基于GPRS通信技术的电力变压器监测管理系统

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２８卷第２期　黑龙江电力　２００６年４月　基于ＧＰＲＳ通信技术的电力变压器监测管理系统　王彤，钱巍　（齐齐哈尔电业局，黑龙江齐齐哈尔１６１００５）　摘要：论述了台区监测系统的用户管理范围、管理需求。在阐述ＧＰＲＳ网络通信系统的基本概念及其原理的　基础上，对台区监测系统的工作过程及其功能等进行了说明，对后继的实施起指导性作用。　关键词：ＧＰＲＳ网络通信；电力变压器；台区监测　中图分类号：ＴＭ７６４．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２—１６６３（２００６）０２—０１３９一ｏ４　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＰＲＳ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＷＡＮＧ　Ｔｏｎｇ，ＱＩＡＮ　Ｗｅｉ　（Ｑｉｑｉｈａｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｑｉｑｉｈａｒ　１６１００５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｕｓｅｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｃｏｐｅ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｄｅｍａｎｄｓ　ｏｆ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｒｅａｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓ－　ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｒｅａｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａｎａｌｙ—　ｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｓｔ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ＧＰＲＳ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ａ　ｕｓｅｆｕｌ　ｒｅｆ－　ｅｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＧＰＲＳ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｍｏｎｉｔｏｒ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｒｅａｓ　１　ＧＰＲＳ电力变压器监测管理系统　目前很多供电企业对于台区的运行状况尚未　实现实时监测和故障瞬时报警，变台表抄收依然　损计算条理更清晰，供配电责任更分明，这样，管　理能够做到有的放矢。ＧＰＲＳ变台监测系统安装　采用人工方式，其准确性和实时性差，不能适应现　代化管理要求，线损计算比较粗放。随着现代科　技进步及电力体制改革的深入，台区的自动化运　行与管理已是大势所趋。ＧＰＲＳ变台监测管理系　统是根据供电系统在变台管理方面的需求所研　调试方使，运行费用低，适合供电系统使用，有限　的投资会得到较大的经济效益和社会效益。　多功能电能表能够记录大量的用电信息（如　电量、功率、需量、电压、电流等），目前被电力系　统广泛应用到电力系统的大用户和配电变台。　ＧＰＲＳ变台监测管理系统内部嵌人了ＤＬ／Ｔ６４５多　功能电能表通信规约，实现了对多功能电能表实　时、准确的抄收，并通过ＧＰＲＳ网络快速、可靠地　将用电信息及时、准确地传输到电力局相关部门；　再以此为基础进行线损分析和用户管理，无疑会　大大提高电力相关部门的工作效率，促进其管　理现代化。　发。它的应用既能解决配电管理现代化方面基础　数据的实时获取问题，又能实现营业管理自动化　抄表、线损分析的功能，同时对于防窃电提供了很　好的依据。该系统的应用可以实现供电部门在营　配管理上综合治理，责任界限分明；也可以为“营　销系统”和“供电ＭＩＳ系统”提供数据库接１：３，实　现数据共享。它的数据来源于真实的现场，以实　时的变压器台区电流、电压、电能数据为基础，可　２　基本概念　ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｒａｄｉｏ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）：是通用　以在任意时间计算日线损、周线损、月线损，使线　收稿日期：２ｏ０５—０５－０８。　分组无线业务的简称，是一种基于ＧＳＭ系统的无　作者简介：王彤（１９７１一），男，哈尔演工业大学管理学院工业工程专业在读硕士研究生，工程师。　一１３９—　维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖｏ１．２８．Ｎｏ．２　Ｈｅｉｔｏｎｇｉｉａｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ａｐｒ．２００６　限分组交换技术，提供端到端的、广域的无线ＩＰ　连接。　络通信、电气自动化控制、数据库等技术于一体，　为电力系统用户变台的实时监控提供了很好的技　术手段。　ＧＰＲＳ网络：ＧＰＲＳ技术属于分组型数据业　务，有“永远在线”之称，完美地实现了ＧＳＭ与Ｉｎ—　ｔｅｍｅｔ的结合。ＧＰＲＳ网首先是一个ＩＰ（Ｉｎｔｅｍｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏ１）网，也可以看作是一个独立的数据通信　网，它是ＧＳＭ的一部分，并可以实现高速无线网　与多功能电能表连接的ＧＰＲＳ变台监控器采　用先进的微电子技术，内部采用高速低功耗的ｌ６　位微控制器，高精度实时时钟和大容量的非易失　存储器，在实现ＧＰＲＳ透明数据传输的基础上嵌　入ＤＩＪＴ６４５多功能电能表通信规约，可实现对多　络接入。ＧＰＲＳ是移动通信技术和互联网技术发　展融合产生的移动高速分组数据业务。　功能电能表及集中器等设备的数据采集、存储和　心跳数据：是在群节点问保持着间歇的通信　上传。　信号数据，是检测并保持网络连通的一个机制。　ＧＰＲＳ中转服务采用计算机网络通信技术将　即通过每一个通信信道，在两个对等系统之间进　ＧＰＲＳ网络数据转换为互联网数据。采用多线程　行周期性的握手。　工作机制，实现同时抄收几百或几千块ＧＰＲＳ变　负荷曲线：是表征用电负荷随时间而变动的　台监控器。　一种图形。它绘制在直角坐标上，纵坐标表示用　变台监测管理软件采用大型数据库（ＯＲＡ—　电负荷（有功或无功），横坐标表示对应于负荷变　ＣＬＥ），具有很强的数据管理能力，可存储１年以　动的时间。　上的变台数据。　台区监测服务器：是指用于安装台区监测数　据库和台区监测的控制、执行程序的服务器。　４　系统组成　台区监测软件：是台区监测管理软件和台区　ＧＰＲＳ变台监测管理系统由多功能电能表、　监测抄收软件的总称。　ＧＰＲＳ变台监控器、ＧＰＲＳ中转服务、变台监测服　３　采用的技术组合　务、变台监测数据库、变台监测管理软件等部分组　成，如图１所示。　ＧＰＲＳ变台监测系统集ＧＰＲＳ通信、计算机网　勰　圈１　Ｇ，ＰＲＳ变台监测管理系统　一ｌ４Ｏ一　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２８卷第２期　黑龙江电力　２００６年４月　多功能电能表：位于配电变台或者专用变台，　可以计量配电变压器的三相电压、三相电流、三相　有功、三相无功、最大需量及出现时间、三相及总　功率等参数。　ＧＰＲＳ变台监控器：通过４８５方式与多功能　电能表实时通信，内嵌多功能电表ＤＬ／Ｔ６４５协　议，通过中国移动的ＧＰＲＳ方式实现数据的远程　传输，ＧＰＲＳ变台监控器内嵌高精度的时钟，为数　据加上了精确的时间表记，从而使线损计算有了　准确依据。　ＧＰＲＳ中转服务：位于市供电局用营处，将变　台上传的采集数据转发到变台监测服务，实现互　联网与中国移动的无缝连接，ＧＰＲＳ中转服务具　有群发群收的功能。　变台监测服务：处理ＧＰＲＳ变台监控器上传　的采集数据。　变台监测数据库：位于市供电局用营处，存储　ＧＰＲＳ变台监控器上传的采集数据。　变台监测管理软件：位于供电分局，查询、管　理、统计、分析变台上传的采集数据。　５　系统工作过程　电力用户可以通过ＧＰＲＳ变台监测管理软件　客户端发送控制指令，指令通过中转服务器、Ｉｎ—　ｔｅｍｅｔ网络转发到中国移动通信基站，再通过　ＧＰＲＳ网络将指令转发到ＧＰＲＳ变台监控器，　ＧＰＲＳ变台监控器解析指令，执行指令，依据指令　对多功能电能表进行数据采集、存储并实时上传。　监测管理端与ＧＰＲＳ变台监控器之间远程通　信媒介原则上可以有多种通信方式，考虑到　ＧＰＲＳ变台监控管理系统针对对象主要是地域分　布广、数量大的专用和公用配电变压器，且综合考　虑抗电磁干扰、抗雷击、实时性、可靠性、施工的方　便性、投资综合成本、通信发展的技术走向等因　素，建议使用公用无线信道的ＧＰＲＳ通信方式。　因为随着移动通信技术的发展，应用公用无线信　道的ＧＰＲＳ通信方式，具有无须投资建设无线网　络、通信覆盖范围大、组网方便灵活及安装施工十　分方便等优点，越来越受到用户的欢迎。尤其是　ＧＰＲＳ通信方式，组网灵活方便，不受干扰，而且　有“快速登录”、“实时在线”、“高速传输　、“按流　量计费”等特点，与很多无线数据网络（集群、双　向传呼、ＣＤＰＤ、ＣＤＭＡ）相比较，ＧＰＲＳ移动通信网　络更具有通信效率高、运营成本低的优势。　在实施时建议采用以下解决方案：大批量使　用时，用户可采用移动专线方式，固定ＩＰ地址实　现ＧＰＲＳ数据传输；供电局和移动公司之问除了　专线通道方式以外，也可以向电信局申请一个静　态ＩＰ地址，让中转服务器和Ｉｎｔｅｍｅｔ相联，然后现　场ＧＰＲＳ变台监控器再通过ＧＰＲＳ网络上Ｉｎｔｅｍｅｔ　网，同中转服务器交换数据。　６　系统功能　系统管理：包括系统登录人员权限分配、代码　描述维护和人员维护。　基础数据维护：主要包括电业局的组织机构、　线路、台区、用户、多功能电能表、抄表参数、ＧＰＲＳ　模块等与业务相关的基础数据的维护。　监测任务管理：包括抄表业务的各项监测功　能（定时、重点、临时、复位、停止）和对ＧＰＲＳ模块　内部的查询、添加、删除多功能电表信息功能。　ＧＰＲＳ模块校时设置：设置ＧＰＲＳ模块校时，　设置报警条件和报警提示功能。　综合查询：将抄收的多功能表电压、电流、电　能、最大需量等数据以报表的形式显示，对部分抄　收数据以图形样式为用户显示。可按变台、时问、　抄收参数等组合条件查询数据，方便变台数据查　阅和核对。　实时监测：多功能表电压、电流、电能以图形　方式显示。　统计分析：手工维护中压、低压线路关口表的　抄表数据，并根据维护的抄表数据与自动抄收的　数据计算１０　ｋＶ线路与线路下的台区问的损耗。　按大用户查询供电电压、电流、电能，按行业或用　户统计分析线损数据。统计电力公司下属所有变　台的运行状况，通过对统计结果的分析，能够发现　各变台的负载及运行状态，给电力公司运行检修　部门提供准确实时的运行状态报告，以辅助制定　运行检修计划。　整点台区监测：在整点时刻ＧＰＲＳ变台监控　器对多功能表数据进行采集，并存储到非易失　ＳＲＡＭ中，实时上传数据到监测管理端。电力用　户可以运用整点监测数据分析变台一段时间内的　运行状况。　重点台区监测：将按设定的监测时间间隔　（最短为５　ｒａｉｎ），ＧＰＲＳ变台监控器对多功能表数　一１４ｌ一　维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．２　Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ａｐｔ．２００６　据进行采集，而后主动上传采集的数据到监测管　号，通过短消息的方式将警告信息发送到相关人　员的手机上。　理端。此方式适合对某个特殊（如有窃电嫌疑　等）的变台进行高频率监测，以方便电力用户及　时发现变台的问题所在。　线损分析：通过采集关Ｉ：１表和相应ｌＯ　ｋＶ支　线所带配电变压器的电能，能够计算该支线中压　线损；通过采集相应配电变压器下的所有用户电　表信息，能够计算该配电变台区低压线损。　台区巡测：ＧＰＲＳ变台监控器对指定的多功　能表参数进行采集，而后主动上传采集的数据到　监测管理端。此方式适合需要紧急察看的变台，　可以通过一些指定参数立刻发现一些运行异常的　变台。　曲线分析：将从变台抄收的多功能电能表数　据绘制成曲线，以便分析某变台某段时间内的运　行状况。由于抄收多功能电表参数的不同，可以　追回历史数据：监测管理端可以追回三天的　绘制３个电压曲线、三相电能曲线、正向总电能曲　线、反正总电能曲线和平均功率曲线等，通过曲线　历史数据。此方式适合在网络出现故障恢复后　追回故障期间的数据，避免因网络问题导致数　据丢失。　直观地比较分析，电力调度部门可以做出针对性　的电网调试决策。　上电报警：ＧＰＲＳ变台监控器上电会主动发　报表打印：打印各种统计分析报表，方便数据　上报。　送报警信息。　上线报警：ＧＰＲＳ变台监控器连接ＧＰＲＳ网络　成功会主动发送报警信息。　抄收失败报警：ＧＰＲＳ变台监控器在通过４８５　７　结束语　ＧＰＲＳ变台监测管理系统提供大量、可靠、准　确的基础数据，给线损分析、负荷分析和供电质量　总线进行数据采集失败会主动发送报警信息。　重点结束报警：当ＧＰＲＳ变台监控器执行完　重点监测任务后主动发送报警信息通知监测　管理端。　分析提供了可靠的依据。供电部门由此可以有计　划的进行电力调度、电力维护，从而大大提高了供　电部门的供电质量、服务质量，提高了整体的工作　效率。　（编辑李世杰）　无表号报警：ＧＰＲＳ变台监控器在进行台区　监测时，发现没有监测的多功能表号，会发送报警　信息。　短消息报警：外部报警有源端口产生报警信　（上接第１３８页）　退火消除内应力。　４　结束语　ａ．空冷１３５　ＭＷ汽轮发电机定子机座采用上　ｆ．弹簧板为Ｔ１钢板，硬度较高，焊接时易产　生裂纹，因此必须选择合适的焊接材料及制定合　理的焊接工艺。弹簧板与外机座弹簧板座板之间　述制造工艺后，各项质量标准均符合图纸要求。　ｂ．发电机定子机座按以上设计结构进行制造　时，为了缩短生产周期，将外机座弹簧座板改为焊　焊缝，采用焊接材料为ＨＳ一６０ＮｉＭｏ，最低预热温　度为１５０＇ｔ２，层间温度最高为２００＜ｔ２，焊后２００—　２５０℃条件下，保温１　ｈ，能够有效地避免焊接裂　纹的产生。　后加工，内、外机座单独制造，可大大降低配装焊　接难度，提高产品质量。　（编辑侯世春ｌ　按照上述施工工艺对下半外机座进行装配焊　接后，测定弹簧板与弹簧座板的装配间隙最大值　为２　ｌ＇ｌｌｍ，符合图纸及工艺要求。　一１４２—