GPRS在低壓配變監控的應用

配電變壓器是配電網中的一個重要設備，配電變壓器臺區是電力供電的最基本單元，配電變壓器的監控對配電自動化管理、線損分析、負荷預測、電力需求側的管理具有重大意義，GPRS將在配電變壓器監控中廣泛推廣和應用。

所涉及到的知識有配電變壓器 配電綜合測控儀 GPRS 通道 DSM等。

一．引言

隨著電力城網、農網改造的逐步完善，一戶一表工程、抄表到戶工作的完成，對線損管理、提高供電質量、保證供電的可靠性、安全性提出了新的要求。2003年國民經濟繼續保持了持續快速健康發展的良好態勢，全社會用電量也保持上升的趨勢。近兩年的電力行業體制改革和系統出現電源性缺電現象，全國大部分地區錯峰用電的情況下，簡單的電能計量已不能滿足對配變的監測管理。反而對配變的運行狀況的實時測控提出了新的需求。同時對用電營銷管理的科學化和電力需求側管理(DSM)的智能化需求，要求對配變低壓側進行準確和科學的智能監控，掌握配變的運行狀況并根據需求進行合理管理，改善供電質量。

二．配電變壓器(配變)

配電變壓器(簡稱配變)是配電網中將電能直接分配給低壓用戶的設備是低壓(10kV)配電網與用戶380/220V配電網的分界點。配變安裝于電線桿、配電房和箱式變電站，具有分散、地理環境情況變化多端、覆蓋面廣、用戶眾多，容易受用戶增容和城市建設影響等特點。

三．配變運行實時監控的作用

通過對配變的實時監控，可以及時掌握配變的運行情況，防止配變負荷嚴重超載導致設備的燒毀、三相負載嚴重不平衡導致配變的加速損壞，配變長期輕負荷運行導致的不經濟運行狀態和大量感性負載運行導致的功率因數過低、高線損等。

對配變運行實時監測、抄取、分析、處理和控制，可以及時調整配變運行狀態，合理配置配變容量，調整配變的低壓智能無功補償控制等，保證配變安全、穩定、高效的運行。

完善、科學、準確的對配變實時監控，為配電自動化管理提供可靠的運行數據和歷史資料，有效降低線損，為負荷預測、線損分析、電力需求側管理(DSM)提供準確的數據；準確打擊竊電，負荷預測指導擴容安裝等；為用電情況、用電性質及用電負荷的增長趨勢分析，在進行系統增容、配變布點選擇等規劃工作提供科學的數據；同時提高工作效率，降低勞動成本，科學提高配電管理的自動化水平。

四．配變運行實時監控通訊組網

1．配變運行實時監控通訊組網的問題

配變由于其安裝位置分布、安裝地點等問題，造成設備數量多、運行環境惡劣；地理地形分布不平衡，比較分散等特點。基于以上特點，光纖通訊、有線電纜、電力載波通訊組網無論在技術上，還是資金投入產出比上都不太可行，配變實時監控的通訊組網一直困擾著配變實時監控的推廣、實施。

2．配變運行實時監控對通訊的要求

配變監控的數據量較大，實時性要求不太高，監控終端具有存儲功能，不必每個配變監控終端同時占用一個通道與配變管理主站通訊。

需要具備選點召測通訊功能，配變管理管理員可隨時召測配變監控終端的實時數據。

對特殊的影響配變運行的越限告警信號，配變監控終端要及時上傳到配變管理主站。

主站、終端建設、安裝、維護方便，運行成本低廉。

最好可提供透明傳輸通道或可兼容多種通訊協議。

3．目前通訊組網方案

目前比較適合于配變實時監控通訊要求的和特點的通訊方案有以下三種：

⑴ 公用電話交換網方案；

⑵ 無線數傳電臺方案；

⑶ GPRS方案。

其中⑴、⑶兩種方案屬于公網，⑵方案屬于用戶自建的專用網。

3．1公用電話交換網方案

公用電話交換網應用相當普及，有人工作和居住的地方就有公用電話交換網，公用電話交換網不僅可以用于通話還可以用于數據傳輸，但公用電話交換網方案缺點：

① 需要布專用電話線，向電信公司交納裝機費、每月的月租費和使用費；

② 非透明數據傳輸，MODEM從撥號呼叫到連通需要一定時限。

3．2無線數傳電臺方案

無線數傳電臺適用于通訊點分散的數據監控，恰好適用于配變監控，其具有專用的數傳頻段，工作頻率：220MHz~240MHz。無線數傳電臺方案缺點如下：

① 初次開通需要向當地的無線電管理委員會交納一定費用，每年再交一定的頻率占用費，組網費用高；

② 通訊距離有一定的限制(平原地帶最遠為50km)，且受建筑物、山體的影響較大；

③ 需要專業人員維護管理，建設、維護費用很高。

3．3GPRS方案

基于以上配變自身的特點和以上兩種通訊組網方式的缺點，GPRS數據通訊方案的提出使一系列問題迎刃而解，科學、有效的解決了配變實時測控的通訊組網難題。

GPRS是在GSM基礎上發展起來的一種分組交換的數據承載和傳輸網絡，它采用先進的無線分組技術，可以為水力、電力、交通、銀行等行業提供豐富的無線接入手段，移動GPRS方案具有以下優點：

① 采用透明雙向數據傳輸，鏈路自動維護；

② 只需要向移動公司開戶SIM卡，費用可以采用包月方式使用，運行成本低；

③ 永遠在線 ，只要激活GPRS后，將永遠保持在線，不存在掉線問題，只有在產生流量時才計費；

④ 快速登錄，全新的分組服務，無需長時間的撥號連接過程；

⑤ 高速傳輸，GPRS最高理論傳輸速度171.2kbps，平均帶寬40kbps

⑥ 支持點對點、中心對多點及多點間的實時、對等數據傳輸，組網靈活，不受通訊距離和區域的限制，中心對多點的傳輸方式是配變實時監控常用的應用模式；

⑦ 可靠性高，一般數據包傳輸的成功率在99.9%以上。

五．配變實時監控系統的組成及主要功能

1．系統組成

配變實時監控系統由以下三部分組成：

⑴ 配變管理主站；

⑵ 配變監控終端(配電綜合測控儀)；

⑶ GPRS通訊通道。

配變監控系統組網示意圖如圖1所示。


配電綜合監控系統，集配變監測、無功補償控制、GPRS遠程抄表和數據分析、處理為一體的配變綜合監控系統。采用配電綜合監控系統作為配變測控管理軟件，配電綜合測控儀作為配變監控終端，采用嘉復欣GF-2008W GPRS DTU作為數據傳輸通道，組成配變監控系統。

2．配變監控管理系統軟件主要功能

2．1管理功能

⑴ 配變臺區資料管理

以各級電力供電公司為電位，建立管理該公司所管轄的配變臺區名稱、配變所屬變電站、配變所屬線路、配變地理位置、配變型號等配變臺區檔案資料。

⑵ 配變用戶資料管理

建立管理配變用戶名稱、容量、CT變比、PT變比、監控終端編號、通訊ID、用電性質和抄表員等用戶資料。

⑶ 系統用戶管理

防止未授權用戶非法進入系統，設置管理用戶帳號、密碼和操作權限等。

2．2數據采集功能

數據采集采用定時巡檢、隨機巡檢和自動收集相配合，采集配電綜合測控儀實時數據和歷史數據。

⑴ 定時巡檢功能

配變監控管理系統按管理員設定的巡檢時間自動采集配電綜合測控儀實時數據和歷史數據。

⑵ 隨機巡檢功能

管理員可隨時在配變監控管理主站隨機巡檢某臺配電綜合測控儀實時數據。

⑶ 自動接收功能

配變監控管理系統自動接收各配電綜合監控儀的告警和事件記錄數據。

2．3校時功能

為了統一各配電綜合測控儀的時間基準，配變監控管理系統可定時對各配電綜合測控儀進行校時。

2．4控制功能

配變監控管理系統可對具有遙控輸出功能的配電綜合測控儀下發遙控命令，實現遠程遙控。

2．5數據庫查詢功能

配變監控管理系統采用安全、可靠的商用數據庫，建立標準的數據模型和數據字段。可以查詢任意時段配變的歷史數據、事件記錄、告警記錄等。提供方便的數據維護接口，在權限范圍內提供數據接口，為負荷預測、線損分析和DSM系統提供準確的數據源。

2．6統計分析功能

配變監控管理系統提供強大的數據統計、分析功能，為用戶提供準確實用的統計數據，為配變科學管理提供關鍵的數據。統計數據如圖2。

⑴ 統計任意時段對某臺配電綜合測控儀的遙控操作成功、失敗次數；

⑵ 統計任意時段某臺配電綜合測控儀的無功補償投切記錄和時間；

⑶ 統計任意時段某臺配變的停電時間和次數；

⑷ 統計任意時段某臺配變的最大、最小需量發生時間和需量；

⑸ 統計任意時段某臺配變的低壓線損、電壓合格率、負荷率、分時電量等。


2．7報表和曲線處理功能

配變監控管理系統可以針對某一臺區、配變線路或某配變自動生成日報表、月報表、年度報表等匯總報表及。日報表統計一天24小時定時存儲的運行參數，累計停電時間、過壓、過流報警，無功補償投切控制等情況；報表可直接進行預覽、打印。自動生成趨勢曲線，直觀的反映出各配變的運行趨勢。曲線可任意放大、縮小和拖動。曲線圖如圖3。


⑴ 生成任意時段的電能量分時統計報表；

⑵ 生成任意時段的負荷率、電壓合格率、負荷不平衡度報表；

⑶ 生成任意時段的配變綜合分析報表；

⑷ 生成任意時段的無功補償投切記錄報表、停電、告警記錄報表；

⑸ 生成任意時段的配變參數趨勢曲線。

3．配電綜合測控儀的功能

3．1遙測功能

配電綜合測控儀實時測量存儲以下配變參數：

⑴ 三相電壓 Ua、Ub、Uc及頻率F