费,组网费用高;

② 通讯距离有一定的限制(平原地带最远为50km),且受建筑物、山体的影响较大;

③ 需要专业人员维护管理,建设、维护费用很高。

 6. GPRS方案 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。 GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络,它采用先进的无线分组技术,可以为水力、电力、交通、银行等行业提供丰富的无线接入手段,移动GPRS方案具有以下优点:

 ① 采用透明双向数据传输,链路自动维护;

 ② 只需要向移动公司开户 SIM卡,费用可以采用包月方式使用,运行成本低;

③ 永远在线 ,只要激活GPRS后,将永远保持在线,不存在掉线问题,只有在产生流量时才计费;

④ 快速登录,全新的分组服务,无需长时间的拨号连接过程;

⑤ 高速传输,GPRS最高理论传输速度171.2kbps,平均带宽40kbps;

 ⑥ 支持点对点、中心对多点及多点间的实时、对等数据传输,组网灵活,不受通讯距离和区域的限制,中心对多点的传输方式是配变实时监控常用的应用模式; ⑦ 可靠性高,一般数据包传输的成功率在99.9%以上。

 五、GPRS 的传输效率与稳定性

 1. 数据链路传输方式 中国移动的GPRS网络经过实际测试,网络的数据传输质量和稳定性较好,同时考虑到数据传输的冗余性和效率问题,建议采用UDP方式传输业务数据,对于无冗错处理的文件数据传输可采用TCP方式。

2.用户数据传输效率(用户数据占网络层总数据的比例) 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。 i. 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 97.3%。 ii. 支持双向主动互传:最大传输效率 95.9%。

3.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.

 4.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。

 5.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

.6.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.

六、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。

 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,我公司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",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. 六、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。

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