基於(yu) GPRS網絡在智能箱式變電站監控中的應用
0 概述
隨著我國城市現代化建設的飛速發展，城市配電係統的不斷改造更新，一種新型的智能箱式變電站應運而生，如圖1所示，這種新型的箱式變電站將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起，由於(yu) 其具有集成化程度高、工廠預安裝、節能、節地、**、美觀等特點，因此在城網建設與(yu) 改造中得到廣泛應用。
信息化、網絡化和智能化的快速發展，要求箱變不僅(jin) 要**穩定運行，同時還要具有“四遙”(遙測、遙信、遙調、遙控)的智能化功能;達到故障區段快速準確定位、故障及時切除、負荷轉帶、網絡重構等功能，從(cong) 而保證快速恢複供電。--基於(yu) GPRS網絡在智能箱式變電站監控中的應用
但是，智能箱式變電站一般安裝在負荷密集的工礦企業(ye) 、港口、機場、城市公共建築、高速公路、地下設施和居民住宅小區等場所;要對智能箱式變電站進行遠程監控、係統組網，由於(yu) 其布線施工比較苦難，一般的現場總線組網方式就很難實現。
本文介紹的就是一種基於(yu) GPRS網絡在智能箱式變電站監控係統的應用實例，該係統成功解決(jue) 了對箱式變電站進行監控監控中存在的布線困難問題，實現了遠程監測係統的通訊問題，比有線通訊方式有著無可比擬的優(you) 越性。目前該係統在山東(dong) 淄博電力環網改造箱式變電站係統監控中得以成功的應用，係統運行穩定可靠，達到了預期的效果和設計要求。
1 基於(yu) GPRS箱變遠程監控係統內(nei) 部設計
基於(yu) GPRS箱變遠程監控係統采用三層網絡結構，如圖2所示，即現場層、通訊層、管理層。現場層主要由智能儀(yi) 表組成主要完成箱變內(nei) 部電量與(yu) 非電量的數據采集;通訊層主要由智能通訊服務器、GPRS MODEM組成，主要實現現場數據的集中采集和通訊管理;管理層不設監控中心，主要由移動數據終端(用戶手機、email郵箱等)組成，主要用於(yu) 接收箱變內(nei) 部運行數據;係統借助於(yu) 移動的GPRS網絡實現數據的遠程采集和管理。
箱變內(nei) 部智能元器件由進線多功能網絡電力儀(yi) 表、漏電報警裝置、溫濕度控製裝置、饋線測量儀(yi) 表、開關(guan) 量I/O模塊、風機故障檢測裝置、智能通訊服務器、無線GPRS MODEM等智能器件組成。
進線回路實現對低壓進線側(ce) 的全電參量的測量：如檢測進線回路的電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數、四象限電能等電參量;同時還可以實現對進線回路遙信量的檢測，如：進線刀閘，斷 路器位置，斷路器故障等;通過自身的繼電器輸出模塊，完成遠程合分斷路器的功能。
饋線回路通過多回路監控單元實現對多條饋線回路點參量的集中采集，主要采集箱變內(nei) 部饋線回路的電流參量和開關(guan) 位置信息;直觀的了解箱變內(nei) 部各個(ge) 饋線的運行負荷狀態和開關(guan) 位置。
漏電報警裝置通過安裝在各個(ge) 回路的零序電流互感器分別采集各回路的漏電流，同時對超出**警戒的漏電信息發出報警;提高各饋線回路用電**指數。
溫濕度控製器主要檢測箱變內(nei) 部的溫濕度和變壓器鐵心溫度;通過箱變內(nei) 部的風機和加熱器，調節箱變內(nei) 部的溫濕度指數;為(wei) 箱變內(nei) 部元器件提供穩定的工作環境;從(cong) 而提高內(nei) 部元器件的使用壽命和**運行指數。
風機故障檢測裝置完成對風機製冷風機運行狀態進行檢測判斷，提高整個(ge) 係統**運行環境的指數。
智能通訊服務器為(wei) 一台嵌入式計算機，其具有軟件代碼小、高度自動化、響應速度快等特點，特別適合於(yu) 要求實時和多任務的體(ti) 係。嵌入式係統主要由嵌入式處理器、相關(guan) 支撐硬件、嵌入式操作係統(內(nei) 嵌uCLinux操作係統)及應用軟件係統等組成，它是可獨立工作的“器件”。支持用戶編程操作，通過用戶設計應用程序，實現對箱變內(nei) 部數據采集、運算處理、任務管理、發送信息存儲(chu) 和與(yu) 無線GPRS MODEM的通訊等功能。
無線GPRS MODEM主要實現智能服務器與(yu) 無限公網的數據傳(chuan) 輸;GPRS是GSM的一種新數據業(ye) 務，它在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP和X.25 分組數據接入服務。GPRS (General Packet Radio Service)中文含義(yi) 為(wei) 通用分組無線服務，它是利用“包交換”(Packet-Switch)的概念所發展出的一套無線傳(chuan) 輸方式。所謂的包交換就是將Date 封裝成許多獨立的封包，再將這些封包一個(ge) 一個(ge) 傳(chuan) 送出去，形式上有點類似寄包裹，采用包交換的好處是隻有在有資料需要傳(chuan) 送時才會(hui) 占用頻寬，而且可以以傳(chuan) 輸的資料量計價(jia) ，這對用戶來說是比較合理的計費方式，因為(wei) 象Internet 這類的數據傳(chuan) 輸大多數的時間頻寬是閑置的。此外，在GSM phase 2+的標準裏，GPRS 可以提供4種不同的編碼方式，這些編碼方式也分別提供不同的錯誤保護能力。GPRS技術的應用提高了係統的通訊組網靈活性、穩定性。
2 基於(yu) GPRS箱變遠程監控係統功能分析
係統功能根據箱變實際運行的智能要求和對整體(ti) 運行成本的節約化進行設計;係統主要由運行故障報警和實時數據采集兩(liang) 大任務模塊，如圖3所示。
運行故障報警主要為(wei) 箱變內(nei) 部高壓開關(guan) 狀態實時監控和變位報警;報警內(nei) 容如圖4所示，包括：故障報警產(chan) 生日期時間，站號，回路名稱，報警內(nei) 容等信息;報警範圍為(wei) 高低壓主斷路器實時監測，故障報警，變位報警;饋線斷路器狀態實時監測及開關(guan) 變位報警;各饋線回路的漏電報警;箱變內(nei) 部溫度異常報警;風機故障報警;及運行電壓的缺相和不平衡報警等報警信息組成。該報警信息主要通過智能元器件對箱變數據進行實時采集、運算、通訊上傳(chuan) 至由智能通訊服務器，再由通訊服務器進行運算、分析判斷;後利用GPRS modem把的報警信息通過GSM網絡發送至指定用戶手機;使用戶及時響應故障報警，縮短故障恢複時間。同時考慮到GSM網絡繁忙和用戶手機是否在線等因素，支持報警信息多用戶，多次間隔發送。保證信息及時傳(chuan) 輸至用戶，增強係統運行的**指數。
實時數據監測，主要完成對箱變內(nei) 部的實時數據進行監測。郵件內(nei) 容如圖5，包括：子站ID號碼，郵件發送日期時間，高低側(ce) 遙測：三相電壓，三相電流，環境溫度，變壓器溫度;低壓進線側(ce) 遙測：三相相電壓，三相線電壓，三相電流，有功功率，無功功率，功率因數，頻率，吸收有功電度，無功電度，負荷率，不平衡率;以及饋線回路的三相電流，漏電流等信息。通訊服務器負責數據采集、處理和郵件數據發送;由於(yu) 郵件發送是采用定時發送機製，為(wei) 了保證報警數據的實時性，因此對實時數據的采集也是定時完成的，即在需要發送郵件之前由通訊服務器負責數據的采集，處理，存儲(chu) ;然後編輯郵件進行定時郵件發送，終完成實時數據的遠程發送。
3 基於(yu) GPRS箱變遠程監控係統特性
經濟性;由於(yu) 監控站點相對分散，大大減少了線纜鋪設的施工難度;隻要有GPRS網絡覆蓋的場所即可完成對箱變子站的監控;不設監控主站，係統的實時數據采用定時發送;報警信息實時短消息發送，大大減少了利用GPRS網絡產(chan) 生的數據流量費用;減少係統運行的成本，降低係統的運行費用。
穩定性與(yu) 可靠性;本係統是基於(yu) 嵌入式計算機係統完成的，數據采集、報警發送、郵件發送都是有通訊服務器即嵌入式計算機完成;嵌入式計算機內(nei) 嵌uCLinux操作係統，具有很強的穩定性與(yu) 可靠性;避免係統因軟件和硬件造成的係統故障，提高了係統運行的免維護性。
獨立性;可以不依賴有固有的監控主站獨立運行;每個(ge) 子站都是一個(ge) 獨立運行的監控單元，單個(ge) 子站的故障不會(hui) 影響其它站點的正常使用;減少了因為(wei) 監控主站單點故障造成的整個(ge) 係統癱瘓的弊端。
實時性;係統所有的功能都是有嵌入式計算機負責完成，嵌入式計算機采用了具有實時性很高的uCLinux操作係統，同時借助於(yu) 覆蓋範圍廣，覆蓋信號強，傳(chuan) 輸速度快的GPRS網絡，極大提高了係統數據采集、運算處理和報警發送的實時性;極大的提高了報警係統實時性，縮短故障報警的響應時間。
易用性;係統通過內(nei) 部配置文件完成對移動數據接收終端的配置，方便用戶對移動數據接收終端信息的變更;主要完成完成的變更信息為(wei) ：短信報警發送次數、發送時間間隔、接收SIM號碼、發送郵箱地址、接收郵箱地址、發送郵件間隔、站地址等信息的變更;用戶把變更後的配置文件通過FTP上傳(chuan) 工具上傳(chuan) 至通訊服務器即可完成對監控站點信息的變更;方便用戶對監控站點信息修改和維護。
4 結束語
目前在智能箱式變電站智能化監控係統的通信中，主要采用數傳(chuan) 電台、GSM短消息、光纖接入等方式。數傳(chuan) 電台的優(you) 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，造成係統的可靠性、實時性較差，無法主動上報;GSM短消息方式可以實現主動上報，缺點是按條收費，運行費用高，而且在節假日短消息中心服務器繁忙時延時相當長;光纖通信穩定可靠，但是施工成本投入太大、擴展性差、光纖及設備等的維護方麵很不方便;而GPRS通信則避免了以上問題，組網靈活，數據傳(chuan) 輸速度快，提高數據采集的靈活性和穩定性。
實踐證明，該係統不僅(jin) 可以用於(yu) 遠程電力監控，在遠程抄表電能管理方麵也有很好的應用前景。
參考文獻
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[4] 國家發改委《能源發展“十一五”規劃》. 2007.4
作者簡介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為(wei) 智能建築供配電監控係統
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