箱式變電站遠(yuǎn)程控制的解決方案
蔣偉1 曹雪華1
（1上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定，201801）
摘 要：介紹基于GPRS網(wǎng)絡(luò)無線監(jiān)控在智能箱式變電站系統(tǒng)監(jiān)控中的解決方案，描述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各其構(gòu)成模塊功能，對(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行了分析。
0 概述
隨著我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，城市配電系統(tǒng)的不斷改造更新，一種新型的智能箱式變電站應(yīng)運(yùn)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(jī)地組合在一起，由于其具有集成化程度高、工廠預(yù)安裝、節(jié)能、節(jié)地、安全、美觀等特點(diǎn)，因此在城網(wǎng)建設(shè)與改造中得到廣泛應(yīng)用。
圖1 智能箱式變電站
信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的快速發(fā)展，要求箱變不僅要安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還要具有“四遙”(遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控)的智能化功能；達(dá)到故障區(qū)段快速準(zhǔn)確定位、故障及時(shí)切除、負(fù)荷轉(zhuǎn)帶、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能，從而保證快速恢復(fù)供電。
但是，智能箱式變電站一般安裝在負(fù)荷密集的工礦企業(yè)、港口、機(jī)場(chǎng)、城市公共建筑、高速公路、地下設(shè)施和居民住宅小區(qū)等場(chǎng)所；要對(duì)智能箱式變電站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、系統(tǒng)組網(wǎng)，由于其布線施工比較苦難，一般的現(xiàn)場(chǎng)總線組網(wǎng)方式就很難實(shí)現(xiàn)。
本文介紹的就是一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)在智能箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例，該系統(tǒng)成功解決了對(duì)箱式變電站進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)控中存在的布線困難問題，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通訊問題，比有線通訊方式有著無可比擬的優(yōu)越性。目前該系統(tǒng)在山東淄博電力環(huán)網(wǎng)改造箱式變電站系統(tǒng)監(jiān)控中得以成功的應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期的效果和設(shè)計(jì)要求。
1 基于GPRS箱變遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)
基于GPRS箱變遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，即現(xiàn)場(chǎng)層、通訊層、管理層�，F(xiàn)場(chǎng)層主要由智能儀表組成主要完成箱變內(nèi)部電量與非電量的數(shù)據(jù)采集；通訊層主要由智能通訊服務(wù)器、GPRS MODEM組成，主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的集中采集和通訊管理；管理層不設(shè)監(jiān)控中心，主要由移動(dòng)數(shù)據(jù)終端（用戶手機(jī)、email郵箱等）組成，主要用于接收箱變內(nèi)部運(yùn)行數(shù)據(jù)；系統(tǒng)借助于移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集和管理。
圖2 系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
箱變內(nèi)部智能元器件由進(jìn)線多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、漏電報(bào)警裝置、溫濕度控制裝置、饋線測(cè)量?jī)x表、開關(guān)量I/O模塊、風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)裝置、智能通訊服務(wù)器、無線GPRS MODEM等智能器件組成。
進(jìn)線回路實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓進(jìn)線側(cè)的全電參量的測(cè)量：如檢測(cè)進(jìn)線回路的電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等電參量；同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)線回路遙信量的檢測(cè)，如：進(jìn)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(yuǎn)程合分?jǐn)嗦菲鞯墓δ堋?
饋線回路通過多回路監(jiān)控單元實(shí)現(xiàn)對(duì)多條饋線回路點(diǎn)參量的集中采集，主要采集箱變內(nèi)部饋線回路的電流參量和開關(guān)位置信息；直觀的了解箱變內(nèi)部各個(gè)饋線的運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)和開關(guān)位置。
漏電報(bào)警裝置通過安裝在各個(gè)回路的零序電流互感器分別采集各回路的漏電流，同時(shí)對(duì)超出安全警戒的漏電信息發(fā)出報(bào)警；提高各饋線回路用電安全指數(shù)。
溫濕度控制器主要檢測(cè)箱變內(nèi)部的溫濕度和變壓器鐵心溫度；通過箱變內(nèi)部的風(fēng)機(jī)和加熱器，調(diào)節(jié)箱變內(nèi)部的溫濕度指數(shù)；為箱變內(nèi)部元器件提供穩(wěn)定的工作環(huán)境；從而提高內(nèi)部元器件的使用壽命和安全運(yùn)行指數(shù)。
風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)裝置完成對(duì)風(fēng)機(jī)制冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)判斷，提高整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行環(huán)境的指數(shù)。
智能通訊服務(wù)器為一臺(tái)嵌入式計(jì)算機(jī)，其具有軟件代碼小、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)（內(nèi)嵌uCLinux操作系統(tǒng)）及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨(dú)立工作的“器件”。支持用戶編程操作，通過用戶設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱變內(nèi)部數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理、任務(wù)管理、發(fā)送信息存儲(chǔ)和與無線GPRS MODEM的通訊等功能。
無線GPRS MODEM主要實(shí)現(xiàn)智能服務(wù)器與無限公網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸；GPRS是GSM的一種新數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無線IP和X.25 分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。GPRS (General Packet Radio Service)中文含義為通用分組無線服務(wù)，它是利用“包交換”（Packet-Switch）的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式。所謂的包交換就是將Date 封裝成許多獨(dú)立的封包，再將這些封包一個(gè)一個(gè)傳送出去，形式上有點(diǎn)類似寄包裹，采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬，而且可以以傳輸?shù)馁Y料量計(jì)價(jià)，這對(duì)用戶來說是比較合理的計(jì)費(fèi)方式，因?yàn)橄驣nternet 這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時(shí)間頻寬是閑置的。此外，在GSM phase 2+的標(biāo)準(zhǔn)里，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(cuò)誤保護(hù)能力。GPRS技術(shù)的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的通訊組網(wǎng)靈活性、穩(wěn)定性。
2 基于GPRS箱變遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能分析
系統(tǒng)功能根據(jù)箱變實(shí)際運(yùn)行的智能要求和對(duì)整體運(yùn)行成本的節(jié)約化進(jìn)行設(shè)計(jì)；系統(tǒng)主要由運(yùn)行故障報(bào)警和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集兩大任務(wù)模塊，如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)任務(wù)流程
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