基于GPRS的配网自动化设计

1.前言

中低压配电网的自动化已成为电力系统发展的趋势。中低压配电网作为输配电系统的最后一个环节，其实现自动化的程度与供用电的质量和可靠性密切相关。

10kV开关是配电网络的重要电力设备，通过智能开关控制器，10kV开关能自动地隔离故障区域，恢复无故障区域的供电，大大减少线路故障的停电面积，保护线路的电力设备，提高供电的可靠性。同时，利用智能开关控制器实时监控配电线路的运行状态，并把配电线路的运行状态数据传送到后台控制中心，通过后台软件，调度人员可以足不出户而实时地把握整个配电网的运行状态，并做到第一时间发现故障并及时进行处理，大大减少故障处理时间。

在配电网监控系统的通信中，可以采用数传电台、GSM短消息、GPRS方式、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;缺点是实时性差，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，但是施工成本投入大、扩展性差、设备维护方面不方便。而GPRS通信则避免了以上问题。

2.系统设计方案

GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新无线数据传数业务，目的是给移动用户提供高速无线IP或X125服务。GPRS理论带宽可达收171.2Kbit/s，实际应用带宽大约在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于ITERNET连接、数据传输等应用。GPRS采用分N组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。GPRS永远在线，按流量计费，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。同时，GPRS还有一个显著的优点，只要有信号的地方都可以通过GPRS来传输数据，适用性特别高，而且工程安装方便、简单，无需铺设通讯线路，大大减少工程实施的费用和施工难度，见图1。

图1GPRS数据传输图

2.1系统原理

1)采用智能控制器和10kV开关配合，能自动隔离线路故障。保护方式采用就地保护方式，电网监测数据采用GRPS远程传输方式，既提高故障处理的可靠性，也提高电网综合管理能力。

2)以GPRS为主要的数据传输方式。由于GPRS保持实时在线，实时性高，适合用于配电自动化的运行数据的实时采集。

3)在调度中心建立配网自动化后台，接收现场GPRS传输的数据，实时监控电网的运行状态，给用户提供一个电网综合管理的平台，用户可以足不出户而管理现场的任何一台开关。

4)通讯方式采用GPRS专网方式，这样保证电网数据传输通道的安全性。

2.2系统组成

1)10kV开关与智能开关或环网柜、控制器、外置电压互感器。主要负责采集现场的电压、电流、开关状态、储能状态和其他运行数据，当电网出现短路、过流、零序或其他故障时，能就地隔离故障，保护配电线路。

2)GRPS通讯装置：主要负责将四遥数据和故障数据通过GPRS传输方式上送到后台。

3)后台服务器：电网自动化综合管理的核心，负责处理配电网的监测数据和用户下发的操作命令，提供一个安全管理机制，储存历史数据提供决策支持。

4)操作工作台：提供一个用户交互平台，以更人性化的方式展现现场的运行状态，如带实时数据刷新的电网接线图模型。同时用户通过该交互接口，可以很容易操作现场设备，如远程遥控开关、下载定值。

3.设备功能

3.1智能开关控制器

该监测系统采用的智能开关控制器是根据配电自动化相关标准设计、制造的一种高科技产品。它引进了日本东芝技术，采用高精度数字采样处理技术，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：速断保护;过流保护;三次重合闸;事件记录;涌流保护;零序保护;实时时钟;重合闸后加速;实时状态查询;GPRS实时通讯。

3.2GPRS无线数据传输模块

GPRSDTU是基于GPRS数据通信网络的终端产品。手机通过语音或者短信的传输使人们建立起沟通的桥梁，DTU则是机器与机器之间完全透明的数据传输终端设备。本方案采用的GPRSDTU是专为嵌入式集成而设计的无线数据传输产品;不仅可满足“一体化+可插拔模块化”的需求，更可为批量应用的客户降低投资成本。其内嵌UDP/TCP协议，兼容国家电力配变监测和负荷管理系统相关规约;兼容电力行业通用型外壳，可快速嵌入多功能电表、负控终端、配变监测终端等设备，即插即用，支持热插拔;安装简单、使用方便、易于维护。该模块符合工业级标准，优化电磁兼容性设计，智能电源设计，具有自恢复功能。20PI双排插针提供TTL和RS-232接N口，并提供电池供电转接接口。

3.3主要功能

1)支持国家电力系统配变监测和负控相关规约;精选工业级器件，满足恶劣应用环境需求;支持动态IP地址数据中心DNS域名寻址;支持固定IP地址数据中心。

2)收发数据无需计算机支持;点对点、中心对多点等数据传输，传输时延一般小于一秒;模块化设计，CPU和无线核心模块分离的设计方式，超强的扩展性。

3)内嵌PPP、TCP/IP、UDP/IP协议;内嵌DDP协议;内嵌特有的TDP、AT+协议;满足客户个性化需求;永远在线及多种触发上线模式;按数据流量计费;、TCP/IPServer/Client、UDP/IP、DDP、SMS、AT多种通信方式。

3.4后台中心软件DAS-1000DAS-1000

采用当今最新技术的面向电力对象开发、分布式、开放式系统结构，集电力调度自动化、配网自动化和地理信息系统等功能于一体。

4.结束语

电力用户对电能质量和供电可靠性提出了更高的要求，传统的城市配网结构及保护、运行和管理方式已经不适应电力市场发展的需求，迫切需要新的配电模式来解决这个矛盾。通过采用GPRS配网自动化方案，可以大大提高配网的自动化程度，提高故障的处理响应速度，减少停电时间，提高供电企业的服务水平。