基于GPRS的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

一、前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展需要完善、先進(jìn)和實(shí)用的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來保證。目前國調(diào)及網(wǎng)、省調(diào)3級(jí)調(diào)度系統(tǒng)均已配備了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，并先于一次系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)我國90%的電源和220kV以上電網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息得到有效和準(zhǔn)確的采集，調(diào)度自動(dòng)化水平有明顯進(jìn)步和提高，尤其是廠站基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備可靠性和管理水平大大提高，其提供的準(zhǔn)確而有效的實(shí)時(shí)信息已成為調(diào)度員進(jìn)行電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)調(diào)度的主要依據(jù)。

電網(wǎng)調(diào)度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的程度與供用電的質(zhì)量和可靠性密切相關(guān)。為此，本文特對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的必要性及其實(shí)現(xiàn)方案作簡單的討論。本文討論利用GRPS作為通信手段，建立配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)。

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度的實(shí)際需要，以大型地調(diào)系統(tǒng)的要求為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，充分考慮到中、小系統(tǒng)以及集控中心站系統(tǒng)的特殊性，整個(gè)系統(tǒng)以穩(wěn)定性、實(shí)用性、先進(jìn)性、易維護(hù)性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，配置極其靈活，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，可以很好地滿足不同用戶的需求。全部程序均采取面向?qū)ο蠓椒ǖ脑O(shè)計(jì)，系統(tǒng)維護(hù)、擴(kuò)展甚為方便。

在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的通信中，可以采用數(shù)傳電臺(tái)、GSM短消息、光纖接入等方式。數(shù)傳電臺(tái)的優(yōu)勢(shì)是除了每年的頻點(diǎn)費(fèi)以外，平時(shí)運(yùn)行無需額外費(fèi)用;缺點(diǎn)是受地形、氣候的影響較大，造成系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性較差，無法主動(dòng)上報(bào)。GSM短消息方式可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)上報(bào);缺點(diǎn)是按條收費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用高，而且在節(jié)假日短消息中心服務(wù)器繁忙時(shí)延時(shí)相當(dāng)長。光纖通信穩(wěn)定可靠，但是施工成本投入大、擴(kuò)展性差、設(shè)備維護(hù)方面不方便。而GPRS通信則避免了以上問題。

通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS 是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新無線數(shù)據(jù)傳數(shù)業(yè)務(wù)，目的是給移動(dòng)用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。 GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。GPRS永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

二、系統(tǒng)概述

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)是建立一個(gè)安全可靠，能提供各種高級(jí)服務(wù)，并有為應(yīng)用程序的執(zhí)行和實(shí)施提供較強(qiáng)功能的開放式平臺(tái)和運(yùn)行在該平臺(tái)的多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，成為一個(gè)符合配電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理要求的，分布式，開放式，模塊化，可擴(kuò)充的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)?；A(chǔ)平臺(tái)除提供基本的硬件技術(shù)和操作系統(tǒng)內(nèi)核外，還提供諸如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、信息傳遞、人機(jī)界面、實(shí)時(shí)環(huán)境應(yīng)用程序等基礎(chǔ)服務(wù)?；诨A(chǔ)平臺(tái)之上的各應(yīng)用子系統(tǒng)包括：能量管理(EMS)、配電變壓器管理、線損管理、自動(dòng)抄表、VQC功能，諧波數(shù)據(jù)，購電量管理，數(shù)據(jù)查詢，自動(dòng)報(bào)表，圖表和與其他系統(tǒng)的接口等。這些子系統(tǒng)之間在開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(OSA)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有機(jī)的橫向和縱向集成，形成一個(gè)完整的配電變壓器綜合管理信息系統(tǒng)。

GPRS電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示，系統(tǒng)分為三個(gè)部分，分別是監(jiān)控中心主站、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、監(jiān)控終端設(shè)備。主站主要完成人機(jī)交互工作;網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn);GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端完成信息的上送與下發(fā);監(jiān)控終端設(shè)備主要完成數(shù)字量與模擬量的采集。

本系統(tǒng)中心服務(wù)器通過GPRS APN專線接入企業(yè)路由器，進(jìn)入GPRS APN內(nèi)網(wǎng)，獲取固定IP地址。監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)無需路由到Internet網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測點(diǎn)DTU也采用該APN內(nèi)的SIM卡。采用這種方式組成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)具有安全性高的特點(diǎn)，且穩(wěn)定性高、適時(shí)性好。

GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端上電后，它會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址主動(dòng)訪問中心GPRS DTU服務(wù)器，和監(jiān)控中心建立TCP/IP鏈路。監(jiān)控中心主站本身維護(hù)接入的每個(gè)終端的IP地址和ID號(hào)，當(dāng)主站要向某個(gè)監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)根據(jù)IP地址和ID號(hào)來找到對(duì)應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后通過GRPS數(shù)據(jù)傳輸終端把數(shù)據(jù)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)器端口，通過端口影射轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心主站，即完成了一個(gè)應(yīng)答式的通訊流程。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為三個(gè)部分，分別是監(jiān)控終端設(shè)備、GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端、監(jiān)控中心主站。

(1)、監(jiān)控終端設(shè)備

該監(jiān)測系統(tǒng)采用的綜合系數(shù)檢測設(shè)備(RTU)是根據(jù)電力需求側(cè)管理技術(shù)要求設(shè)計(jì)、制造的一種高科技產(chǎn)品。它采用高精度數(shù)字采樣處理技術(shù)，集數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲(chǔ)、通訊等多功能于一體，并可通過后臺(tái)軟件將儲(chǔ)存記錄的數(shù)據(jù)以圖表或報(bào)表的形式顯示、打印和分析。其科技領(lǐng)先，功能強(qiáng)大、可靠性高，可廣泛應(yīng)用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)測。其主要功能有：