CN104701980A - 一种gprs远程监控的智能型箱式变电站 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，箱式变电站中安装有智能控制终端，智能控制终端包括DSP模块，DSP模块连接电气测量参数转换输入模块、GPRS模块和用于采集开关状态位信号的开关控制专用模块；通过电气测量参数转换输入模块获取变电站的运行参数经GPRS网络无法发送至远程监控服务器，通过监控终端远程显示变电站的运行参数，监控终端并远程发送控制指令给箱式变电站的智能控制终端，控制变电站工作；利用GPRS无线通讯手段实现配电网箱式变电站远程智能化监控；并远程发送控制指令给箱式变电站的智能控制终端，控制变电站工作，确保变电站运行安全、可靠工作，满足电力低压配电网设备的智能化自动化发展的要求。

Description

一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站
技术领域
本发明属于电力设备，涉及一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站。
背景技术
随着科学技术的发展，实现中低压配电网设备的智能化自动化已成为电力系统发展的趋势。中低压配电网设备作为输配电系统的最后一个环节，其实现智能化自动化的程度与供用电的质量和可靠性密切相关。
箱式变电站是将电能直接分配给低压用户的重要电力设备，其运行数据既是配电网基础数据的重要组成部分，也是配用电管理工作的重要组成部分。因此，对箱式变电站运行参数、状态及开关等实现远方三遥控制的智能化监控系统的可行性技术方案，付诸实施，对于提高配电自动化水平和加强电能的需求侧管理来说，既有必要性，又有需求性，更具有一定的现实性适用意义，对配电智能化发展有着很好地促进作用。
目前，国内虽然有个别厂家开始研制智能型的箱式变电站，但是均没有成型的方案出现，基于GPRS无线通讯手段实现箱式变电站智能化远程监控系统的技术方案尚属空白。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，利用GPRS无线通讯手段实现配电网箱式变电站远程智能化监控。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，箱式变电站中安装有智能控制终端，所述智能控制终端包括DSP模块，与DSP模块连接的电气测量参数转换输入模块、GPRS模块和用于采集开关状态位信号的开关控制专用模块；通过电气测量参数转换输入模块获取变电站的运行参数，获取的运行参数通过GPRS模块经GPRS网络发送至远程监控服务器，远程监控服务器连接有多个监控终端，通过监控终端远程显示变电站的运行参数，监控终端并远程发送控制指令给箱式变电站的智能控制终端，控制变电站工作。
作为本发明的进一步优选方案，所述智能控制终端的DSP模块还连接有通讯输入模块和用于本地显示的显示模块；通讯输入模块包括485接口，通过485接口将智能型箱式变电站的各种数据参数送至DSP模块。
作为本发明的进一步优选方案，所述开关控制专用模块包括采集开关状态位信号的采样互感器、模数转换模块和数据处理单元。
作为本发明的进一步优选方案，所述电气测量参数转换输入模块包括采集智能型箱式变电站的电流、电压、功率、功率因数和开关状态位信息的采样互感器及模数转换器。
作为本发明的进一步优选方案，所述智能控制终端的DSP模块连接有RS-485模块，GPRS模块通过RS-485模块与DSP模块连接。
作为本发明的进一步优选方案，所述智能控制终端的DSP模块通过CAN总线模块与开关控制专用模块连接。
作为本发明的进一步优选方案，所述智能控制终端通过电气测量参数转换输入模块用于获取变电站的三相电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、四象限电能、环境温度。
作为本发明的进一步优选方案，监控终端远程发送控制指令给箱式变电站 的智能控制终端，包括合闸控制指令，跳闸控制指令，开关状态指示。
本发明具有以下优点：
(1)箱式变电站中安装有智能控制终端，智能控制终端包括GPRS模块，利用GPRS无线通讯手段实现配电网箱式变电站远程智能化监控；
(2)通过电气测量参数转换输入模块测量变电站的运行参数，实时监控变电站运行参数，并远程发送控制指令给箱式变电站的智能控制终端，控制变电站工作，确保变电站运行安全、可靠工作；
(3)智能化箱式变电站，不但通讯方便，不需要架设任何通讯线路和光缆，方便改造，而且操作便利，安全可靠；
(4)基于GPRS的箱式变电站通过远程监控，实施农村配电网箱变设备的自动调容和远方三遥控制手段，满足电力低压配电网设备的智能化自动化发展的要求。
附图说明
图1为本发明的系统总体结构图；
图2为本发明中箱变智能监控终端的逻辑框图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1为一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站的系统总体结构图，箱式变电站中安装有智能控制终端，该箱变智能监控终端的逻辑框图如图2所示，它是实现箱式变电站GPRS远程监控的主要部件，它安装在箱变内部，远程监控所需的数据采集与发送及操作命令接收均由该装置完成。
箱式变电站中安装有智能控制终端，所述智能控制终端包括DSP模块，与 DSP模块连接的电气测量参数转换输入模块、GPRS模块和用于采集开关状态位信号的开关控制专用模块；通过电气测量参数转换输入模块获取变电站的运行参数，获取的运行参数通过GPRS模块经GPRS网络无法发送至远程监控服务器，远程监控服务器连接有多个监控终端，通过监控终端远程显示变电站的运行参数，监控终端并远程发送控制指令给箱式变电站的智能控制终端，控制变电站工作。
进一步，所述智能控制终端的DSP模块还连接有通讯输入模块和用于本地显示的显示模块；通讯输入模块包括485接口，通过485接口将智能型箱式变电站的各种数据参数送至DSP模块；所述电气测量参数转换输入模块，包括智能型箱式变电站的电流、电压、功率、功率因数、开关状态位等采样互感器及模数转换器，其作用是收集远程监控的智能型箱式变电站各种参数。
进一步，所述智能控制终端的DSP模块连接有RS-485模块，GPRS模块通过RS-485模块与DSP模块连接；智能控制终端的DSP模块通过CAN总线模块与开关控制专用模块连接。
电气测量参数转换输入模块通过电压互感器(PT)和电流互感器(CT)对变压器一次和二次端的电气参数进行采集后定时发送给GPRS模块，GPRS模块再把数据发送到GPRS网中，上传到监控中心的远程监控服务器上。在变压器三相电力参数出现异常事件时主动上传报警信息，实现对箱式变电站运行状态的实时监测。同时，通过智能监控终端对箱变一次和二次端的所有开关进行远方遥控操作，每个开关按照485通讯进行寻址操作，并有开合状态位指示，实现箱变的远方三遥控制。
GPRS通信网络是监控中心与箱式变电站监测终端之间数据传输的桥梁。监控中心可以借助专线(ADSL)经由INTERNET进入GPRS网络，就可与现 场箱式变电站监测终端进行远程通信。通过GPRS网络使现场变压器的相关参数能够及时传送到监控中心计算机中。同时监控中心的查询命令或控制命令也可以通过GPRS网发送到GPRS模块，再由GPRS模块传送给相应的箱式变电站监测终端，对它们进行控制操作。
本发明的智能型箱式变电站基于GPRS箱式变电站远程监控系统实现，远程监控系统是以配电网低压配电系统为监控对象的GPRS公用网的无线远程监控系统。主要是为应用GPRS通信技术对变台低压端总回路电参数及各分回路通断情况进行远程采集、传输和故障诊断；实现及时报警、实时数据采集和实时负荷监控功能。主要目标为该系统在低压配电中的应用可以改变目前变台人工监控、变台数据测量不及时、故障处理时间长、效率低的缺点。可使低压配电管理更为完善，减轻维护人员工作量，提高电力运行维护管理效率。对于降低故障处理成本、缩短故障处理时间能起到积极的作用。
图2为GPRS远程监控智能箱式变电站的智能监控终端的逻辑框图。
智能监控终端装置是根据电力需求侧管理技术要求和配变负荷监控相关标准等设计、制造的一种新技术产品。它集数据采集、显示、存储、通讯等多功能于一体，并可通过后台软件将储存记录的数据以图表或报表的形式显示、打印和分析。其科技领先，功能强大、可靠性高，可广泛应用于配电自动化系统的监测。
其主要功能有：
⑴.基本测量参数：三相电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、四象限电能、环境温度等九类，三十多个参数。
⑵.基本控制参数：合闸控制指令，跳闸控制指令，开关状态指示；根据容量分别有四路、八路、十二路开关控制输出及工作电压、接点容量等参数。
⑶.额定技术参数：额定电压，额定电流，额定频率。
GPRS数据传输终端 
GPRS数据传输终端实现监控中心主站与监控终端的通讯。本系统中采用YN2010GRPS DTU。该DTU性能特点要求如下：
1.使用低功耗高性能的CPU做处理器，16位内部数据总线，128KBSRAM，512KBFLASH，可高速处理协议和大量数据；
2.支持全透明及帧格式数据传输；
3.支持TTU/FTU、TCP/IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP协议栈；
4.一个符合ISO7816-3IC卡标准的SIM卡座，支持符合GSM11.11和GSM11.10，规范SIM卡；
5.简化的接口设计，使用通用的232接口和简单的AT命令交互界面；
6.供了更方便的电源接口，即可使用外挂电源。又可从串口直接取电；
7.整机功耗小于3W；
8.完善了GPRS网络中所出现的假拨号，掉线自动重启，远程唤醒等功能；
9.支持远程控制及动态域名解析；
10.同时更具嵌入式系统要求，可提供内置式模块(不带外壳，可通过插针与嵌入式直接系统相连)。
11.同时还有软硬件双重看门狗，在DTU不能正常工作时，能够自动断电复位。
系统软件的编程
主站系统软件，包括数据库系统、电力系统模型、数据采集和传输。电力系统模型主要指电力系统设备对象化及网络拓扑；数据库系统分运行库、基础 库、标准库和历史库四部分；数据采集和传输就是将各种数据从不同的终端根据各种通讯协议采集过来，但并不进行处理，再通过网络分发给需要这些数据的系统。将采集过来的数据经过各种处理，通过GUI界面显示给用户(mapinfo配电地理信息系统)。
上位软件主要完成以下功能：箱变变压器SCADA系统变压器运行监控，箱变变压器异常情况监控，数据的分析、处理和存盘，箱变RTU的参数设置及状态显示。既能获得配电网运行的基本信息，又为功能扩充提供很好的基础。
自动抄表系统根据设定的时间自动抄录配电变压器和用户的电度数。并具有电表异常告警，跟踪抄表记录和操作记录等辅助功能。
用户购电量管理对于信誉比较差的用户，通过系统对它进行先购电后供电，并在使用电量达到某些比例时进行警告。
线损管理主要是台区线损管理和线路线损管理。
箱变配电设备管理主要是箱变配电线路和箱变配电变压器等设备的管理。
远程操作终端可以远方读取或者设置终端的参数，如变压器的整定参数等。可设置开关合闸，开关分闸。可读取或设置VQC参数。
采集谐波数据通过系统能够采集用户的各次谐波含量。
用户窃电管理增加用户电量与功率转换为电量的比较，通过设置比例系数，来进行警告，比如当有功功率产生而电量不动时，则产生警告。
该种智能化箱式变电站，功能全面，交互性好。可对采集进来的数据进行实时、正确的处理，对故障做出立即响应和报警。而且，友好的界面操作系统，强大的数据库管理系统与网络控制，可以使工作人员通过远程控制，方便、正确地对箱变实施监控和管理，进行及时分析，做出快速反应。GPRS技术有着 其他通信方式不可比拟的优越性，将其应用于箱变监测，可准确及时获取更完整的配电网运行数据。这不仅有利于箱变运行的安全性、经济性、可靠性等管理，而且为配电网的运行及性能指标的监视控制、供电方案优化等管理工作提供了有效的技术手段。
本发明的智能化箱式变电站，不但通讯方便，不需要去架设任何通讯线路和光缆，而且能够实现智能化远程监控，操作便利，安全可靠。该项技术方案的探讨有效填补了目前国内在利用GPRS无线通讯手段实现箱式变电站智能化远程监控系统技术方案方面的技术空白。
在箱式变电站智能化监控系统的通信中，可以采用数传电台、GSM短消息、光纤接入等方式。数传电台的优势是除了每年的频点费以外，平时运行无需额外费用，缺点是受地形、气候的影响较大，造成系统的可靠性、实时性较差，无法主动上报。GSM短消息方式可以实现主动上报，缺点是按条收费，运行费用高，而且在节假日短消息中心服务器繁忙时延时相当长。光纤通信稳定可靠，但是施工成本投入太大、扩展性差、光纤及设备等的维护方面很不方便。而GPRS通信则避免了以上问题。
从根本上提高了箱式变电站的安全性、合理性、可靠性和科学性，方便了电力部门及时掌握用户的用电负荷及远方三遥控制等情况，为今后进行箱式变电站智能化远程监控系统改造等工作奠基了良好的技术基础。
本发明优点如下：
(1).利用GPRS无线通讯手段实现箱式变电站远程智能化监控，以配电网低压配电系统为监控对象的GPRS公用网的无线远程监控系统。主要为应用GPRS通信技术对变台低压端总回路电参数及各分回路通断情况进行远程采 集、传输和故障诊断；实现及时报警、实时数据采集和实时负荷监控功能等。
(2).为使箱式变电站智能化监控系统内的所有操作人员形成相互制约的监督机制，按照职责权限分别设置超级管理员、管理员、查询人员、操作人员、复核人员、审批人员、许可人员等，按照配电设备操作票上的要求及电力“五防”的要求分别赋予不同的操作权限。在塔字型售电系统权限管理体系的基础上，必须将每个人员的名称、身份、口令、密码等个人信息和操作信息等全部记录在自己的操作记录上，人与人之间形成互相监督制约机制也就是等于操作者之间形成互相监督制约的安全机制，同时将每个操作人员的个人信息及操作记录等在后台数据库上进行资料备份，从而保证了安全的监督制约机制。
(3).基于GPRS可调容的箱变远程监控系统，通过GPRS网络使现场箱变的相关参数能够及时传送到监控中心计算机中。同时监控中心的查询命令或控制命令也可以通过GPRS网发送到GPRS模块，再由GPRS模块传送给相应的可调容箱变监测终端，对它们进行控制和调容操作等，由该GPRS可调容箱变远程监控系统对所控制的调容箱变进行远方检测控制，实施农村配电网自动调容技术的三遥控制手段，以及实施查询，统计和管理手段。

Claims (8)

1.一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，其特征在于：箱式变电站中安装有智能控制终端，所述智能控制终端包括DSP模块，与DSP模块连接的电气测量参数转换输入模块、GPRS模块和用于采集开关状态位信号的开关控制专用模块；通过电气测量参数转换输入模块获取变电站的运行参数，获取的运行参数通过GPRS模块经GPRS网络发送至远程监控服务器，远程监控服务器连接有多个监控终端，通过监控终端远程显示变电站的运行参数，监控终端并远程发送控制指令给箱式变电站的智能控制终端，控制变电站工作。
2.根据权利要求1所述的一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，其特征在于：所述智能控制终端的DSP模块还连接有通讯输入模块和用于本地显示的显示模块；通讯输入模块包括485接口，通过485接口将智能型箱式变电站的各种数据参数送至DSP模块。
3.根据权利要求1所述的一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，其特征在于：所述开关控制专用模块包括采集开关状态位信号的采样互感器、模数转换模块和数据处理单元。
4.根据权利要求1所述的一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，其特征在于：所述电气测量参数转换输入模块包括采集智能型箱式变电站的电流、电压、功率、功率因数和开关状态位信息的采样互感器及模数转换器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，其特征在于：所述智能控制终端的DSP模块连接有RS-485模块，GPRS模块通过RS-485模块与DSP模块连接。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，其特征在于：所述智能控制终端的DSP模块通过CAN总线模块与开关控制专用模块连接。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，其特征在于：所述智能控制终端通过电气测量参数转换输入模块用于获取变电站的三相电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、四象限电能、环境温度。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种GPRS远程监控的智能型箱式变电站，其特征在于：监控终端远程发送控制指令给箱式变电站的智能控制终端，包括合闸控制指令，跳闸控制指令，开关状态指示。
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