国家大学生创新性实验计划项目申请书

国家 级大学生创新性实验计划项目申 报 书项目名称 农村电网的智能化监测方法探究申 请 者 唐程辉 所在学院 电气与自动化工程学院专业年级 电气-09级指导教师 吴红斌 刘小平项目起止时间 2011.11-2013.05联系电话 电子信箱 合肥工业大学创新学院填 表 须 知一、合肥工业大学大学生创新性实验计划项目申报书（注明国家级或校级）要按顺序逐项填写，内容要实事求是，表达要明确、严谨。空缺项要填“无”。要求一律用A4纸打印，于左侧装订成册。 二、申请参加合肥工业大学大学生创新性实验计划项目团队人数不得超过5人（1人为立项负责人，参与合作研究者1-4人）。三、合肥工业大学大学生创新性实验计划项目申请表由申报学生所在学院初审，签署意见后，一式一份报送创新学院。四、如填表有不明事宜，请与创新学院联系和咨询。（联系电话：）申请者情况姓 名唐程辉性 别男出生年月1990.12所在院（系）电气学院专业年级电气-09级学 号项目组成员情况姓 名性 别出生年月专业年级分 工颜晓婷女1989.05电气09-1班调研、传感器应用贾骏男1990.11电气09-1班软件设计李瑄男1991.12电气09-1班单片机开发王燕英女1989.09电气09-2班调研、画电路图指导教师情况姓 名吴红斌职 称教授学历/学位博士讲授课程电力系统继电保护、电力工程基础、电力系统自动装置研究方向分布式发电、电力系统安全性分析所在院（系）电气与自动化工程学院E-mail地址电 话姓 名刘小平职 称讲师学历/学位博士讲授课程网络与通信技术、专业英语研究方向分布式发电、智能电网所在院（系）电气与自动化工程学院E-mail地址lxp_电 话课题来源：科研 教学 设计 工程 自选 其他（ ）一、申请理由（知识条件，特长、兴趣，相关经历等）1.1 项目背景农村电网是国家电网的重要组成部分，建设以“坚强、智能”为特征的新型电网，是新时期农电工作的新目标和新任务。为此，国务院总理温家宝于2011年1月5日主持召开国务院常务会议，决定实施新一轮农村电网改造升级工程。 会议提出，必须按照统一规划、分步实施，因地制宜、突出重点，经济合理、先进适用，深化改革、加强管理的原则，实施新一轮农村电网改造升级工程。在十二五期间，使全国农村电网普遍得到改造，农村居民生活用电得到较好保障，农业生产用电问题基本解决，基本建成安全可靠、节能环保、技术先进、管理规范的新型农村电网。此前的2010年7月，国家能源局曾召开全国农村电网改造升级工作会议，启动为期三年的新一轮农网升级改造，当时称，在三年期间，农网改造升级资金规模可能超过2000亿。 “农网升级工程”是“农网改造会议”的修订版，“农网升级工程”要求在“农网改造会议”的基础上减少年投入，但拉长投资时间，由过去的“三年”改为“五年”，“总体投资规模更大，不过，具体数额还未确定。目前，农村电网存在投入不足、网架基础薄弱、装备水平不高和运行管理不够智能化等问题，在发展速度、建设标准等方面与县城电网的差距较大。按照建设统一坚强智能电网的要求，加快建设新型农网，着力提高农网智能化水平，是当前电力企业深入实施“三新”农电发展战略、推动农网又好又快发展的紧要任务。由此可见，农村电网的智能化显得越来越重要也越来越迫切。智能电网是我们国家近几年来才提出的一个新概念，在研究上也稍微滞后于发达国家，而且由于各国具体的电网标准都多少存在着差异，所以电网的深入研究必须切合本国的具体运行条件。我国的特点之一就是农村所占土地比例大，农村人口众多。所以电网的特点之一也就是农村电网的需求大。但是农村的分布相对分散，地理条件复杂多样，这些都给电网的建设和运行带来了不利的影响。现有的农村电网建设依旧相对滞后，甚至在有些地方成了制约当地发展的因素。特别是从2007年“家电下乡”政策实施以来，农村电网供求矛盾和运行问题更加突出。一方面，农村电网结构薄弱，110kV主网架配置不够，变电容量不足，部分县城110kV及以下变电站已超负荷运行，供电可靠性低。另一方面，现有农村电网的运行在运行和监督方面存在比较大的漏洞，包括人为因素和技术因素。在这样的背景下，实施农村电网的智能化研究和改造工程不仅意义重大，而且是发展所趋。首先是有利于推动地方经济快速发展，二是有利于提高电网安全运行水平，三是有利于推动新农村建设步伐。1.2 研究条件唐程辉：09级电力系统方向，学习成绩优秀，曾获得国家奖学金，校一等奖学金，优秀三好学生，担任班级学习委员，通过计算机四级网络工程师考试，做事踏实认真，理论知识扎实，并且有一定的领导能力。颜晓婷：09级电力系统方向，学习刻苦，曾获国家奖学金、励志奖学金、一等奖学金，被评为三好学生。积极向上、不断进取。曾担任校科协学术科技部副部长，现任学院党支部组织委员，兴趣广泛，尤其对科研创新比较感兴趣。贾 骏：09级电力系统方向，学习认真，工作负责。担任院科协主席、学习委员，获得校二等奖学金。熟练使用VB，delphi等开发工具。通过计算机四级数据库工程师考试。在大一时曾参加过类似项目开发。在美新杯物联网创新大赛中获得安徽省二等奖，具有很强的实践能力。李 瑄：09级电力系统方向，学习刻苦，曾获校三等奖学金，在院科协及校学生会均担任职务，动手能力强，积极参加创新活动和比赛。在今年的“美新杯”中获得优胜奖。王燕英：09级电力系统方向，学习认真，成绩优秀，获得校二等奖学金，优秀新生奖学金二等奖，曾被评为优秀团员，三好学生，为人热心开朗，做事持之以恒。团队成员具备很强的专业领域知识和理论水平，通过针对性学习，已对单片机等相关知识具有了一定的理解和掌握。团队成员曾多次参加学校或国家的各种比赛与创新活动，具有很强的实践能力、创新能力和很好的团队合作精神，完全有能力胜任项目的实施。二、项目研究内容（目前研究的现状、研究方法、实验方案、解决的关键技术和创新点等）2.1 研究现状农网改造虽然已提出多年，但由于农村电网的基础比较差，电网的数量和质量都不高，再加上对农村电网的投资和研究不够甚至滞后，农村电网已经成了制约农村发展的一个重要因素。电力要先行，现阶段的农村电网的改造还多以设备的更换和升级为主，而对农村电网的智能化改造还不足甚至可以说是几乎没有。农村电网的智能化程度还远远不够。由于农村电网常常处于那些人烟稀少、地势偏僻的地方，电气设备维护和检修不便，发生潜在故障不能及时通知给相关单位和工作人员。农村的电工大多是经过简单培训的农民，自身文化素质不高，由于手机等现代通讯设备已十分普及，发生突发性故障可由此作为途径及时通知到管辖该片区域的电工。并且，巡检人员在巡检过程中往往并不负责，有时甚至不会到所需巡检的区域。这些都会造成农村电网的可靠性，增加设备维护成本、降低设备使用寿命。这就需求运用先进的巡检手段，严格对电气设备和线路的巡视，及时、准确地发现缺陷和故障，减少事故隐患，消除事故萌芽，确保配电设备、输电线路的正常运行，提高运行的可靠性。智能电网是时下的一个热点，各国根据自己的情况对智能电网都有各自具体的定义。以美国和欧盟为代表的主要发达国家已经对智能电网的研究有了初步的进展，但是还大都还处于实验阶段，没有大规模的实践。而对于农村电网来说，发达国家还没有专门针对农村电网的研究和计划。我国的农村所占区域大，农村人口多并且农村的发展落后。所以我国格外重视农村问题，其中农村电网问题是一大重点也是难点。我国从上世纪就开始重视农村电网，提出了农网改造，但大多是对设备的升级和更换以及电网的改建。对于农村电网的智能化改造还没有实质进展。2011年9月22日，由国家电网公司布置、辽宁省承担的农村电网智能化试点工程正式启动，工程的重点为自动售电系统。此外，试点工作还将启动配电自动化工程、用电信息采集系统工程、农网低压智能台区工程、智能配电一体化通信平台工程等项目。可以看出对于农村电网智能化的研究在我国乃至世界上还都处于初期，但是此项研究具有很大的科研价值和使用前景。2.2 研究方法与实验方案2.2.1 原理农村电网的智能化监测主要依赖于GPRS远程监控系统、单片机控制技术和相关的传感器技术等。GPRS网络：GPRS网络具有信号覆盖面广、信息传输效率高、永远在线等优点，其基于TCP/IP数据分组协议信息传输业务，能够有效地把GPRS网络和Internet网络连接在一起，使分组数据可以自由地在两种网络之间传输，适合构成远程监测网络。最新的GPRS数据传输业务，可以把采集的数据信息经Internet网络实时传输到远程监控中心的海量空间数据库存储，供监控软件实时地分析利用。单片机：利用单片机对采集的信息进行整理，并与GPRS技术融合，达到与终端的联系。相关传感器：通过温度、电流、电压等传感器，获取电网运行的数据。2.2.2 具体研究内容a对农村电网的智能化运行，提出具有可行性的方案。将监测装置做成实物。b用温度、电压、电流、气体流量等传感器完成对电气设备和线路的运行的环境和状态的进行监测。c用单片机对所采集的信息进行处理。在单片机中预存设备正常运行条件，将传感器对电气设备和线路的运行监测到的信息送入单片机，单片机对这些信息和数据进行处理，如果设备或是线路出现了问题，则发出相应的警报。d通过GPRS技术，将单片机处理过的信息传到远程控制终端，人通过远程控制终端即可实现对设备的管理和检测，同时还能及时发现设备和线路的事故。e利用太阳能板对监测装置进行供电。整个系统的总体结构图如下：2.3 解决的关键问题a.提出农村电网智能化的有效方案。方案要从智能化、可行性、可靠性以及经济性等诸多方面考虑。b.系统中有多个传感器来监测电气设备和线路的运行状况。这些传感器同时运行，会产生大量的数据，并在传输线路上会产生冲突。如何让各传感器和单片机之间的数据传输有序并且不出错，还需要进一步研究。c.各传感器的运行都有自己所需的环境条件，不同的环境会影响测量的准确性，如何让测量数据的准确性最高，以防止错报和误报，需要一定的措施和修正的方法或算法。这些都要进一步探讨。2.4 创新点（1）利用GPRS技术，将单片机处理过的信息传到远程控制终端。（2）利用太阳能板对监测装置进行供电。三、项目进度安排（查阅资料、选题、自主设计项目研究方案、开题报告、实验研究、数据统计、处理与分析、研制开发、填写结题表、撰写研究论文和总结报告、参加结题答辩和成果推广等）2011.112011.12 前期准备工作，调研收集资料，学习GPRS、单片机，对已有的前期研究成果进行总结，完成开题报告。2012.012012.04 统计调研数据，分析方法的时效性，完成调研报告。设计并完成系统的主要功能，包括硬件设计与软件设计。2012.052012.11 研制开发监测装置。并对系统进行测试，针对发现问题和指导老师的建议进行及时的改进。2012.122013.5 课题总结，撰写研究论文，提高研究报告，参加结题答辩。 四、拟利用资源（实验室、研究所、工程创新中心、科教实践基地、仪器设备、资料等）（1）学校实验室、实验教学示范中心（2）仪器设备：LED光源、单片机开发板、计算机、万用表等。（3）资料：图书馆相关书籍及购买相关书籍，网络查找的相关资源等。五、经费使用计划序号支出项目金额（元）依据或理由1设备、器材费14000购买实验器材、仪器设备2图书、复印费3000购买书籍文献、打印、复印3论文发表费3000审稿费、版面费4合 计20000