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1 配网通信系统的要求
配网自动化系统就是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的系统。通信系统是配网自动化系统中的重要系统。配网自动化系统要通过可靠的通信手段,将控制中心(主站)的控制命令下发到各执行机构或远方终端,同时将远方监控单元(RTU、DTU、TTU、FTU等)所采集的各种信息上传至控制中心(主站)。通信系统的好坏很大程度上决定了配网自动化系统的优劣。为满足配网自动化的要求,通信系统必须满足以下要求:
(1)通信的可靠性。(2)通信的实时性。(3)通信的双向性。还要考虑通信系统的建设费用、系统的可扩充性、使用和维护的方便性。
随着GPRS无线通信技术的发展,为配网自动化的通信系统提供了新的解决方案。
2 GPRS系统概述及特点
GPRS 是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称,是在现有GSM系统上发展出来的一种高效、低成本的移动数据通信业务。GPRS系统具有以下特点:
(1)永远在线。(2)高速传输。(3)组网简单、迅速、灵活。(4)按流量计费。
3 GPRS无线通讯系统的组成
GPRS无线通讯系统由远程终端、数据传输网络、监测中心三部分组成。
(1)远程终端:
远程终端位于配电网联络、分段开关等设备位置,通过RS-232/422/485接口直接连接到开关上,实现对开关参数的采集、存储、预处理,经过TCP/IP协议封装加密后,通过内嵌式GPRS模块将数据发送到GPRS网络最近的BSS移动基站,通过GPRS网络传送至监控中心,实现设备和监控中心系统的实时在线连接。同时,远程终端还可将监测中心发送的遥控指令传给开关控制模块,对开关进行控制操作。
(2)数据传输网络:
远程终端采集的数据经处理打包后转换成在公网数据传送的格式,通过GPRS无线数据网络进行传输。GPRS网络通过SGSN(Serving GPRS Support Node GPRS服务支持节点)、GGSN(Gate GPRS Support Node GPRS网关支持节点)设备与GPRS运营商路由器连接。GPRS运营商路由器与监控中心通过DDN数字数据网专线连接。
(3)监测中心
监控中心服务器申请配置固定IP地址,采用GPRS运营商提供的DDN专线,与GPRS网络相连。数据传输到监控中心后对接收的数据进行还原处理。
4 GPRS可以满足配网自动化的要求
根据配网自动化对通信系统的要求,下面从通信的可靠性、实时性、双向性讨论GPRS无线通信方式是否能满足配网自动化的要求。
(1)通信的可靠性。
目前,GPRS无线通信方式已在电力系统中大量应用,如配电变压器综合测试系统、负控系统。大量的实践表明,GPRS无线通信方式的可靠性完全能满足可靠性的要求。
(2)通信的实时性和双向性
GPRS网络接入速度快,支持中、高速率数据传输,可提供9.05—171.2kbit/s的数据传输速率(每用户),能在0.5 —1秒之内恢复数据的重新传输。 二、配网中TMR的应用
电网电能量目前基本采用人工读表、现场读表及部分远方拨号等传统方式采集,然后人工汇总、统计、分析、计算,效率低,不便存储、分析、应用,用电、计划、生产等部门所需的各种电量数据不完整、不及时,给各级领导和部门的分析和决策造成困惑。
建成电网电能量计量计费系统(TMR)后,可实现如下转变:
1、统一电网电能量的采集,保证全网电能量数据同源一致,避免重复投资和交叉管理。
2、电能量全过程自动采集、处理、存储、输出,减轻了用电、计量、计划、调度、负控等部门的劳动强度,为各级领导、部门提供及时、准确的服务(网上监测、查询)。
3、用电异常监测:可实时监测电能表的运行状况,通过综合分析处理,可实现用电异常告警(防窃电)。
4、可完成电量数据的分析:可按不同费率不同时段完成各类电能量的计量计费。
三、胜利油田滨南TMR系统两种方案的比较
滨南电力于2000年实行专业化管理,出口线路现归滨南采油厂维护管理。滨南配网计费系统(以下简称TMR)最早建立于2002年。当时为了采集线路出口电量,采用电能采集器采集变电所所有线路的电表电量,电台传输方式。分别在变电所安装东营万达厂家电表和东方电能采集器,电流取自线路所装断路器,一部分电表由于断路器的PT损坏造成电表读数不正确;电压取自变电所出口所装的一个三相五柱PT,另一部分电表由于变电所线路所属不同的母线,电压电流相序问题而导致电表没有读数。
1、方案的提出
为了进一步完善TMR系统,实时监控变电所出口电量,对配网TMR系统做如下方案:
方案一:在各条线路出口安装高压计量。高压计量由组合PT,电能表,通讯模块三部分组成。
主要原理:由通讯模块采集电能表数据向配网TMR系统发送数据。
估计发生费用:线路条数(65)*高压计量单价(1.5万元)=97.5万元
安装示意图如下
主要原理:由电能表计量每条线路开关的PT、CT,再由电能采集器采集电能表数据向配网TMR系统进行转发。
估计发生费用:变电所数(12)*采集器单价(4万元)+电能表(0.4万元)*线路总数(65)=74万元
三相五柱PT8台*单价(0.6万元)=4.8万元
总计78.8万元
安装示意图如下:
2、两个方案的比较
(1)调试工作:使用的电能采集器的电表需要与线路出口开关的PT以及CT有直接联系。并且关系到变电所相序问题以及CT精度问题,所以方案二的调试工作难度大。
(2)故障处理:方案一由于每条线路安装高压计量,不可避免的造成事故率的上升(组合PT的烧坏等),但是由于高压计量组成简单,能够比方案二更快的对故障进行处理,且其它的非故障线路的电表数据传输不受影响。
(3)数据准确性:方案二中由于线路出口开关老化,不能保证计量CT的准确性。并且,由于电表是由采集器统一采集,大大增加了数据的误码率。该方案最大的问题在于一旦出现问题一个变电所的所有线路的电能都无法采集。
(4)可靠性比较:方案二由于涉及采集器通讯、电能表接线以及线路开关接线等多方面技术,降低了正常运行的可靠性。而安装高压计量,比较直观简单,一条线路出现问题,其它非故障线路不受影响,运行可靠性大大增加。
(5)费用比较:根据上面所计算费用情况,安装高压计量的费用与安装采集器的费用相对要多。
四、结论及建议
通过以上分析认为,线路出口安装高压计量是简单可行的,数据传输和数据准确率也得到保证,所以建议在各线路出口安装高压计量。
参考文献:
配网自动化系统利用GPRS技术进行通讯的探讨 作者吕永东刘颂菊陈建民
浅谈电网电能量计量计费系统(TMR)的应用