箱式變電站遠(yuǎn)程控制的解決方案

　　饋線回路通過多回路監(jiān)控單元實(shí)現(xiàn)對(duì)多條饋線回路點(diǎn)參量的集中采集，主要采集箱變內(nèi)部饋線回路的電流參量和開關(guān)位置信息；直觀的了解箱變內(nèi)部各個(gè)饋線的運(yùn)行負(fù)荷狀態(tài)和開關(guān)位置。

　　漏電報(bào)警裝置通過安裝在各個(gè)回路的零序電流互感器分別采集各回路的漏電流，同時(shí)對(duì)超出安全警戒的漏電信息發(fā)出報(bào)警；提高各饋線回路用電安全指數(shù)。

　　溫濕度控制器主要檢測(cè)箱變內(nèi)部的溫濕度和變壓器鐵心溫度；通過箱變內(nèi)部的風(fēng)機(jī)和加熱器，調(diào)節(jié)箱變內(nèi)部的溫濕度指數(shù)；為箱變內(nèi)部元器件提供穩(wěn)定的工作環(huán)境；從而提高內(nèi)部元器件的使用壽命和安全運(yùn)行指數(shù)。

　　風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)裝置完成對(duì)風(fēng)機(jī)制冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)判斷，提高整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行環(huán)境的指數(shù)。

　　智能通訊服務(wù)器為一臺(tái)嵌入式計(jì)算機(jī)，其具有軟件代碼小、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)（內(nèi)嵌uCLinux操作系統(tǒng)）及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨(dú)立工作的“器件”。支持用戶編程操作，通過用戶設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱變內(nèi)部數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理、任務(wù)管理、發(fā)送信息存儲(chǔ)和與無線GPRS MODEM的通訊等功能。

　　無線GPRS MODEM主要實(shí)現(xiàn)智能服務(wù)器與無限公網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸；GPRS是GSM的一種新數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無線IP和X.25 分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。GPRS (General Packet Radio Service)中文含義為通用分組無線服務(wù)，它是利用“包交換”（Packet-Switch）的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式。所謂的包交換就是將Date 封裝成許多獨(dú)立的封包，再將這些封包一個(gè)一個(gè)傳送出去，形式上有點(diǎn)類似寄包裹，采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬，而且可以以傳輸?shù)馁Y料量計(jì)價(jià)，這對(duì)用戶來說是比較合理的計(jì)費(fèi)方式，因?yàn)橄驣nternet 這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時(shí)間頻寬是閑置的。此外，在GSM phase 2+的標(biāo)準(zhǔn)里，GPRS 可以提供4種不同的編碼方式，這些編碼方式也分別提供不同的錯(cuò)誤保護(hù)能力。GPRS技術(shù)的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的通訊組網(wǎng)靈活性、穩(wěn)定性。

　　2 　 基于GPRS箱變遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能分析

　　系統(tǒng)功能根據(jù)箱變實(shí)際運(yùn)行的智能要求和對(duì)整體運(yùn)行成本的節(jié)約化進(jìn)行設(shè)計(jì)；系統(tǒng)主要由運(yùn)行故障報(bào)警和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集兩大任務(wù)模塊，如圖3所示。

　　圖3　系統(tǒng)任務(wù)流程

　　運(yùn)行故障報(bào)警主要為箱變內(nèi)部高壓開關(guān)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控和變位報(bào)警；報(bào)警內(nèi)容如圖4所示，包括：故障報(bào)警產(chǎn)生日期時(shí)間，站號(hào)，回路名稱，報(bào)警內(nèi)容等信息；報(bào)警范圍為高低壓主斷路器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，故障報(bào)警，變位報(bào)警；饋線斷路器狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及開關(guān)變位報(bào)警；各饋線回路的漏電報(bào)警；箱變內(nèi)部溫度異常報(bào)警；風(fēng)機(jī)故障報(bào)警；及運(yùn)行電壓的缺相和不平衡報(bào)警等報(bào)警信息組成。該報(bào)警信息主要通過智能元器件對(duì)箱變數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、運(yùn)算、通訊上傳至由智能通訊服務(wù)器，再由通訊服務(wù)器進(jìn)行運(yùn)算、分析判斷；最后利用GPRS modem把有效的報(bào)警信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至指定用戶手機(jī)；使用戶及時(shí)響應(yīng)故障報(bào)警，縮短故障恢復(fù)時(shí)間。同時(shí)考慮到GSM網(wǎng)絡(luò)繁忙和用戶手機(jī)是否在線等因素，支持報(bào)警信息多用戶，多次間隔發(fā)送。保證信息及時(shí)傳輸至用戶，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全指數(shù)。

　　圖4　短信報(bào)警信息

　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，主要完成對(duì)箱變內(nèi)部的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。郵件內(nèi)容如圖5，包括：子站ID號(hào)碼，郵件發(fā)送日期時(shí)間，高低側(cè)遙測(cè)：三相電壓，三相電流，環(huán)境溫度，變壓器溫度；低壓進(jìn)線側(cè)遙測(cè)：三相相電壓，三相線電壓，三相電流，有功功率，無功功率，功率因數(shù)，頻率，吸收有功電度，無功電度，負(fù)荷率，不平衡率；以及饋線回路的三相電流，漏電流等信息。通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和郵件數(shù)據(jù)發(fā)送；由于郵件發(fā)送是采用定時(shí)發(fā)送機(jī)制，為了保證報(bào)警數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，因此對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集也是定時(shí)完成的，即在需要發(fā)送郵件之前由通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，處理，存儲(chǔ)；然后編輯郵件進(jìn)行定時(shí)郵件發(fā)送，最終完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程發(fā)送。

　　圖5　Email遙測(cè)信息內(nèi)容

　　3　 基于GPRS箱變遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)特性

　　經(jīng)濟(jì)性；由于監(jiān)控站點(diǎn)相對(duì)分散，大大減少了線纜鋪設(shè)的施工難度；只要有GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場(chǎng)所即可完成對(duì)箱變子站的監(jiān)控；不設(shè)監(jiān)控主站，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采用定時(shí)發(fā)送；報(bào)警信息實(shí)時(shí)短消息發(fā)送，大大減少了利用GPRS網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量費(fèi)用；減少系統(tǒng)運(yùn)行的成本，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

　　穩(wěn)定性與可靠性；本系統(tǒng)是基于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成的，數(shù)據(jù)采集、報(bào)警發(fā)送、郵件發(fā)送都是有通訊服務(wù)器即嵌入式計(jì)算機(jī)完成；嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)嵌uCLinux操作系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性與可靠性；避免系統(tǒng)因軟件和硬件造成的系統(tǒng)故障，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的免維護(hù)性。

　　獨(dú)立性；可以不依賴有固有的監(jiān)控主站獨(dú)立運(yùn)行；每個(gè)子站都是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的監(jiān)控單元，單個(gè)子站的故障不會(huì)影響其它站點(diǎn)的正常使用；減少了因?yàn)楸O(jiān)控主站單點(diǎn)故障造成的整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的弊端。

　　實(shí)時(shí)性；系統(tǒng)所有的功能都是有嵌入式計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)完成，嵌入式計(jì)算機(jī)采用了具有實(shí)時(shí)性很高的uCLinux操作系統(tǒng)，同時(shí)借助于覆蓋范圍廣，覆蓋信號(hào)強(qiáng)，傳輸速度快的GPRS網(wǎng)絡(luò)，極大提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理和報(bào)警發(fā)送的實(shí)時(shí)性；極大的提高了報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，縮短故障報(bào)警的響應(yīng)時(shí)間。

　　易用性；系統(tǒng)通過內(nèi)部配置文件完成對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)接收終端的配置，方便用戶對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)接收終端信息的變更；主要完成完成的變更信息為：短信報(bào)警發(fā)送次數(shù)、發(fā)送時(shí)間間隔、接收SIM號(hào)碼、發(fā)送郵箱地址、接收郵箱地址、發(fā)送郵件間隔、站地址等信息的變更；用戶把變更后的配置文件通過FTP上傳工具上傳至通訊服務(wù)器即可完成對(duì)監(jiān)控站點(diǎn)信息的變更；方便用戶對(duì)監(jiān)控站點(diǎn)信息修改和維護(hù)。

　　4　 結(jié)束語

　　目前在智能箱式變電站智能化監(jiān)控系統(tǒng)的通信中，主要采用數(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(zhǎng)；光纖通信穩(wěn)定可靠，但是施工成本投入太大、擴(kuò)展性差、光纖及設(shè)備等的維護(hù)方面很不方便；而GPRS通信則避免了以上問題，組網(wǎng)靈活，數(shù)據(jù)傳輸速度快，提高數(shù)據(jù)采集的靈活性和穩(wěn)定性。

　　實(shí)踐證明，該系統(tǒng)不僅可以用于遠(yuǎn)程電力監(jiān)控，在遠(yuǎn)程抄表電能管理方面也有很好的應(yīng)用前景。