（电力系统及其自动化专业论文）配电负荷监测管理系统的开发与应用.pdf

生量虫直登芏虹疽照亟生焦监塞 一一 d e v e l o p m e n t a n d a p p f i c a f i o n o fm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n t s y s t e m f o rd i s t r i b u t i o nl o a d a b s t r a c t t h et h e s i sr e s e a r c h e dt h em o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e mo fd i s t r i b u t i o nl o a dc o m p l e t e l y a n dd e e p l y t h em a i nc o n t e n ti sa sf o l l o w s 1 t h es t r u c t u r e ，f u n c t i o n sa n dt e c h n i c a lp a r a m e t e r so fm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e m f o rd i s t r i b u t i o nl o a d 2 t h ep r i n c i p l ed e s i g no fd i s t r i b u t i o nl o a dm o n i t o ri n s t r u m e n t 3 t h em a s t e rs t a t i o nm a n a g e m e n ts o f t w a r eo fm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e mf o r d i s t r i b u t i o nl o a d 4 t h ea p p l i c a t i o no fg s m ，g p r sa n dp d ao nm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e mf o r d i s t r i b u t i o nl o a d 5 t h ea p p l i c a t i o ne f f e c ta n db e n e f i ta n a l y s i sf o rm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e mo f d i s t r i b u t i o nl o a d t h er u n n i n gr e s u l ts h o w st h a tm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n ts y s t e mo fd i s t r i b u t i o nl o a dc a n i m p r o v et h eo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n to fe l e c t r i cp o w e rd i s t r i b u t i o ng r i d t h ee c o n o m i c b e n e f i ta n ds o c i a le f f e c ta r ed i s t i n c t t h ef u t u r ea p p l i c a t i o ni sw i d e k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o ns y s t e m ，m o n i t o r i n go nl i n e ，w i r e w a s t a g em a n a g e m e n t ， r e l i a b i l i t yo fp o w e rs u p p l y , p o w e rq u a l i t y 2 r 呈! 巴i 盐蛆望! | 2 i 瞳熊! ：主丝堡g 第一章绪论 1 1 课题的背景、目的及意义 随着我国加入w t o 以及电力改革的深入发展，电力供应将以卖方市场逐步走向买方 市场，对直接将电能供给低压用户的配电网的供电可靠性，电能质量等提出了更高的要 求。配电变压器是配电网的重要设备，其运行水平对国民经济的发展及人民群众生活的 提高有重大影响。配电变压器量大面广，其安装及运行情况十分复杂，运行中常出现电 压质量不合格、功率因数低、三相不平衡等情况。为了提高配电系统的安全性、经济性 和供电质量对配电变压器进行监测十分必要。 广东省广电集团公司明确提出分线、分压、分区、分台区进行线损考核，2 0 0 4 年要 做好试点工作，编制线损规划、明确线损目标、提出降损管理措施。2 0 0 4 年3 月广电集 团公司还派有关人员赴省外调研，学习在线损管理、考核等方面的先进经验，配电负荷 监测与管理系统，是在配电网中实现分台区进行线损考核的有力手段，依靠科技创新提 高配电网的运行水平和管理水平。 随着计算机在各个领域的发展和应用，与世界先进水平接轨，利用科技手段提高企 业的管理水平，建设现代化的一流企业，己成为电力企业的发展目标。针对目前对配电 变压器的运行监督还采用人工测试、人工抄表方式。为使供电部门对配变的运行情况及 时、全面的了解，并提高运行的安全性和经济性，中国电力科学研究院变电站自动化公 司研发了新代集就地自动化监测、分析记录、远程数据采集功能于一身的远方监测系 统一一配变负荷监测系统。浚系统能够使管理者及时、准确、直接了解负荷的变化情况 及设备的运转情况，x , 寸) j n 快业扩报装，实现线损统计，提高供电质量，监测电压质量、 提高供电可靠性都能发挥积极的作用。 系统设计上采用在线监测和离线分析相结合的方式，产品设计上使用了当今先进的 计算机技术、电子技术和通讯技术，形成功能强大、实用、性能可靠、使用方便的配电 负荷监测管理系统。 1 2 配电管理系统的发展状况 配电管理系统( d m s ) 通常指对配电、变电和用电过程的监视、控制和管理的综合自 动化系统。陔系统在八十年代术首先在美国发展内容不断变化，主要包括配电线路自 动化，用户自动化，变电站自动化和配电管理自动化，其中前三项属于配电自动化( d a ) ， 4 主幽! b i ： 主丛2 f 堕丝! ：芏世监竖 负荷管理也是配电自动化的一项内容。我国的配电自动化也发展很快系统功能已由配 电网实时数据采集与监控系统( s c a d a ) 逐步向丌发实用功能递进，但由于通信的问题， 目自h 仍然是孤岛自动化较多。今后的发展方向是基于先进通信技术的网络自动化。 针对我国配电网的实际情况，配电自动化应分期分批逐步完善，负荷管理系统先行 应该符合实际，而且经济可行，效果明显。 1 3 本文主要内容 本文介绍了配电负荷监测管理系统的构成，功能及技术参数：介绍了在监测管理系 统中承担现场监测任务的配电测试仪的原理设计和特点以及该系统的主站后台管理软 件。本文还对配电负荷监测管理系统中相关技术作了说明，对g s m 和g p r s 在该系统中 的应用及振中公司的t p 6 5 0 手持电脑作了介绍。本文对配电负荷监测管理系统的应用效 果进行了分析：应用实践证明，该系统能提高配电网的运行水平和管理水平，经济效益 和社会效益显著，具有广阔的应用前景。 5 主囤! 也出n 堂业筮瞳熊! ：主丝熊塞 第二章配电负荷监测管理系统的构成 配电负荷监测管理系统按功能可分成以下几个主要部分，即：现场配电测试仪、现 场与主站之问的通讯设备( 包括抄表器和各种通讯信道) 、主站及其管理软件。通过上述 几部分的紧密配合工作，实现对配电负荷数掘的采集、传输、存储、统计分析，及实时 监测。 系统结构图见图1 ： r s 2 3 2 连接 r s 2 3 2 连接 幽i 系统结构幽 6 r $ 2 3 2 连接 磊 主囤! b 魁茎丛盔瞳鲤l 坐筵迨皇 2 1 配电测试仪 配电测试仪主要由数据采集、数据处理与存储、显示、通讯等功能模块组成其工 作原理如图2 所示：电网电压电流信号经由信号采样电路输入到数据处理单元，数据处 理单元负责计算与处理，计算出电网电压、电流、有功、无功、功率因数、频率，再将 这些电参数交于主控制单元，用于就地显示与历史数掘存储。主控制单元除完成上述功 能外，还支持远程、就地通讯和显示。 幽2 配电测试仪原理框图 7 署一 篙一 主四! 吐出挝堂虹筮堕熊：芏丝缝塞 2 2 数据传输 采用先进的g s m g p r s 无线电话网络作为通讯信道，特点是信道可靠、易于施工、维 护方便，即可操作性极强：成本则与专线、载波等方式持平，而且预算更容易得到控制。 数据的采集可选用手持掌上电脑进行人工抄表、在条件允许的地方可选用无线智能 传输模块通过无线通讯网络直接抄取数据，无线网络覆盖不到的地方可以用手持掌上电 脑作为辅助。无线智能传输模块为选择设备，若丌始末选用无线方式进行数据传输，在 具备条件后可以选择安装无线智能传输模块进行无线传输，对原有设备无影响。 2 3 主站及其管理软件 主站( 局内计算机) 是配电负荷监测管理系统的重要组成部分，是系统的最高层管 理者。主站系统的任务是收集配电变压器现场运行数据并对数据进行整理分析，使管理 者及时、准确、直接了解配电变压器负荷变化情况及现场设备运行情况，对于提高供电 质量、供电可靠性等方面发挥积极作用。主站管理软件见图3 。 剀3 主台软制 8 生国! 坠出昼堂业缝喧堡! ：堂焦迨堂 第三章配电负荷监测管理系统的功能及技术 参数 3 1 配电负荷监测管理系统的功能 配电负荷监测管理系统的主要功能是对配电变压器进行全面监测( 包括三相电压电 流、有功功率、无功功率等) ，存储、分析计算配电变压器运行数据，并以图表形式输出。 自动控制无功补偿电容器的投切，就地保持系统无功平衡。 3 1 1 配电变压器实时数据采集 实时监测配电变压器运行状态采集电网实时数据 a 、b 、c 三相电压 a 、b 、c 三相电流 a 、b 、c 三相有功功率 a 、b 、c 三相无功功率 a 、b 、c 三相功率因数 a 、b 、c 三相电压畸变率 实时监测电容器投切状态：( 有无功补偿模块测控仪才具备此记录功能) 3 1 2 配电变压器历史数据存储 历史数据是指变压器最近定长时白j 段内的运行数据，包括事件记录、负荷曲线记录、 负荷统计记录、电容记录等。 ( 1 ) 事件记录 变压器的停电信息及数字量异常信息，电参数运行超过限值记录，记录内容有： 事件描述 事件原因 事件内容 ( 2 ) 负荷曲线 负荷曲线记录存储最近6 5 天内每天的整点时的配电变压器电参数，内容包括： a 相电压、b 相电压、c 相电压 a 相电流、b 相电流、c 相电流 9 主匿! 塾出生 芏型 盔瞳翊! ：堂筵迨窒 a 相有功功率、b 相有功功率、c 相有功功率、三相有功总功率 a 相无功、b 相无功、c 相无功 有功电量 ( 3 ) 负荷统计记录 负荷统计记录存储最近6 5 天的配电变压器电参数的综合数据，内容包括： 三相电压最大值、最大值出现时间 三相电压最小值、最小值出现时间 电压越上限时间，电压越下限时间 三相电流最大值、最大值出现时问 三相电流最小值、最小值出现时间 三相1 5 分钟平均电流最大值、出现时删 1 5 分钟最大需量、出现时阳j 补偿无功电量 有功电量表底、感性无功电量表底、容性无功电量表底 电容投入次数 总视在功率最大值、总视在功率最小值、总视在功率平均值 总功率因数最小值、总功率因数平均值 不平衡最大值、不平衡率平均值 ( 4 ) 电容记录 ( 有无功补偿模块测控仪才具备此记录功能) 电容记录存储最近5 0 条无功补偿电容组动作记录，内容包括： f 乜容器动作同期 电容器动作时问 电容器投或切 动作日u 电压 动作后电压 动作日u 无功功率 动作后无功功率 1 0 主囤! 丛2 生 堂丛兰t 堕熊! ：主焦迨竖 3 1 3 配电变压器动态无功补偿 ( 此项功能为可选功能项) 无功补偿模块以无功、电压、和电压畸变率作为判断依据，采用循环工作方式和编 码工作方式投切电容组。电容器组即可三相同时动作，也可分相动作。并且上述各种工 作组合通过下设参数灵活配置。同时还可记录最近5 0 条电容动作。 硬件输出接口有交流继电器输出直流继电器输出光偶输出等多种方式，适合采用 各种开关投切电容器组。 ( 1 ) 工作方式说明 三相循环工作方式：最多输出为1 2 组： 分相循环工作方式：每相最多输出为4 组： 三相编码工作方式：最多输出为4 组： 分相编码工作方式：每相最多输出为4 组； ( 2 ) 参数设置说明 电容器运行参数是无功补偿模块动作基本限制条件，只有设置合理的无功补偿参数 爿能保证无功补偿模块工作正常，真正达到补偿电网无功，保证电容器组安全运行的作 用，包括：投入电容无功门限、切除电容无功门限、切除电压上限、闭锁电压上限、闭 锁电压下限、切除电压下限、电压畸变率闭锁限、电压畸变率切除限、投切延时时间、 投切动作时问阳j 隔、每r 允许投入次数、每组电容容量。 设置无功补偿参数时需要注意的问题 投切限值与电容容量应满足关系：投切限值= ( o 6 0 8 ) 电容容量 循环工作方式适合每组电容容量相同的场合 当采用循环工作方式时，每组电容容量表示该组电容是否安装或有效，若为零，表 示该组电容未安装或失效，反之，为该组电容器组的实际容量 编码工作方式适合每组电容容量不同的场合，其电容容量必须满足8 4 2 1 的编码规 则。 3 2 配电负荷监测管理系统技术参数 ( 1 ) 工作电源 额定电压( u n ) ：2 2 0 v 额定电流( i n ) ：5 a 最大电流( i m a x ) ：i 2 i n 士囤! 也出h 堂丛氲堕熊：! ：堂世迨塞 额定频率( f ) ：5 0 h z 电压回路每相功耗： 2 w1 0 v a 电流回路： 5 m k 2 ( 3 ) 机械性能 密封等级：符合g b 4 2 0 8 1 9 9 3 中i p 5 1 级规定 ( 4 ) 环境条件 正常使用环境温度：2 5 c - + 6 0 c ( 有特殊要求可提供一3 0 产品) 储存运输环境温度：4 0 c + 7 0 c 相对湿度：+ 4 0 时8 5 大气压力：8 6 k p a 1 0 6 k p a ( 5 ) 电磁兼容性 静电放电等级：4 级 高频电磁场等级：3 级 电快速瞬变脉冲群等级：4 级 浪涌等级：4 级 ( 6 ) 精度 电压：0 5 级 电流：0 5 级 有功功率：0 5 级 无功功率：0 5 级 有功电量：0 5 绒、1 级 1 2 9 三璺! u 出星 堂班红隧亟土坐丝迨塞 第四章配电测试仪原理设计 配电测试仪由微处理器、时钟电路、电压电流输入回路、a d 转换器、e p r o m 存储 器、通讯接口、电源等部分构成，外设与之相配合的接口电路，组成具有运算和数据处 理能力的电路，并能将跟踪采集到的数据通过标准通讯口传输到抄表机或主站。结构框 图如图4 所示： 4 1 测试仪主电路设计 主电路包括以下部分 + 微处理单元 + 实时时钟 + 通讯回路 + 译码电路 g s m 叫+ 土机接受华j c 幽4 测试仪埂什结构框幽 1 3 主囤! 丛出珏堂蛾缝瞳丝! ：坐丝迨塞 + 系统自恢复电路 + 工作电源及后备电源 微处理单元担负着整个系统的控制，数据处理及数据存储等主要任务。所采用的微 处理芯片，其性能稳定，接口电路简单，功能强，功耗小，有丰富的指令系统，并配有 外部程序存储器和数据存储器等。为使本装置记录数据的时间准确无误，特设一个实时 时钟挂接于微处理器的总线上。在整个系统中，除由数据存储器外，还有a d 转换及其 i 0 部件，这些部件的地址被安排在存储器的高端，方式采用全译码电路。 为防止系统在运行中受到干扰或其它不可预测的因素而影响正常工作，而设计了一 个自恢复电路与之配合使用，此电路无需初始化便可工作。 4 2 n 试仪前向通道电路设计 前向通道电路包括以下部分 + 保护部分 * a d 转换部分 + 频率跟踪电路 为了保证整个系统的安全运行，在电路和信号的输入端都加了隔离与过压保护。a d 转换接口是数据采集前向通道中的一个环节，数据采集和转换系统是从一个或几个信号 集中的模拟信号，并通过模拟开关、采样保持电路及a d 转换电路，将模拟信号转换成 数字信号。 4 3 测试仪变送器设计 为使输入的电压、电流信号变为计算机系统可接受的电平，然后通过保护电路、模 拟丌关及采样保持电路进入a d 转换器，特设计两组变送器，即电压变送器和电流变送 器。 4 4 配电测试仪软件设计 配电测试仪软件由以下功能模块组成： + 初始化模块 + 电参数读取模块 + 计算存储模块 + 显示模块 + 通讯模块 * d 1 5 控制模块 + 校准模块 1 4 生里! 乜出壁 堂型 盔瞳熊土堂丝迨塞 电参数的采集采用北高智公司研制的采集模块。此模块基于c s 5 4 6 0 专用电能量芯片， 能提供每秒电量以及电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率的 有效值，提供标准接口。 主程序在初始化完成后进入主循环，依次为电参数读取模块、计算存储模块、显示 模块、通讯模块、d 1 5 控制模块、校准模块在通讯模块中执行。主程序框图见图5 。 4 5 配电测试仪主要特点 幽5 土程序框幽 测试仪主要集成电量计量、在线监测已录、无功补偿控制等功能。 1 5 生国! 毡! 星 堂蛆缒瞳型! ! ：室僮造竖 ( 1 ) 电量计量 测试仪可提供电量累计表底数和每小时用电量的数据，且电量计量功能和性能符合 g b t 1 7 2 1 5 和j b t 5 4 6 1 标准，已经通过北京市质量技术监督局的c m c 认证。 ( 2 ) 在线监测记录功能 记录配电设备的基本运行数据如变压器的负荷状况、异常负荷情况、电压合格率统 计、供电可靠率统计、负荷的不平衡率、变压器的负载率及功率因数状况等。本设备作 为电力监控的远方终端，已经按照d l t 7 2 1 - - 2 0 0 0 配电网自动化系统远方终端标准，通 过了国家电力公司r t u 质监站的型式试验。 ( 3 ) 无功补偿控制功能 可根据配电变压器低压侧无功功率的情况以及当时的电压水平自动控制电容器的 投入和切除，用无功补偿减少线路和变压器因无功电流带来的损耗。本设备作为无功补 偿控制器，已经依据行业标准通过了国家电力公司低压电气质检站的型式实验。 ( 4 ) 通讯功能 本设备配有r s 一2 3 2 电平标准的就地抄表口，可用于与掌上电脑进行数据通讯或加配 无线智能传输模块利用移动无线通汛网络实现数据无线传输。 1 6 皂盥坐魁堂业盥瞳熊二i ：堂丝垒塞 第五章配电负荷监测管理系统主站管理软件 主站( 局内计算机) 是配电负荷监测管理系统的主要组成部分，是系统的最高管理 者。 5 1 主站对硬件设备的要求 + i n t e lp i i i 以上c p u 的p c 或服务器 + 键盘和鼠标各一个 + 1 6 m b 以上内存 + 安装“配电负荷管理系统”需6 m b 的磁盘空问，但需在硬盘上留下足够大的数掘存 储空间 叶t 印机一台，建议使用彩色打印机 + s v g a 监视器一台，最小分辨率为8 0 0 6 0 0 5 2 主台管理软件系统 为了满足供电企业多部门数据共享，并能与m i s 系统、地理信息系统及其他系统交 换数据，主台管理软件采用b s 结构，企业内合法的网上用户均可方便的查看运行数据。 运行环境 基于i n t e lp i i i 以上c p u 的微机或服务器 a w m d o w s 2 0 0 0s e r v e r 操作系统 数据库采用s q ls er 、t e r 7 0 本管理软件分为二个主要的大模块 数掘管理 查询统计 5 2 1 数据管理 包括档案管理、数掘维护、导入数据、辅助选项等 ( 1 ) 档案管理 对设备的档案数掘进行管理，即录入、修改、整理、删除、浏览、查询工作。 具体项目包括： 1 7 生四! 吐= ! 堂丛嚣匾型! ：堂尘迨塞 变压器档案：配变编号、容量、额定电压、额定电流、c t 变比、安装地点、配变名 称、台区名称、线路编号、测试仪编号、测试仪软件版本、测量记录起止时间。 ( 2 ) 数据维护 可以删除不必要的过时的数据，并能解决在非j 下常情况下数据库受到损坏时，重新 恢复数据。 ( 3 ) 导入数据 主站可通过通讯网络进行数据采集，在暂时没有组建通讯通道的地方，也可以通过 抄表员用手持掌上电脑人工抄表。 ( 4 ) 辅助选项 用户密码功能用于设置密码。由于不同的部门可从该系统中获取不同的信息， 为了安全和方便，系统管理员可设置多个用户名和密码分配给不同的用户，以便各用户 使用自己的名称和密码。 5 2 2 查询统计 包括配变查询、综合分析以及图形曲线三部分。 ( 1 ) 配变查询 配变查询包括整点数据、区间统计j 区间统计连续打印和电容记录等4 项内容。 整点数据查询变台配变某天的整点数据： 区问统计查询某一时段内的数据统计结果： 区问统计连续打印用于有多台测试仪时连续打印报表： 电容记录查询某一时问区问内的电容投切情况。 ( 2 ) 综合分析 综合分析包括以下l1 项内容： 条件查询查询某些条件下的数据； 报警事件查询报警事件，如停电、电容失效等： 线路电量统计某条线路在某段时间段的电量： 电压合格率分析配电变压器在某时间段的电压合格率； 负荷分析分析配电变压器在某时间段的负荷情况： 电量统计统计某时间段的电量累计情况； 1 8 主璺! 丛出壁 堂虹宜睦熊! ：堂僮迨塞 供电可靠率统计某时间段停电情况； 电压极值统计某时间段的电压最大、最小值； 电流极值统计某时阳j 段的电流最大、最小值： 综合报表统计某时间段的综合实时数据，包括最大电压、最大电流、有功电量、 功率因数、负载率、电压合格率等； 定点负荷统计某一整点时刻的实时数据，包括三相电压、三相电流、功率因数、 负荷率。 ( 3 ) 图形曲线 图形曲线包括同曲线和区间曲线。 r 曲线查询某台变电变压器某天的整点曲线； 区问曲线查询某台变电变压器某一区阳j 内的曲线。 1 9 主囤! 也出珏宝世毪匾熊上芏丝丝竖 第六章配电负荷监测管理系统相关技术说明 6 1 通信方式的选择 目前采用的配电网通信方式有无线( 公用或专用) 、载波、光纤、微波、音频电 缆、电话拨号等，以下把在该系统中可用的几种通讯方式性能作比较 性能电力载波光纤通信载波通信电话拨号g s m 或普通电台无 g p r s 线通信 可靠性低高较高高 较高 低 传输速度较低极高 高 一般低一般 实时性好很好好一般差好 可扩充性差差好较差好好 复杂程度复杂复杂复杂较简单简单复杂 基础费用高高 | 目】 较低低较高 运行费用百】高较低较低低较高 另外，在选择通信方式时，还应考虑以下几点实际因素： 1 1 0 k v 配变数量大，采集点庞大，故终端费用不能高： 2 配变分布离散，配网结构复杂，铺设物理信道代价必高； 3 配变增加、变化快、要求通信有较高的可扩展性； 4 对数据传输的实时性要求不高； 5 配电测试仪上传的数据量少。 众所周知，远程通信系统其基础投资数额巨大，如只用于某一种专门用途( 例如抄 表) ，首先是资源浪费，其次由资金反过来决定其也不可能很完善。以无线方式为例，可 以自行建设电台、中继站来实现远程通信：但第一，大功率电台、中继站的费用，占用 频段的费用，占地费用等投资较大；第二，数量有限的中继也不可能覆盖很大范围，城 市中高层建筑对通道的影响更是无法预计，通信质量难以满足要求。而无线公共通信网 络则捎j 有集中投资、多方受益的优势，其规模、性能都是自建方式无法比拟的。从以上 的比较和分析可以看出，无线公共通信网络比较适合配电监测管理系统用作远程通信网 络尤其g p r s 最为合适。 生图! u 出壁 堂班毯隧墅：芏丝垃塞 6 1 1g s m 的应用 首先应该提到的是g s m 通信网目前主要业务为手机通话，实际上其同样具备实现 数据传输的能力。目前已有短信息，i n t e r n e t 访问等服务提供。其发展至今己很成熟， 基本已遍及全国各地，特别是在城市中覆盖率较高。运营商目前有电信、联通两家，形 成竞争机制，服务已能达到相对满意的程度。用于6 s m 网通信的装置现在又多家产品可 选，因其功率要求低，批量大等原因，成本价格均低于大功率电台。这些装置内置通信 协议，应用方便，通信可靠性更高。基于上述条件中国电科院与青岛电业局、青岛联 通公司合作，与2 0 0 0 年成功完成配电负荷综合监测系统，实现了对全市范围内1 2 0 0 余 台配电变压器的准实时监测。 以下简单介绍一下应用方法。 短信方式是在g s m 网上实现数据通信的直接方式，但短信占用的是控制信道，带宽 很窄，不适合数据量较大的传输。我们使用的是语音信道，需要先在通信公司丌通双向 数据业务，申请专用于数据传输的被叫号码。通信子站采用专用无线通信模块，可以视 作有些特殊性的m o d e m ( 调制解调器) 。主站端可以使用普通有线m o d e m ，接有线电话 线路。应该考虑使用多路m o d e m 池以提高通信效率。 在应用中，需要注意以下问题： ( 1 ) 电源的稳定性：g s m 模块工作时( 通信中) 的典型电流图示意如下： 5 a ( 峰值) 3 6 0 m a ( 均值) l5 0 m a ( 最小) 可以看出瞬间 。如电源设计考虑不够 周到起伏过大一是会造成模块本身工作异常，二是对共用此电源的其他元器件造成 影响。 ( 2 ) 电磁兼容性：因为模块的设计初衷大多不是面向工业级应用，所以本身抗干扰能 力较差，需要保证其电源输入及信号线有一个相对“干净”的环境。 ( 3 ) 运行监控：由于现场环境及操作的多样性，掌握模块当前状念随时检查并作相应 处理是必须的。检查包括软硬两方面，硬件方面主要是监视电源状态，软件方面则是通 过串口随时查询模块状态信息。注意要保证用于监控的查询不能影响正常通信，这可以 通过对d c d 及响铃信号的监视来控制。 2 1 虫旦! 丛出生 堂丛红瞳趔i ：堂丝迨堂 无线通信模块需要专用天线。由于是工业应用，需要注意防锈处理及安装稳定度。 因为应用中距离人员较远，可选用增益较大的天线，所以可以使得在同一地点，信号强 于手机。 利用g s m 网实现数据通信的缺点在于传递数据前需要先拨号建立载波连接，约需2 0 秒的握手时间。另外，如果长时间连接传递实时数据，通信费用较高。再有，通信受天 气、网络忙碌程度影响，可能出现短时中断。所以g s m 网更适合于实时性要求较低的系 统，如抄表系统。 6 1 2g p r s 的应用 g p r s 是一种以全球手机系统( g s m ) 为基础的数据传输技术，可说是g s m 的延续。g p r s 和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包( p a c k e t ) 式来传输，因此使用者所负担 的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。 g p r s 是一种基于包的无线通讯服务。它将使得通讯速率从5 6 一直上升到11 4 k b p s ， 并且支持汁算机和移动用户的持续连接信道是共享使用的，是需要的时候爿有包产生。 它将使得为用户提供应用服务更加简单。用户就可以随时访问自己的虚拟专用网络 ( v p n ) ，而不是每次都需要拨号上网。 ( i ) g p r s 的优点： 相对原来6 $ m 的拨号方式的电路交换数据传送方式，g p r s 是分组交换技术，具以下 优点。 实时在线：即用户随时与网络保持联系。线信道上发送和接受数据，没有数掘传输 时还一直与网络保持连接，用户随时与网络保持联系。举个例子，用户访问互联网时， 点击一个超级链接，手机就在无线信道上发送和接受数据，主页下载到本地后，没有数 据传送，手机就进入一种“准休眠”状态，手机释放所用的无线频道给其他用户使用， 这时网络与用户之倒还保持一种逻辑上的连接，当用户再次点击，手机立即向网络请求 无线频道用来传送数据，而不象普通拨号_ i ：n n 样断线后还得重新拨号才能上网。 按量计费：用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没 有数据流量传递时是不收费的。 快捷登录：g p r s 的设备一丌机，就始终连接在g p r s 网络上，每次使用时只需一 个激活的过程，一般只需要1 3 秒的时问就能登录，而固定拨号方式接入互联网需要拨 号、验证用户名密码、登录服务器等过程，至少需要8 1 0 秒甚至更长的时间。 高速传输：g p r s 采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值能达1 7 1 2 k b s 而g s m 网络的速率为每秒9 6 k 比特，因此电路交换数据业务( 简称c s d ) 与g p r s 的关系 生圈! 址丑圣! 芏蛆班瞳熊：l 坐世造塞 就象是9 6 k 和3 3 6 k 、5 6 k 的区别一样。可以看出g p r s 比现有的g s m 在速度上占有很大 优势。 ( 2 ) g p r s 网络结构： g p r s 网络是基于现有的g s m 网络来实现的。在现有的g s m 网络中需要增加一些节 点，如g g s n ( g a t e w a yg p r ss u p p o r t i n g n o d e ，网关g p r s 支持节点) 和s g s n ( s e l z v i n g g s n ，服务g p r s 支持节点) 。 n g p r s 网络参考模型。g s n 是g p r s 网络中最重要的网络节点。g s n 具有移动路由管 理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到g p r s 寄存器。g s n 可以完成移动 台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。g s n 可以是一种类似于路由器的独立设 备，也可以与g s m 中的m s c 集成在一起。 m g s n 有两种类型：一种为s g s n ( s e r v i n g g s n ，服务g s n ) ，另一种为g g s n ( g a t e w a y g s n ，网关g s n ) ，s g s n 的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和 g g s n 之问完成移动分组数据的发送和接收。g g s n 主要是起网关作用，它可以和多种 不同的数据网络连接，如i s d n 、p s p d n 和l a n 等。有的文献中，把g g s n 称为g p r s 路由器。g g s n 可以把g s m 网中的g p r s 分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分 组数据包传送到远端的t c p i p 或x2 5 网络。 6 2 手持掌上电脑 在暂时没有组建远程通信通道的地方，可以通过抄表员使用手持掌上电脑进行人工 抄表。 6 2 1 振中公司t p 6 5 0 手持电脑 7 f p 6 5 0 手持数字终端是振中公司继z z 5 0 0 、t p 6 0 0 、t p 7 0 0 系列之后推出的最新一款机 型。主要适用于在各种流动性强的领域中，进行数据采集和现场数据分析处理的工作。 例如：在电力、水力、煤气行业的抄表收费，地质勘探部门的野外数据采集与分析，大 型仓库盘点中，手持数字终端都得到充分应用。与以往机型相比，新款t h i n p a d 6 5 0 手持 数字终端在软件系统设计上有了较大的改善，除了具备t h i n p a d 6 0 0 的所有功能之外，还 新增设了许多便利于用户的功能，为用户在工程技术领域的应用提供了强有力的工具。 6 2 2t p 6 5 0 手持数字终端的技术指标 c p u ：d r a g o n b a l l e z 3 2 8 存储器：1 m 至3 2 m 字节的f l a s h 存储器，不须依赖后备电池： 显示器：l c d ，1 6 0 x1 6 0 点阵，可显示2 0 2 0 个字符，或1 0 1 0 个汉字； 键盘：2 4 键，可输入数字，大写英文字母，汉字：和算术运算符号： 主囤! n 出垂 堂型f 盔睦丛土堂丝垫塞 接口： 高速光电口，标准r s 2 3 2 有线口，红外口： 电池： 两节从充电电池或不可充电的碱性电池； 体积：1 7 8 7 9 3 0 m m ： 重量： 约1 5 0 克( 不含电池) ； 工作温度：一2 0 一5 0 ： 实时时钟：年月r 时分秒； 背光和对比度：键盘可控可调； 支持语言：z z d b a s e 语言、c 语言+ ； 汉字输入方法：拼音输入法( 全拼、简拼) ： 操作系统：t p o s ，全部自主知识产权，内含先进f l a s h 文件管理系统： 6 2 3 使用振中t p 6 5 0 手持电脑注意事项 使用抄表器时，由于种种原因不慎将其掉入水中，从水中取出后，请您将其风干， 切忌，不要，t 启丌关，以免电池漏液毁坏机内电路板。 抄表器的屏幕外面，覆有一层塑料保护薄膜，请您在使用前，最好不要将其取下， 以防屏幕磨损。 如果没有妥善的屏蔽设计，或未充分进行电磁容性配置，几乎所有的电子设备都 易受到电磁干扰；请您在贴有通知的场所关闭机器并尽量避免在强光下使用，可能这些 场所在使用外部射频信号敏感的设备。 电池的使用 手持数字终端所使用的是2 节a a 电池，可用镍氢可充电电池，也可用不可充电 的碱性电池，现场可拆卸。当电池电量不足时，会出现警告信息，但允许手持数字终端 继续工作。用户应尽快更换电池。否则，当电池耗到不能继续供电时，手持数字终端就 会停止工作，屏幕上无任何显示，也不可能丌机。 更换电池前，必须先关机，否则可能造成机器数据错误。 充电 2 节主电池是可以拆卸的，当然可以用一般市售的充电器充电。建议使用镍氢可充电 电池( 尤其在充电器快充时) ，注意不要将单节充电电池和市售电池互换。可充电电池是 有使用寿命的。在使用恰当的情况下，充放电5 0 0 次以后，容量一般将降到8 0 以下。如 果使用不当，寿命会更短。 请千万注意如果用户在手持数字终端内换上了不可充电电池，则严格禁止充电， 否则可能发生危险。 防止机器从高处掉落，不要把机器放到烈同下暴晒。 2 4 士圆! u 丑壬! 主址h 匾塑! ：堂垡迨塞 第七章配电负荷监测管理系统应用 7 1 配电监测管理系统的特点 浚系统采用先进的计算机技术、电子技术及无线网络通信技术实现了对配电变压器 运行的在线监测、远程通信及离线分析，并以数据库的形式向供电企业计算机网上的各 专业部门提供可靠的和有价值的数据。该系统考虑了低压配电网的实际需要，具有如下 特点： ( 1 ) 由于低压配电网队实施监测的实时性要求并不高，无须在主站以秒级或分针缴对数 据进行刷新，而只要在需要时能将实时数据或历史数据召唤上来即可。陔系统既满 足远程通讯和实时监测的要求，又不过分强调绝对实时，可大幅度降低成本，具有 较高的性价比和实用性。 ( 2 ) 陔系统对已采集数据能充分合理的应用，满足供电企业多部门数据共享。该系统 提供方便、实用、有效的后台分析软件，友好的人机界面、而且能方便的与m i s 系统、地理信息系统及其它系统等相连接，为这些系统提供数据。 ( 3 ) 配电检测仪的应用环境及现场条件可能较为恶劣( 温度、湿度、粉尘及电磁环境 等) ，必须采取有效措施，确保装置运行的可靠性。配电监测仪具有较好的电磁兼 容性能。电力系统中由于丌关操作、雷电、辐射电磁场、工频磁场等原因引起的干 扰事件屡有发生，造成自动化设备不能f 常工作，甚至设备损坏。配电运行监测仪 是以微电子技术为基础的自动化装置，对电磁干扰十分敏感，而且安装运行的电磁 环境又很恶劣。因此有必要对配电运行综合测控仪的电磁兼容性能进行严格的监 测。配电运行综合测控仪在静电放电、高频电磁场、快速瞬变以及雷电( 浪涌) 等 方面进行电磁兼容性能考核测试，通过有关标准规定要求。 f 4 ) 该系统采用先进的无线电话网络作为通信通道，利用其数据通讯功能，将各项数 据传回电业局抄表工作站。充分利用了公共通讯网资源，根据用户需要，提供多种 通信速率及单号或多号码模式，工程实施快，维护省，扩容方便。无论何时何地新 增测试点，只需安装相应的测试仪，不必考虑传输网扩容，更不必再增设通讯线路 等设备：安装速度快且简单易行；成本低于专线、载波等方式，而信道更加可靠、 施工难度大为降低，r 常维护工作量少许多。 - ；i j = j r ；i ；：。萎掣型曼担型兰樊噻堡! ：坐地丝塞 7 2 配电负荷监测管理系统的应用效果 。 7 2 i 系统的监测记录功能 该系统对配电变压器进行在线监测记录，整点已录变压器a 、b 、c 三相电压、电流、 有功功率、无功功率、功率因数以及视在功率、有功电量等。例如，某电业局一台3 1 5 k v a 配电变压器2 4 小时整点记录数据报表如表i 所示： 舞 $ 惫 稍o o 聋型 基 糕 掣 嚣 =( 斟兰 掣妊 钵 芸制 搿 蛙一 脚 督妻 拉一 褂 羹薹 趔 罂 舞 区 褂 嚣 捌 罂 | 1 1 一 毫 斛 嚣 苍 嗣 犁 晕 1 譬 兰 错 雷 雷 妞 】= _ 世 盼 2 寒 脚 蚓厘 暮苔 蒿ioo。i：心薅锹芒 主国! 也出垂 堂盟缸瞳亟土堂丝丝塞 7 2 2 系统的综合分析功能 该系统不仅对配电变压器运行进行在线监测记录，而且还对配电变压器运行情况进 行综合分析。分析的主要内容为：电压极值( v ) 、电流极值( a ) 、1 5 分钟最大电流( ) 及出现时间、1 5 分钟最大需量( k w ) 及出现时间、供电可靠率、电压合格率、有功电量、 功率因数及无功补偿电量、最大不平衡及负载功率统计等。举例，某局3 1 5 k v a 配电变压 器在一个月区间的综合分析统计报表如表2 所示。 垦蒉 b 鑫量蠹冒 宝骞 安2 昌 宁誉 昌 6 蔷葛葛罱 女离 _(斛蠡耐褂雷露一料挺畦垦区 水。 母o o 鲁、f，。一盎眺一誊。一褂搭赋垦茁罐斌糟 。-in罱i。z：垦鲁 _j6q瓣瓤gy皤 嘏。毋o 毋一n 巷0o 96。，on o。黟一4蒜褂铎鹾 专目妻o。o。一荨手蚤隈迎车 水o 。v一4擦赫区斛雷 一女n一4雕鼙辋瓣枢中b女。一斛妪牛佟晤 誓磊【nn一o。n；h茸。 一o2ooon l i 丘 。卜【 垦区匡窖 一蕊手青壮 x一瓣母如手 求。一垦曾醛l捌手 求2营凳星鲁班叫捌矸l x o o o o 一 采。 斛辨日寻毯 星譬手班 。=0i：nio。on= 一唇营誊习宝专疆犍曙嚣求_【 g 兮6 on【000n 高 罂u 高0nnn【00。n 。n n 霉 i一。2。n 苫n 曙 厘窖醛习嗡一一避开i晤皋求【 日寻o【n一000n o n ：s no型000n_【on一000n 匿誊 o n ：o i 卜6罡6 hnniooon高n【ooon高zi000n 垦莹 1 6 o n 卜只i o n n 西n i 【 o 一= n onn_【ooononn_【000n匙nhooon 垦督 岍hn_【ooon on_【ooonoo_【ooon 厘鲁 o n 罂u n i ： 器 n 罂 嘣 一一覃晕爆手 n n 罂u _ 【焉 娶 o n 罂 嚼 。)坦肇手 _【nio。on赢_【o一o。n 丑制b 、，主兮in 巾熏蕾似 妒g 酱怔蝰葛舒怔瓷 n 坚o o o 一 。垦区垦曾。瓤谗斟硅j 碧群馘。港婶斟陧。巾蒜锹陧 器求如嫣n 琳 生囤! 丛数芷 堂班鲢隧丝：堂丝丝竖 7 2 3 系统自动生成各种报表 该系统根据运行管理需要，可自动形成各种报表，例如电压合格率报表，电压极值 报表、电流极值报表、停电记录报表以及负荷分析等，见表3 、表4 、表5 、表6 、表7 。 赫 薰；蓥l 耋i 誊搴o i 6 蓉。 翘 巅 蓬i 套；。- 2i 量霉o i o | 堡 薹；| q - l l llll ；i 嚣苫善暮罨苫舌专，毫媒 出 g88 8 88星昌82 脚叶寸叶叶叶叶叶叶叶 鹾詈暑 云暑 量 意 罄骥；骥； 叵蟹群苦 霉u 蜊雌 o n 口口n 呐a 昏昏口a 口蚺n 卜口o 昏昏。呐卜昏o n o o c 昏8 舍 一邑瓣痒中 出口 o l 一l 8 窭。岛_8 匣窖群若 掣 七 。卜o8 0口卜oo o oo o o8 08 0o o o8 0o o o 蒜留警睾 一鲁一叵苗盛辅 = = ：s 6一_ioo - 导n口-_loo 昌 晶苗罱-【g 高 = n 雩蝌艘 c9罾一 - l ci口一2一loo a cso_【8 5 c 罨鬲譬l8 口c - 8 ， 蜀蝌 嚣 口口一量l| 昏0 剐n罱一l8 暑 毒n罱-l8