CN202455164U - 基于gprs+短距离无线通信的小水电调压及监测系统 - Google Patents

基于gprs+短距离无线通信的小水电调压及监测系统 Download PDF

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刘友仁
詹涛
陈善基
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Abstract

一种基于GPRS+短距离无线通信的小水电调压及监测系统，该系统由管理部门前置机系统（1）和远方终端系统（2）两部分组成。所述管理部门前置机系统由前置采集计算机（13）、服务器（12）、调度员工作站（11）组成；调度员工作站（11）的工作计算机连接服务器（12），服务器（12）连接前置采集计算机（13）。所述远方终端系统（2）由无线中继站（21）、nRTU（22）和多功能电能表（23）组成；无线中继站（21）安装在用户终端，nRTU（22）通过RS-485接口与多功能电能表（23）相连接。本实用新型解决了地处边远山区的小水电厂的数据通信问题。适用于上网小水电站多的县级供电公司。

Description

基于GPRS+短距离无线通信的小水电调压及监测系统
技术领域    
    本实用新型涉及一种基于GPRS+短距离无线通信的小水电调压及监测系统，属电力系统小水电技术领域。
背景技术    
水电是绿色的可再生能源，生态效益明显，它以多、小、灵的特点遍布于全国，特别是中西部地区、老少边穷地区。当地有了中小水电的带动，社会经济发展和人民生活都发生了很大变化。
中小水电既是水利工作的重要组成部分，也是电力工业的必要补充，既是农村能源工程，又是农村、农业基础设施工程和扶贫开发性工程，也是生态建设工程。但是，中小水电又有其自身的缺点，中小水电站大多调节性能差，受季节影响大，单站装机容量较小、点多、面广、分散的个体独立性，径流引水式发电丰枯不均的自然制约性，投资主体的民营性等等因素造成其电力质量不达标，以致以经常出现在丰水期电压过高，在枯水期电压过低的“翘翘板”现象。随着农村用电负荷的加大，对用电质量的要求在日益提高，使得对中小水电站实施有效的调节、调度，提高电能质量成为迫在眉睫的工作。因此研制一套小水电电压调整及监测系统是非常有必要的。去年，国网公司已经明确提出要对农村小水电产生的电压“翘翘板”现象进行治理。
    但长期以来，由于小水电站建设的特殊性，从来就没有一种有效且实时的调度监控手段，小水电站的运行几乎处以“自由”状态。尽管多数县供电公司安装了县调自动化系统，但不能监控到区域内的小水电站的运行情况，更不能对小水电部所挂线路实施调压。原因是许多地处偏远山区的小水电站，既无GPRS/CDMA信号，又不可能单独架设光缆，数据传输无法实现。本实用新型专利提出一种基于GPRS+短距离无线通信的小水电电压调整及监测系统。
发明内容    
本实用新型的目的是，针对小水电存在没有一种有效且实时的调度监控手段的问题，本实用新型公开一种短距离无线通信的小水电调压及监测系统。
本实用新型的技术方案是，基于GPRS+短距离无线通信的小水电调压及监测系统由管理部门前置机系统1和远方终端系统2两部分组成；
所述管理部门前置机系统由前置采集计算机13、服务器12、调度员工作站11组成；所述调度员工作站11的工作计算机连接服务器12，服务器12连接前置采集计算机13，前置采集计算机13与外网16相联。
所述远方终端系统2由无线中继站21、nRTU（远方数据传输单元）22和多功能电能表23组成；
所述无线中继站21安装在用户终端，由GPRS模块、短距离无线通信模块和太阳能供电电池组成，用于无线数据中继传输。GPRS模块与短距离无线通信模块并联连接，太阳能供电电池组向GPRS模块和短距离无线通信模块提供工作电压。
所述nRTU22用于采集多功能电能表中的各种所需数据，是实现遥控、遥信、遥测、遥调及通信协议转换的远方数据传输装置，nRTU通过RS-485接口与多功能电能表23相连接。
所述多功能电能表是用于计量用户发（用）电量并能够测量瞬时正负有功功率、瞬时正负无功功率、三相电压、三相电量、三相功率因素、正负有功电度、正负有功电度等参数的计量设备。
所述前置采集计算机是本系统采集现场各终端数据的计算机；所述服务器是用于存储已经采集的数据及参数设置的计算机；所述调度员工作站是用于调度员调看现场数据的计算机；外网是指intnet网。
所述无线中继站是用于当用户终端安装处无GPRS信号时，采用的无线数据中继装置；所述nRTU是用于采集多功能电能表中的各种所需数据，实现遥控、遥信、遥测、遥调及通信协议转换的远方数据传输装置；
本实用新型与现有技术相比的有益效果是，解决了地处边远山区的小水电厂的数据通信问题。小水电厂通常建设在山沟，由于高山的阻挡，GPRS信号往往不能到达设备安装地，但附近的山顶还是有GPRS信号。本系统通过GPRS+短距离无线通信的方法，使数据在“无线中继站”处接力，从而解决了数据通信问题。本实用新型实现了遥控、遥信、遥测、遥调。
本实用新型适用于上网小水电站多的县级供电公司。
附图说明    
图1为本实用新型短距离无线通信的小水电电压调整及监测系统结构示意图；
图中图号：1是管理部门前置机系统；2是远方终端系统；11是调度员工作站；12是服务器；13是前置采集计算机；14是键盘；15是鼠标；16是外网；21是无线中继站；22是nRTU；23是多功能电能表。
具体实施方式
本实用新型实施例基于GPRS+短距离无线通信的小水电调压及监测系统结构如图1所示。
本实施例基于GPRS+短距离无线通信的小水电调压及监测系统由管理部门前置机系统1和远方终端系统2组成。所述管理部门前置机系统包括：前置采集计算机13、服务器12、调度员工作站11；所述调度员工作站11的工作计算机连接服务器12，服务器12连接前置采集计算机13，前置采集计算机13与外网16相联。
所述远方终端系统2由无线中继站21、nRTU22和多功能电能表23组成；无线中继站21安装在用户终端，由GPRS模块、短距离无线通信模块和太阳能供电电池组成，用于无线数据中继传输；nRTU用于采集多功能电能表中的各种所需数据，实现遥控、遥信、遥测、遥调及通信协议转换的远方数据传输装置，nRTU通过RS-485接口与多功能电能表23相连接。
当系统中的多功能电能表23正常运行时，已经实时地算出了本系统所需的电气参数（有功功率P、无功功率Q、功率因素F、电压U、电流I等）。nRTU22按DL/T-645协议定时采集多功能电能表23中的上述数据，并连带时钟参数存储在nRTU22的存储器中。系统中的前置采集计算机13每隔一定时间，启动循环数据采集程序。采集命令通过外网16，发向每个nRTU22，读取已经存储的有功功率P、无功功率Q、功率因素F、电压U、电流I等数据。由于采用了nRTU22装置，其通信协议转换功能使系统采集一个电厂或线路的数据所花费的时间变得非常短，正常情况下，系统可以接带几百个nRTU。
所有采集到的数据及系统设置参数全部存放在服务器12中。
调度员工作站11在数据服务器12中获取各种数据，并进行各种计算，实现各种功能。
本实施例系统的主要功能如下：
1、远程自动抄表功能：
（1）在设定的周期和时间内自动召测有关数据项。
（2）整点（或15分钟、可自定义设置）巡测时将终端读表失败标志及时间召回，计入次日故障统计。
2、电能表运行监测：
    将每日所抄录的电能表内的“断相”、“逆相序”等信息及发生时间进行统计，形成相应报表存储备查，并主动报警。
3、电压监测：
（1）统计、记录电压越上限月累计时间、越下限月累计时间、监测总时间、最大电压及发生时间、最小电压及发生时间、平均电压、日、月电压合格率、失压时间、过压时间。
（2）计算电压合格率（%）＝[(运行总时间－偏高时间－偏低时间）/运行总时间]×100%。
（3）形成各监测点的24小时电压波动曲线。
4、遥测功能：
    遥测具体数据信息：Ｐ、Ｑ、Ｕ、Ｉ、F、周波、正负有功电度、正负无功电度，并形成各监测点的Ｐ、Ｑ、Ｕ、Ｉ、F曲线图。
5、遥控功能：
    本系统所选的nRTU具有4个遥控输出，可以对它实施单路或多路遥控操作。动作的形式有永久断开、闭合，瞬时断开、闭合。
6、遥信功能：
    本系统所选的nRTU具有8个遥信输入，最多可以8路非带电的空接点输入。如发电机的开、停机信号，开关的状态信号等。
7、潮流计算及电压调整：
系统通过在所有的小水电站关口表、线路的某些关键负荷点和变电站的10kV或35kV母线处设置测点，用GPRS/CDMA+短距离无线作为通信媒介，用数据采集计算机采集数据，利用动态潮流计算原理，根据给定的运行条件和系统接线情况，确定电力系统各节点电压、各支路功率和功率损耗，对全县上网小水电站所涉及的10kV或35kV母线所带线路进行计算，结合专家系统，实时给出系统当前的电压调节方法，通过语音或屏幕文字的方式，对调度员给出电压调整的指导意见。调节各小水电站的无功出率（励磁）、线路的无功补偿装置或变电站的有载调压分接头，达到优化调度的目的，提高系统的经济效益。
8、基本应用功能：
（1）可分层分级管理，设置不同用户的应用功能权限和数据操作、访问权限，具体设置障碍管理。实现权限管理的两维（功能和数据）控制。
（2）系统运行工况管理。包括：通讯状况、定时任务执行状况、终端运行工况。

Claims (2)

1.一种基于GPRS+短距离无线通信的小水电调压及监测系统，其特征在于，所述系统由管理部门前置机系统（1）和远方终端系统（2）两部分组成；
所述管理部门前置机系统由前置采集计算机（13）、服务器（12）、调度员工作站（11）组成；所述调度员工作站（11）的工作计算机连接服务器（12），服务器（12）连接前置采集计算机（13），前置采集计算机（13）与外网（16）相联；
所述远方终端系统（2）由无线中继站（21）、nRTU（22）和多功能电能表（23）组成；无线中继站（21）安装在用户终端，nRTU（22）用于采集多功能电能表（23）中的各种所需数据，是实现遥控、遥信、遥测、遥调及通信协议转换的远方数据传输装置，nRTU（22）通过RS-485接口与多功能电能表（23）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于GPRS+短距离无线通信的小水电调压及监测系统，其特征在于，所述无线中继站（21）由GPRS模块、短距离无线通信模块和太阳能供电电池组成，GPRS模块与短距离无线通信模块并联连接，太阳能供电电池组向GPRS模块和短距离无线通信模块提供工作电压。
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