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淺析配網(wǎng)TMR系統(tǒng)的兩種GPRS抄表方式
一、GPRS在配網(wǎng)通信系統(tǒng)中的特點
1 配網(wǎng)通信系統(tǒng)的要求
配網(wǎng)自動化系統(tǒng)就是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制和配電管理的系統(tǒng)。通信系統(tǒng)是配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的重要系統(tǒng)。配網(wǎng)自動化系統(tǒng)要通過可靠的通信手段,將控制中心(主站)的控制命令下發(fā)到各執(zhí)行機構(gòu)或遠(yuǎn)方終端,同時將遠(yuǎn)方監(jiān)控單元(RTU、DTU、TTU、FTU等)所采集的各種信息上傳至控制中心(主站)。通信系統(tǒng)的好壞很大程度上決定了配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的優(yōu)劣。為滿足配網(wǎng)自動化的要求,通信系統(tǒng)必須滿足以下要求:
(1)通信的可靠性。(2)通信的實時性。(3)通信的雙向性。還要考慮通信系統(tǒng)的建設(shè)費用、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、使用和維護(hù)的方便性。
隨著GPRS無線通信技術(shù)的發(fā)展,為配網(wǎng)自動化的通信系統(tǒng)提供了新的解決方案。
2 GPRS系統(tǒng)概述及特點
GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的簡稱,是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種高效、低成本的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。GPRS系統(tǒng)具有以下特點:
(1)永遠(yuǎn)在線。(2)高速傳輸。(3)組網(wǎng)簡單、迅速、靈活。(4)按流量計費。
3 GPRS無線通訊系統(tǒng)的組成
GPRS無線通訊系統(tǒng)由遠(yuǎn)程終端、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測中心三部分組成。
(1)遠(yuǎn)程終端:
遠(yuǎn)程終端位于配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)、分段開關(guān)等設(shè)備位置,通過RS-232/422/485接口直接連接到開關(guān)上,實現(xiàn)對開關(guān)參數(shù)的采集、存儲、預(yù)處理,經(jīng)過TCP/IP協(xié)議封裝加密后,通過內(nèi)嵌式GPRS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)最近的BSS移動基站,通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心,實現(xiàn)設(shè)備和監(jiān)控中心系統(tǒng)的實時在線連接。同時,遠(yuǎn)程終端還可將監(jiān)測中心發(fā)送的遙控指令傳給開關(guān)控制模塊,對開關(guān)進(jìn)行控制操作。
(2)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò):
遠(yuǎn)程終端采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理打包后轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式,通過GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。GPRS網(wǎng)絡(luò)通過SGSN(Serving GPRS Support Node GPRS服務(wù)支持節(jié)點)、GGSN(Gate GPRS Support Node GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點)設(shè)備與GPRS運營商路由器連接。GPRS運營商路由器與監(jiān)控中心通過DDN數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)專線連接。
(3)監(jiān)測中心
監(jiān)控中心服務(wù)器申請配置固定IP地址,采用GPRS運營商提供的DDN專線,與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原處理。
4 GPRS可以滿足配網(wǎng)自動化的要求
根據(jù)配網(wǎng)自動化對通信系統(tǒng)的要求,下面從通信的可靠性、實時性、雙向性討論GPRS無線通信方式是否能滿足配網(wǎng)自動化的要求。
(1)通信的可靠性。
目前,GPRS無線通信方式已在電力系統(tǒng)中大量應(yīng)用,如配電變壓器綜合測試系統(tǒng)、負(fù)控系統(tǒng)。大量的實踐表明,GPRS無線通信方式的可靠性完全能滿足可靠性的要求。
(2)通信的實時性和雙向性
GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快,支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸,可提供9.05—171.2kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率(每用戶),能在0.5 —1秒之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。
二、配網(wǎng)中TMR的應(yīng)用
電網(wǎng)電能量目前基本采用人工讀表、現(xiàn)場讀表及部分遠(yuǎn)方撥號等傳統(tǒng)方式采集,然后人工匯總、統(tǒng)計、分析、計算,效率低,不便存儲、分析、應(yīng)用,用電、計劃、生產(chǎn)等部門所需的各種電量數(shù)據(jù)不完整、不及時,給各級領(lǐng)導(dǎo)和部門的分析和決策造成困惑。
建成電網(wǎng)電能量計量計費系統(tǒng)(TMR)后,可實現(xiàn)如下轉(zhuǎn)變:
1、統(tǒng)一電網(wǎng)電能量的采集,保證全網(wǎng)電能量數(shù)據(jù)同源一致,避免重復(fù)投資和交叉管理。
2、電能量全過程自動采集、處理、存儲、輸出,減輕了用電、計量、計劃、調(diào)度、負(fù)控等部門的勞動強度,為各級領(lǐng)導(dǎo)、部門提供及時、準(zhǔn)確的服務(wù)(網(wǎng)上監(jiān)測、查詢)。
3、用電異常監(jiān)測:可實時監(jiān)測電能表的運行狀況,通過綜合分析處理,可實現(xiàn)用電異常告警(防竊電)。
4、可完成電量數(shù)據(jù)的分析:可按不同費率不同時段完成各類電能量的計量計費。
三、勝利油田濱南TMR系統(tǒng)兩種方案的比較
濱南電力于2000年實行專業(yè)化管理,出口線路現(xiàn)歸濱南采油廠維護(hù)管理。濱南配網(wǎng)計費系統(tǒng)(以下簡稱TMR)最早建立于2002年。當(dāng)時為了采集線路出口電量,采用電能采集器采集變電所所有線路的電表電量,電臺傳輸方式。分別在變電所安裝東營萬達(dá)廠家電表和東方電能采集器,電流取自線路所裝斷路器,一部分電表由于斷路器的PT損壞造成電表讀數(shù)不正確;電壓取自變電所出口所裝的一個三相五柱PT,另一部分電表由于變電所線路所屬不同的母線,電壓電流相序問題而導(dǎo)致電表沒有讀數(shù)。
1、方案的提出
為了進(jìn)一步完善TMR系統(tǒng),實時監(jiān)控變電所出口電量,對配網(wǎng)TMR系統(tǒng)做如下方案:
方案一:在各條線路出口安裝高壓計量。高壓計量由組合PT,電能表,通訊模塊三部分組成。
主要原理:由通訊模塊采集電能表數(shù)據(jù)向配網(wǎng)TMR系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。
估計發(fā)生費用:線路條數(shù)(65)*高壓計量單價(1.5萬元)=97.5萬元
安裝示意圖如下
主要原理:由電能表計量每條線路開關(guān)的PT、CT,再由電能采集器采集電能表數(shù)據(jù)向配網(wǎng)TMR系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
估計發(fā)生費用:變電所數(shù)(12)*采集器單價(4萬元)+電能表(0.4萬元)*線路總數(shù)(65)=74萬元
三相五柱PT8臺*單價(0.6萬元)=4.8萬元
總計78.8萬元
安裝示意圖如下:
2、兩個方案的比較
(1)調(diào)試工作:使用的電能采集器的電表需要與線路出口開關(guān)的PT以及CT有直接聯(lián)系。并且關(guān)系到變電所相序問題以及CT精度問題,所以方案二的調(diào)試工作難度大。
(2)故障處理:方案一由于每條線路安裝高壓計量,不可避免的造成事故率的上升(組合PT的燒壞等),但是由于高壓計量組成簡單,能夠比方案二更快的對故障進(jìn)行處理,且其它的非故障線路的電表數(shù)據(jù)傳輸不受影響。
(3)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性:方案二中由于線路出口開關(guān)老化,不能保證計量CT的準(zhǔn)確性。并且,由于電表是由采集器統(tǒng)一采集,大大增加了數(shù)據(jù)的誤碼率。該方案最大的問題在于一旦出現(xiàn)問題一個變電所的所有線路的電能都無法采集。
(4)可靠性比較:方案二由于涉及采集器通訊、電能表接線以及線路開關(guān)接線等多方面技術(shù),降低了正常運行的可靠性。而安裝高壓計量,比較直觀簡單,一條線路出現(xiàn)問題,其它非故障線路不受影響,運行可靠性大大增加。
(5)費用比較:根據(jù)上面所計算費用情況,安裝高壓計量的費用與安裝采集器的費用相對要多。
四、結(jié)論及建議
通過以上分析認(rèn)為,線路出口安裝高壓計量是簡單可行的,數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率也得到保證,所以建議在各線路出口安裝高壓計量。
參考文獻(xiàn):
配網(wǎng)自動化系統(tǒng)利用GPRS技術(shù)進(jìn)行通訊的探討 作者呂永東劉頌菊陳建民
淺談電網(wǎng)電能量計量計費系統(tǒng)(TMR)的應(yīng)用 作者:niuge
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