配电负荷实时监测系统
简 介
一、 系统背景
近年来，我国电力建设发展速度很快。两网改造在有些地区已初步完成，用户不仅要求有电用，而且要求用高质量的电，享受到更好的服务，提高电力部门电费实时性结算水平，建立区域乃至全国统一的电力大市场已成为所有电力部门的共识。同时，供电部门对用电侧防窃电技术的要求也越来越迫切。由此带来的对传统结算手段的改进，对关口及配变计量监测点用电情况的监测的需求已越来越强烈。
目前电力系统配网自动化及配变监测的发展还处在初级阶段，只是在少数城市进行了局部试点。由于馈线开关及配电变压器分布点多、位置杂乱。建立一个时效性强，可靠性高、投资省的通信信道网络困难非常大，并已成为配网自动化及配电大、中用户用电管理系统进行大面积推广的最主要障碍。
对于解决通信网的传统方案，电力部门作过多种方式的尝试，但都没能得到大面积推广，究其原因，主要有以下几个方面的限制因素：
l 投资太多
l 工程量太大
l 速度慢、时效性差
l 运行维护困难
l 终端设备价格太高
l 终端设备安装维护困难
二、 系统概述
为解决上述电网设备及组网特点，和提高目前电网自动化管理水平，我公司专门研制的 配电负荷测控终端与GPRS通讯模块或CUT2000/SUT2000高速数传电台组网，配以功能齐全的 配电负荷监控主控软件、DSC通讯前置机软件等构成 配电负荷实时监测系统。该系统基于工业网络和计算机网络，并实现双网无缝连接。为解决公变、专变、农变现场数据采集传输服务提供了最方便、最可靠、最经济的通讯传输手段，解决了长期以来数据采集网络系统难度大、成本高、可靠性差、构建复杂的瓶颈问题。
配电负荷实时监测系统是当前和未来电力系统突破地域、网域、时空限制最有效的管理和生产工具；是对电网配电设备实现最佳的配电网控制和信息管理的最佳解决手段。该系统可以实现对配电设备运行进行实时综合监测，解决了供电部门所关心的电网配电设备运行状况问题，为计算供电可靠性、供电质量等提供了最基本的资料，为配电网的改造、设备的增容提供了可靠的保证。
通过本系统的运行，将随时掌握配电网络的运行状况，为改善电力服务质量、提高电力管理和决策水平、提高经济运行指标提供数据依据。
三、 系统组成
本系统由工业网络设备和计算机网络设备两部分组成：
工业网络设备，硬件部分：
l 配电负荷测控终端
l GPRS通讯模块或CUT2000/SUT2000高速数传电台
l Nport De-211串口通讯服务器
计算机网络设备，软件部分：
l 配电负荷监控主控软件
l DSC通讯前置机软件
l Web系统分析软件
l 基于GIS平台的监测服务和应用开发支持
四、 系统网络图
根据构成工业网络的设备不同将形成两种网络：
一种为 配电负荷测控终端、无线蜂窝高速数传电台（CUT2000/SUT2000高速数传电台）与Nport De-211串口通讯服务器构成的工业网络与计算机网络构成的 配电负荷实时监测系统如图1所示:
此主题相关图片如下：
第二种为 配电负荷测控终端、与GPRS通讯模块构成的工业网络与计算机网络构成的 配电负荷实时监测系统如图示：
此主题相关图片如下：
五、 系统特点
1、系统通讯通道稳定、可靠
无线蜂窝电台组网系统采用230MHz无线频段作为数据通信通道， 监控终端、CUT2000/SUT2000高速数传电台（230MHz）、Nport De-211串口通讯服务器组成专用的无线蜂窝网络。由于是国家电力公司专用无线频点，所以通道稳定、可靠，且不需架设线路。
GPRS方式组网系统采用GPRS数据通信通道，在 监控终端、GPRS基站、GPRS交换机房、供电公司之间建立一个虚拟专网(VPN)，为保证通道的稳定、可靠，在移动机房与电力公司机房直接敷设光缆联接，所有数据经过加密传输，确保任何数据不受非法侵入修改，且前期投入及日常维护费用少。
2、数据采集功能强大
监控终端是在全电子式配电负荷监控终端与CUT2000/SUT2000高速数传电台（230MHz）或GPRS通信模块组合配套，使之成为具备配变监测、用户计量、负荷监控等功能的智能终端设备。 监控终端通过国电公司自动化研究院检测中心的标准测试，并且通过中心实验室及现场比对测试。具有故障分析和记录及实时报警功能，为电网的故障分析提供依据；对配变负荷容量溢度分析，为电力公司扩容、增容提供可靠依据。
3、系统具有开放性、通用性
本系统在方案设计时就考虑将主站做成数据采集、分析、转发一体的数据仓库共享模式。系统开发时遵循开放性、通用性的原则，一是标准的采集数据库，适用于不同厂家的终端入网；二是实时，定时召测不同类型终端的数据。通过与MIS系统、调度自动化、配网自动化系统、地理信息系统的数据共享，实现采集的配电变压器信息得到二次利用。三是进行Web发布，可以实现及时方便的查询分析。
4、功能完善的应用软件，确保系统的先进性、实用性
监控终端传输过来的数据，通过网络化编程技术的加工、处理后，开发出的应用软件满足负荷自动分析、自动抄表、设备故障自动报警、电网谐波分析、电压合格率、供电可靠性、功率因数的统计分析、无功补偿及统计分析补偿效果管理等要求。
5、系统工程实施和后期维护简单方便、快捷。
配电负荷实时监测系统由于采用无线蜂窝电台或GPRS通讯模块等设备组网，所以不需现场布线，工程施工十分简单、工程周期大大缩短。且工程后期不会出现线路老化、其他人为或非人为因素造成的线路中断等常规有线组网遇见的问题。所以后期工程管理也特别方便、可靠。
六、 系统功能
a) 通讯终端支持多种通道和通讯方式，为数据采集网络的构建提供了极其简便快捷的配置方法。
b) 通讯通道实时在线，永不掉线，传输快速，运行成本低。
c) 终端支持定时、实时数据采集。采集的数据包括：电流、电压、正反向有功无功功率、视在功率、正反向有功无功电能、需量及最大需量出现时间、功率因素、谐波、频率、油温、报警和开关量信号等实时量和电压合格率、停电时间等统计量。
d) 定时数据定时自动采集、保存，保证数据完整和不间断。
e) 提供实时不间断监测功能和多种实时负荷曲线的比较功能。
f) 提供实时数据分析、定时数据分析功能，提供指定时段越限分析统计值和越限时段表，为评估当前时段供电质量、用电负荷提供即时支持。
g) 提供任意时段原始数据报表、汇总统计报表的生成打印。
h) 提供Web发布系统
i) 提供基于GIS平台的配电配变监测和远程抄表功能。
j) 提供实时报警消息处理功能。
k) 系统实施区域-线路-终端的多级管理和配置模式。
l) 系统可进行历史故障记录和分析
七、 系统功能图
此主题相关图片如下：
八、 系统安装与实施
主台软件运行配置要求：
l 系统：Windows 2000 Professional
l 数据库：IBM DB 5.2以上中文版（客户端）或MS SQL 2000 企业版
（客户端）
l 地理库: GIS运行环境，Arc/Info 8.1 SDE以上版本
l 机器配置：P4 2.0GHZ, 512MB RAM, 17’以上显示器，1024X768
显示分辨率, 128MB显示内存，８0GB 以上硬盘可用空间，光驱
l 网络环境：100MB速率局域网
通讯前置机运行配置要求：
l 系统：Windows 2000 Server
l 机器配置：P4 2.0GHZ, 512MB RAM, 15’以上显示器，1024X768
显示分辨率, 256MB显示内存，40GB 以上硬盘可用空间，光驱
l 网络环境：100MB速率局域网
l 如果作公网、局域网的边界计算机，需Internet IP地址及其专用接入网卡，局域网网卡、带路由功能的防火墙系统，服务代理设置和路由表配置。
数据库服务器运行配置要求：
l 系统：Windows 2000 Server
l 数据库：IBM DB 5.2以上中文版或MS SQL 2000 企业版
l 机器配置：Petium 2.0GHZ, 512MB RAM, 1024X768显示分辨率,
100GB 以上硬盘可用空间
l 网络：100MB速率局域网
系统工程安装布署的实施步骤:
i. 为 配电负荷终端和数字蜂窝通讯终端安装/GPRS通讯模块在配电变压器附近，并配置通讯参数。 现场安装通讯终端。
ii. 安装通讯前置机软件，调试通过。
iii. 安装本系统使用的数据库服务器（可以将本系统的数据库系统加入到现有系统的数据库服务器或数据空间中）。
iv. 在安装主台的目标机器上安装数据库客户端和GIS系统客户端。
v. 在目标机器上安装主台软件，启动后进行系统配置和必要的数据登录系统正常投运。
九、 效益分析
本项目的实施，将会极大地提高供电企业的信息化和自动化管理水平,将根本改变供电公司目前配电配变负荷数据全靠人工采集而导致的监测数据混乱的状况。本项目可以实现对配电配变负荷数据及运行状态的24小时实时在线监测，对了解配变运行工况、保护配变的正常、安全运行，提高配变营销考核能力，提高整个配电负荷的管理水平起着至关重要的重用。
该项目的实施也会带来明显的社会经济效益；以100台公用配变实施该项目为例，其效益简单计算如下：
1、 证了设备的安全运行，以往每年都有大约5-10台/100台由于过负荷或缺相等问题损坏，直接损失20-35万元，间接（损失供电）损失超过20万元；
2、以前100台设备的负荷数据需要人工5人抄收，每人每月工资按2000元计，5人每年支付12万元。
尽此两项就为供电企业每年节约约60万元，而由于配电负荷实时数据带来的售电量的增加以及其它的社会效益更是无法用数字来计算的。
十、 系统总结
通过本系统的实施解决了我们在配电管理方面缺乏有效监测、分析手段的问题，对提高配电管理起到了促进作用。在生产管理方面：利用本系统提供的数据支持，解决了电压合格率、无功优化等方面的问题，满足生产指标管理的需要。在经营管理方面：通过对配电变压器、终端采集设备的实时监控并自动上传功能，使计量回路PT断线、表计故障等造成电量少计、漏计的问题得以及时发现。通过实时分析，最大程度减少了供电损耗，为防窃电工作提供技术支持，提高供电企业的直接经济效益。
总之，基于GPRS/CDMA配电负荷实时监测系统的成功应用必将提高供电公司的生产管理水平和供用电管理的安全性和经济性，为实现供用电管理数字化、信息化和现代化开创了一条新路。同时对设备管理、用电管理、城网规划方面都会有很大帮助。
深圳市宏电技术开发有限公司
2006年4月15日
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