基于4G DTU無線通信的配電監(jiān)控系統(tǒng)方案 |
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配電變壓器是將電能直接分配給低壓用戶的電力設(shè)備,其運(yùn)行數(shù)據(jù)是整個(gè)配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要組成部分。因此,對(duì)其運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測是必要的。本文討論利用4G 作為通信手段,建立配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)。 在配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)的通信中,可以采用數(shù)傳電臺(tái)、GSM短消息、光纖接入等方式。數(shù)傳電臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是除了每年的頻點(diǎn)費(fèi)以外,平時(shí)運(yùn)行無需額外費(fèi)用;缺點(diǎn)是受地形、氣候的影響較大,造成系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性較差,無法主動(dòng)上報(bào)。GSM短消息方式可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)上報(bào);缺點(diǎn)是按條收費(fèi),運(yùn)行費(fèi)用高,而且在節(jié)假日短消息中心服務(wù)器繁忙時(shí)延時(shí)相當(dāng)長。光纖通信穩(wěn)定可靠,但是施工成本投入大、擴(kuò)展性差、設(shè)備維護(hù)方面不方便。而4G通信則避免了以上問題。
4G是集3G與WLAN于一體,并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載,比家用寬帶ADSL(4兆)快25倍,并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求。此外,4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署,然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯,4G有著不可比擬的優(yōu)越性。 工具/原料監(jiān)控終端(該監(jiān)測系統(tǒng)采用的配電綜合監(jiān)測儀是根據(jù)電力需求側(cè)管理技術(shù)要求和配變負(fù)荷監(jiān)測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造的一種高科技產(chǎn)品。) 數(shù)據(jù)傳輸終端 (采用廈門才茂CM510-72F 4G DTU) 監(jiān)控中心主站 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配電變壓器綜合管理系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)是建立一個(gè)安全可靠,能提供各種高級(jí)服務(wù),并有為應(yīng)用程序的執(zhí)行和實(shí)施提供較強(qiáng)功能的開放式平臺(tái)和運(yùn)行在該平臺(tái)的多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用子系統(tǒng)組成的系統(tǒng),成為一個(gè)符合配電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理要求的,分布式,開放式,模塊化,可擴(kuò)充的配電變壓器綜合管理系統(tǒng);A(chǔ)平臺(tái)除提供基本的硬件技術(shù)和操作系統(tǒng)內(nèi)核外,還提供諸如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、信息傳遞、人機(jī)界面、實(shí)時(shí)環(huán)境應(yīng)用程序等基礎(chǔ)服務(wù);诨A(chǔ)平臺(tái)之上的各應(yīng)用子系統(tǒng)包括:配電變壓器管理,線損管理,自動(dòng)抄表,VQC功能,諧波數(shù)據(jù),購電量管理,數(shù)據(jù)查詢,自動(dòng)報(bào)表,圖表和與其他系統(tǒng)的接口等。這些子系統(tǒng)之間在開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(OSA)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有機(jī)的橫向和縱向集成,形成一個(gè)完整的配電變壓器綜合管理信息系統(tǒng)。 一、4G配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示,系統(tǒng)分為四個(gè)部分,分別是監(jiān)控中心主站、網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器、4G數(shù)據(jù)傳輸終端、監(jiān)控終端設(shè)備。主站主要完成人機(jī)交互工作;網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn);4G數(shù)據(jù)傳輸終端完成信息的上送與下發(fā);監(jiān)控終端設(shè)備主要完成數(shù)字量與模擬量的采集。 本系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器可采用ADSL、LAN等INTELNET公網(wǎng)連接,采用公網(wǎng)固定IP或者公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù),出于安全性考慮,監(jiān)控中心主站在局域網(wǎng)中,不直接連在INTERNET網(wǎng)上,通過網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器來負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)。 4G數(shù)據(jù)傳輸終端上電后,它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址或者是域名來主動(dòng)訪問網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器,通過代理服務(wù)器和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān) 控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào),當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí),它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來找到對(duì)應(yīng)的終端,將命令下發(fā)到該終端,終端響應(yīng)后通過4G數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口,通過端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站,即完成了一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程。 以上方式是通過Internet實(shí)現(xiàn)的,這樣用戶的實(shí)現(xiàn)成本比較低。如需要高可靠性數(shù)據(jù)傳輸。中國聯(lián)通為這種應(yīng)用提供了直接接入4G網(wǎng)絡(luò)的方式。監(jiān)控中心主站通過專線方式直接接入4G基站,并獲得一個(gè)固定的IP地址。監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)無需路由到Internet網(wǎng)絡(luò),監(jiān)測點(diǎn)DTU也采用固定IP地址的SIM卡。采用這種方式組成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)具有實(shí)時(shí)性好、安全性高的特點(diǎn),但接入費(fèi)用相對(duì)較高。 00001. 監(jiān)控中心主站主站系統(tǒng)最里面層為操作系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件。第二層為系統(tǒng)支持軟件層,包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、電力系統(tǒng)模型、數(shù)據(jù)采集和傳輸。電力系統(tǒng)模型主要指電力系統(tǒng)設(shè)備對(duì)象化及網(wǎng)絡(luò)拓?fù);?shù)據(jù)庫系統(tǒng)分運(yùn)行庫、基礎(chǔ)庫、標(biāo)準(zhǔn)庫和歷史庫四部分;數(shù)據(jù)采集和傳輸就是將各種數(shù)據(jù)從不同的終端根據(jù)各種通訊協(xié)議采集過來,但并不進(jìn)行處理,再通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)給需要這些數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。第三層為基礎(chǔ)應(yīng)用層,將采集過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過各種處理,通過GUI界面顯示給用戶。第四層為高級(jí)應(yīng)用層,它所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)主要是供電力系統(tǒng)進(jìn)一步管理和決策用。 上位軟件主要完成以下功能: (1)配電變壓器SCADA系統(tǒng) 變壓器運(yùn)行監(jiān)控,變壓器異常情況監(jiān)控,數(shù)據(jù)的分析、處理和存盤,RTU的參數(shù)設(shè)置及狀態(tài)顯示。既能獲得配電網(wǎng)運(yùn)行的基本信息,又為功能擴(kuò)充提供很好的基礎(chǔ)。 (2)自動(dòng)抄表系統(tǒng) 根據(jù)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)抄錄配電變壓器和用戶的電度數(shù)。并具有電表異常告警,跟蹤抄表記錄和操作記錄等輔助功能。 (3)用戶購電量管理 對(duì)于信譽(yù)比較差的用戶,通過系統(tǒng)對(duì)它進(jìn)行先購電后供電,并在使用電量達(dá)到某些比例時(shí)進(jìn)行警告。 (4)線損管理 主要是臺(tái)區(qū)線損管理和線路線損管理。 (5)配電設(shè)備管理 主要是配電線路和配電變壓器等設(shè)備的管理。 (6)終端錯(cuò)誤智能識(shí)別 終端錯(cuò)誤分為通訊恢復(fù),通訊中斷(某一終端連續(xù)三次召測不到),終端無線錯(cuò)誤(一天連續(xù)十次召測不到),無線中斷(連續(xù)有三十個(gè)終端召測不到)。 (7)負(fù)荷預(yù)測 通過計(jì)算主站和分站所有臺(tái)區(qū)的總有功功率總加值來初步預(yù)測下一階段的負(fù)荷情況。 (8)電容器投切 根據(jù)電壓和功率因數(shù)就地進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)時(shí)考慮時(shí)間因素和投切次數(shù)。在就地調(diào)節(jié)失靈的情況下能夠遠(yuǎn)方監(jiān)視和遠(yuǎn)方控制。如果終端無調(diào)節(jié)投切功能,系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)方計(jì)算后控制電容器投切。 (9)終端操作 可以遠(yuǎn)方讀取或者設(shè)置終端的參數(shù),如變壓器的整定參數(shù)等?稍O(shè)置開關(guān)合閘,開關(guān)分閘?勺x取或設(shè)置VQC參數(shù)。 (10)與營銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的接口 能方便地為營銷系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源。 (11)采集諧波數(shù)據(jù) 通過系統(tǒng)能夠采集用戶的各次諧波含量。 (12)用戶竊電管理 增加用戶電量與功率轉(zhuǎn)換為電量的比較,通過設(shè)置比例系數(shù),來進(jìn)行警告,比如當(dāng)有功功率產(chǎn)生而電量不動(dòng)時(shí),則產(chǎn)生警告。 00001. 結(jié)論1實(shí)現(xiàn)我國中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化,是提高供電質(zhì)量、用電可靠性和提高電力企業(yè)自身水平的需要,4G作為一種新的通訊手段,應(yīng)用在配電自動(dòng)化中有很多優(yōu)點(diǎn), 基于4G通信的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)是一個(gè)比較有應(yīng)用前景的實(shí)現(xiàn)方案。廈門才茂4G DTU,專業(yè)無線通信17年,為無線通信方案提供了保障。 |
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