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电网低压配电远程自动监控系统

--电网低压配电远程自动监控系统

供稿:工控网 2011/7/21 10:37:00

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  • 关键词: GPRS模块 无线网络 低压配电
  • 摘要:对配电网中位置分散,结构复杂、管理手段落后的问题,开发了分布式的配电远程智能监控系统。采用基于Rallonal统一过程软件开发过程的UML(unifLED Modeling Language)建模方法,利用RS485、GPRS无线网络通信、RS232接口等技术,系统集中数据管理,分层、分布监测控制,实现了配电变压器参数的远程监控和对突发事件的发短信功能。现场使用表明系统组建网方便,自动化程度高,运行安全可靠、优质经济,有较高的推广价值。

0 引言

  长期以来,供电企业要实时掌握分布在不同地点的台区的负荷及工作状态数据是电力供应部门需解决而又得不到切实解决的问题。对台区运行数据,传统的手工抄表,费时,费力,准确性和实时性得不到可靠的保障,手工抄表更不能解决数据的实时性问题。在电力行业信息化过程之中,台区的负荷及工作状态数据的自动化抄送具有非常重大的意义,因为台区的负荷及工作状态数据是电网安全运行的基础,台区运行数据是电力行业销售过程中的最原始的数据,数据的准确度和及时性,直接影响了行业内部其它信息化水平。

  本文利用移动GPRS模块的无线网络功能,开发配电台区的实时监控系统,可很好地解决对配电变压器的远程监控及各种电参数的采集、运转、存储、调用等问题。当发生故障或出现异常时,迅速发短信给责任人报警,以便及时让责任人处理故障,可以减少停电时间,及时恢复正常供电。在正常供电时,根据数据采集器采集的电压、电流、功率、电能等各项参数,可以及时调整或平衡配变的负载,降低线损,优化网络的运行,改善供电质量。另外,低压配电实时监控系统还具有防窃电功能,有效防止窃电行为发生,提高了监控的及时性和准确性。

  1 电网配电UML监控的结构

  UML易于表达且功能强大,适用于许多不同系统的开发,如Web应用程序、信息管理系统、实时系统、分布式系统、监控系统等。现以低压配电网实时监控系统为实例,采用基于RUP软件开发过程的UML建模方法,分别绘制用例图、顺序图和类图等UML图形对电网低压配电监控系统进行建模。

  1.1监控系统构成

  由下位机与上位机系统组成,下位机系统负责命令的交互、数据的采集、数据的传输和实时监控,上位机系统负责命令的交互、数据的传输、和数据的处理以及自动生成报表。数据采集器与GPRS通讯模块通讯接口通过RS232总线,控制GPRS模块的接收命令或发送数据。系统结构如图1所示。


图1系统结构图.

  当数据采集器接收到终端主机要求采集命令后,采集多功能表的数据,进行数据处理并存储数据,通过GPRS通讯模块发送到供电所终端主机上;终端主机实时接收数据采集器传送的各种数据并分析。数据管理软件对本地数据库进行数据记录管理,通过人机交互界面管理所有辖区内的多功能表的历史信息及自动生成报表等工作。一旦发生报警,报警数据将主动上传供电所终端,同时以通过GPRS网络短信形式发送到指定责任人手机上。

  1.2系统的用例设计

  用例图表示一个系统对于系统外部的交互者的功能,用例是系统提供的高级功能块,监控系统的执行者主要包括操作员和管理员以及下位机的数据采集终端部分,操作员和管理员的操作权限不一样¨J。根据用户需求设计系统用例如下:①系统登录;②系统工具(记录操作人员及进出系统的时间以及对每个台区进行校时,设定数据采集时需查看的当前实时数据和采集历史数据);③台帐管理(对每个台区台变信息进行增加、删除、修改及查看所有台区的台变信息);④数据采集:⑤数据查询(对已采集的历史数据用曲线图或表格的形式显示):

  ⑥报表打印(对已采集的历史数据可自动生成单个台变或综合的日、月、季、年报表);⑦系统维护(管理操作员和管理员信息)⑧系统管理(注销、锁定系统,修改密码)。系统的用例图如图2。


图2系统的用例图.

  2数据采集器

  数据采集器实现多功能表的数据采集和对上位机终端数据的传输,采用双串口的单片机,可实现同时与多功能表和无线GPRS模块通讯。该电路由单片机W77E58B、数据存储模块、串行通讯接口、看门狗电路、硬件时钟模块、人机界面模块,扩展接口8255等部分组成。硬件框图如图3。


图3数据采集器.

  数据采集包括当前数据采集,一个星期的历史数据采集,校时功能,停电、全失压、失电以及撤消命令事件处理功能等。扩展接口8255可进行事件报警、远程通讯、备用电源、工作指示等作用。多功能电能表采用的是河南许继集团的产品,具有可编程测量、显示、数字通讯和电能脉冲变送输出等功能的多功能智能电表,能够完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输,实现LED现场显示和远程RS.485数字接口通讯,数据采集顺序如图4。


图4数据采集顺序图.

  3 GPRS通讯模块

  采用的是天工实验室研制的M300A型GPRS模块,它是一款完全透明的GPRS无线调制解调器,模块提供灵活透明的数据传输、内嵌TCP/IP协议、动态IP地址管理等功能。对于GPRS模块可以采用超级终端对包括通讯波特率设置、接入网关设置、移动终端类别设置。由于GPRS是基于IP协议的,数据包在主机与GPRS服务器群中间的传输使用IP的分组,一般采用PPP协议进行GPRS数据传送,通过RS232串口和AT命令集来控制GPRS模块完成控制接收与数据发送。

  (1)数据包数据格式.

  120个字节的一天一个数据包内容:月,日,U∞“,U锄in,Ua,Um,UbrIlin,Ub,UcM,UcIIlin,Uc,I删,IaIIlin,1a,lb眦,lbIIlin,lb,eⅢ,Iclnin,Ic,A相正常运行时I'日q(min),A相超上限运行时间,A相超下限运行时间,B相正常运行时间(rain),B相超上限运行时间,B相超下限运行时间, C相正常运行时间(min),C相超上限运行时间,C相超下限运行时间,三相有功最大需量(kW),月日时分有功最大需量产生时间,三相无功最大需量(kvar),月日时分无功最大需量产生时间,费率1有功电能(kWh),费率2有功电能,费率3有功电能,费率4有功电能,费率1无功电能(kvarh),费率2无功电能,费率3无功电能,费率4无功电能。

  (2)事件记录与短信息功能.

  GPRS通讯模块接通电源后,就拥有了一个动态m地址,它主动向监控中心发出连接申请,监控中心为其建立连接,数据转接单元通过串口送给GPRS模块的数据就被发送到监控中心,实现终端主机与采集器实时通讯连接。发生事故时的短信内容见表1。

表1短信内容与事故的对应关系.


  4系统功能及应用

  4.1系统主要功能

  软件包括下位机应用软件和上位机终端应用软件,终端软件在Delphi7.0与SQL SERVER数据库方式上构建而成。

  (1)远程电量抄收,可以采集多功能表的实时数据和冻结数据,包括有功和无功总电能、有功最大需量及发生时间、有功峰、平、谷电量,以及三相电压、电流等,并可实时监控电能表的现场运行状态[41。

  (2)故障自动上传报警和短信通知功能。当失压、失流、断相、电池欠压和逆相序等情况时立即主动上报给主站,并同时通过发送短信的及时通知管理人员。

  (3)可随时查询电能表异常情况记录,设定操作权限,如用户登录、抄收、档案管理,参数设定、修改等。对抄收的电能表数据进行统计分析,生成查询报表、电量和需量曲线,打印抄收报表及各类分析图表。

  (4)通过安装控制装置,可以实现远程断电,记录停电及恢复时间,计算供电可靠率。

  4.2系统主要特点

  (1)实时通信。通过GPRS网络,管理中心可以实时抄收电能表的数据,通过数据分析,可以及时发现终端设备的异常运行并做出相应处理。

  (2)适用范围广。由于GMS网络覆盖范围广,开通GPRS业务的地区越来越多,上网方便,基于GPRS的数据采集系统在各种地理条件恶劣的地区也可以开通。

  (3)GPRS监控系统通信速度快,可靠性高,运行费用低,通<

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