CN102005820A

CN102005820A - 结合电力载波和gprs通讯技术的控制与保护开关

Info

Publication number: CN102005820A
Application number: CN2010105663760A
Authority: CN
Inventors: 蔡志远; 徐卜一; 马少华; 厉伟; 王俭
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2011-04-06

Abstract

本发明是一种结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关，具有智能断路器、智能接触器等电器的功能，同时结合电力载波技术和GPRS通讯技术、虚拟IP技术等先进技术于一身，克服了当前控制与保护开关在远程通讯方式上的不足，符合目前我国对智能电网的建设要求，填补了该领域的空白。其通讯方式克服了现有单一载波通讯和GPRS通讯的缺陷，使两种通讯方式有机结合，优势互补；可扩展性强，还可以根据具体用户的需求进行升级，应用范围广，适于推广应用。

Description

结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关

技术领域：

本发明涉及一种用于智能电网建设中的控制与保护开关，特别是涉及一种结合电力载波和GPRS无线通讯技术的控制与保护开关，属于电力通信技术领域。

背景技术：

控制与保护开关可实时对电力设施进行控制与保护。现有的控制与保护开关多采用单一总线如RS485或RS232实现远程监控，而目前这些总线传输方式传输距离有限，而且在下端设备较多时随着布线量的增加会使系统变得复杂化，一旦发生故障则难以查找和排除。

电力线载波PLC（Power Line Carrier）技术已成为电力网通信系统中的研究热点，它被看作是一种未来重要的现场设备总线通信技术，而且，此技术可以利用现有的电力线路作为数据传输载体，不需重新布线，投资成本低，在国外已广泛使用。利用低压输电线路组成数据通信网络是近年来迅速发展的新技术之一。但配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，仅限于单个变压器供电范围内的传送。另外，电力载波通讯方式受传输距离的影响较大，当距离较远时，信号受干扰较为严重。

GPRS是一种新型的分组数据传输方式，采用IP数据网络协议，通讯具有：实时性强；运营成本低；通讯速率高；建设成本少等优点，但需要一定的维护费用，而且存在信号盲区。这样便使得当前依靠单一方式通讯及其组网方式受到很大的制约；另外，作为智能电网建设中关键设备的传统控制与保护开关虽然具有智能化的特点，可根据实际情况采取相应的控制，但缺乏远程监控的功能。

发明内容：

1、发明目的：

本发明提出了一种结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关，其目的在于解决控制与保护开关在远程监控上的不足，从而实现控制、保护、远程监控的有机结合。

2、技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关，其特征在于：由以下模块构成：开关主体，采用E型电磁铁交流吸合直流低压保持方式或采用E型电磁铁配永久磁铁工作方式，交流吸合，永磁吸力保持方式；

主体控制器，用于实时采集开关主体工作状态和各种电信号，根据采集到的信息对线路进行实时控制，并随时接收控制室发来的远程控制信号，根据控制指令执行相关操作，将工作状态随时上传给控制室；

信号采集模块和信号接收模块，负责采集主体控制器的数据和传输控制命令；

GPRS无线通讯模块，用于采用虚拟IP技术，利用移动网络进行数据传输；

上位机监控系统，用于对采集到的数据进行分析和对远端开关参数在线设置。

所述信号采集模块和信号接收模块由电源电路、RS232接口、电力载波模块、中央处理单元构成。

所述上位机监控系统由用电量统计、参数设定、线路参数显示、开关状态监控功能模块组成。

信号采集模块和主体控制器采用一对一的连接方式或者一对多的连接方式。

3、优点及效果：

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明是一种结合电力载波技术与GPRS通讯技术的控制与保护开关，弥补了当前控制与保护开关在远程通讯方式上的不足，符合目前我国对智能电网的建设要求。其通讯方式弥补了现有单一载波通讯和GPRS通讯的缺点，使两种通讯方式有机结合，优势互补；可扩展性强，可根据具体用户的需求进行升级。

附图说明：

图1为本发明整体示意图；

图2为本发明上位机监控软件示意图；

图3为用电量统计功能示意图；

图4为信号采集模块和主体控制器采用一对多局域连接示意图；

图5为信号采集模块和主体控制器采用一对一局域连接示意图；

图6为电力载波模块采集及传输软件流程图；

图7为上位机发送命令软件流程图；

图8为数据采集模块和数据接收模块示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明加做进一步的说明：

一种结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关，其特征在于：如图1中所示，由开关主体1、主体控制器2、信号采集模块3、信号接收模块4、GPRS无线通讯模块5和上位机监控系统6构成。

开关主体1，采用E型电磁铁交流吸合直流低压保持方式或采用E型电磁铁配永久磁铁工作方式，交流吸合，永磁吸力保持方式，这两种设计方式可使开关主体1的功耗明显降低，符合当前节能环保要求。

主体控制器2，用于实时采集开关主体1工作状态和各种电信号，根据采集到的信息对线路进行实时控制，并随时接收控制室发来的远程控制信号，根据控制指令执行相关操作，将工作状态随时上传给控制室。

如图8所示，信号采集模块3和信号接收模块4由电源电路、RS232接口、电力载波模块、中央处理单元构成，负责采集主体控制器2的数据和传输控制命令。

GPRS无线通讯模块5，用于采用虚拟IP技术，利用移动网络进行数据传输。

如图2和图3中所示，上位机监控系统6由用电量统计、参数设定、线路参数显示、开关状态监控功能等模块组成，用于对采集到的数据进行分析和对远端开关参数在线设置。

如图4和图5中所示，信号采集模块3和主体控制器2之间可以采用一对一的连接方式或者一对多的连接方式。如果采用一个字节数据来表示地址，那么按照每个GPRS模块可带256个信号接收模块，每个信号采集模块可带256个主体控制器计算，此种组网方式可带负载能力较使用单一方式组网方式所带负载强。

为了在控制与保护开关主体1与信号采集模块3之间、信号接收模块4与GPRS无线通讯模块5之间、GPRS无线通讯模块5与上位机监控系统6之间建立良好的数据传输，需要制定通信协议，如表1及表2所示。

Figure 2010105663760100002DEST_PATH_IMAGE001

表1上位机与GPRS无线通讯模块5之间的通信协议

Figure 2010105663760100002DEST_PATH_IMAGE002

表2上位机与GPRS模块通信协议各字段含义

信号采集模块3和主体控制器2之间的通信协议与其连接方式有关，信号采集模块3和主体控制器2之间可以采用一对一的连接方式或者一对多的连接方式，如图4中所示为一对多连接方式，如图5中所示为一对一连接方式。

这里以一对多连接为例，在一对多连接时，由于信号采集模块3要采用轮寻的方式对N个用户（控制与保护开关）发送指令或采集数据，这样就需要在协议中除了与用户数据（命令）有关的字段外，还需另外添加一个与用户地址有关的字段以区分出到底是哪个用户发来的信息或者是要采集哪个用户的数据。除此之外，由于最上层的通信采用的是GPRS远程通讯，其中涉及到虚拟主机IP及虚拟主站IP，所以在设置用户地址时，还要至少采用两个字节以区分用户的VIP和RVIP。如需考虑加密问题，此时还需另外添加字节来存储用户密码。不过在用户与电力载波模块通信时，只需考虑其中的用户地址即可，至于虚拟主机IP技术及虚拟主站IP技术与现有技术相同，在此不再赘述。

由于一对一连接方式可以认为是一对多连接方式的一种特例，所以在地址设置，数据发送与读取方式上与一对多连接方式相同，在此不再赘述。

实施例：

如图1所示，开关主体1在主体控制器2的控制下进行线路的保护，当开关主体1所在线路发生短路、缺相、过载等故障时，主体控制器2通过控制开关主体1的励磁线圈进行相应保护，并将此时的故障信息通过RS232接口发送给上端的信号采集模块3，信号采集模块3通过电力载波的方式将此信号通过电力线路发送给信号接收模块4，最后由GPRS无线通讯模块5将信号接收模块4传来的信息通过中国移动GPRS网络发送到位于监控室的上位机，工作人员便可以通过图2中所示的上位机显示的开关状态知道远端线路的故障情况。工作人员发现某条线路的开关发生故障时，便可以采取相应的措施予以解决。另外，本发明还可以根据开关所在线路的不同设定不同的控制参数以满足不同需求。

本发明这种结合电力载波和GPRS无线通讯技术的新型控制与保护开关，具有智能断路器、智能接触器等电器的功能，同时结合电力载波技术和GPRS通讯技术、虚拟IP技术等先进技术于一身，符合当前智能电网要求，填补了该领域的空白。

Claims

1.一种结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关，其特征在于：由以下模块构成：开关主体（1），采用E型电磁铁交流吸合直流低压保持方式或采用E型电磁铁配永久磁铁工作方式，交流吸合，永磁吸力保持方式；

主体控制器（2），用于实时采集开关主体（1）工作状态和各种电信号，根据采集到的信息对线路进行实时控制，并随时接收控制室发来的远程控制信号，根据控制指令执行相关操作，将工作状态随时上传给控制室；

信号采集模块（3）和信号接收模块（4），负责采集主体控制器（2）的数据和传输控制命令；

GPRS无线通讯模块（5），用于采用虚拟IP技术，利用移动网络进行数据传输；

上位机监控系统（6），用于对采集到的数据进行分析和对远端开关参数在线设置。

2.根据权利要求1所述的结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关，其特征在于：所述信号采集模块（3）和信号接收模块（4）由电源电路、RS232接口、电力载波模块、中央处理单元构成。

3.根据权利要求1所述的结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关，其特征在于：所述上位机监控系统（6）由用电量统计、参数设定、线路参数显示、开关状态监控功能模块组成。

4.根据权利要求1、2或3所述的结合电力载波和GPRS通讯技术的控制与保护开关，其特征在于：信号采集模块（3）和主体控制器（2）采用一对一的连接方式或者一对多的连接方式。