电力监测研究报告

油田中心区域低压输配电安全监测系统争论应用〔争论报告〕江苏工业学院报告编写人：白康生周天彤工程参与人：

白康生

周天彤

陈小洪目 录前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔1〕一、工程目标及主要争论内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔1〕二、争论思路和技术路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔1〕三、主要成果„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔2〕第一章工程背景和系统开发方案„„„„„„„„„„„„„„„„„〔3〕一、工程背景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔3〕二、系统开发方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔3〕其次章数据采集系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔6〕第一节数据采集系统工作模型„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔6〕其次节网络处理模块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔7〕第三节数据处理模块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔9〕第三章数据存储与报警推断„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔11〕第一节创立专题数据库„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔11〕其次节数据接口和报警推断接口所实现的几个特点„„„„„„„„„〔13〕ODBC以实现应用程序接口„„„„„„„„„„„„„„„„〔13〕二、使用存储过程作为数据存储的中间层„„„„„„„„„„„„„„〔14〕三、使用存储过程作为报警规律程序„„„„„„„„„„„„„„„„〔14〕第三节报警规律的实现„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔14〕一、简洁报警的实现„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔14〕„„„„„„„„„„„„„„〔16〕三、系统中已经实现的报警策略„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔17〕第四章监控端软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔18〕第一节使用空间换取时间的策略解决网络传输的瓶颈„„„„„„„„〔18〕其次节曲线中的疵点处理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔19〕第三节使用面对对象的界面元素构造应用程序框架„„„„„„„„„〔20〕第五章系统的安装„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔22〕一、安装环境„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔22〕二、系统安装„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔22〕结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„〔23〕前 言河南油田中心区的低压电网担负着区域内众多居民、工作单位的供电任务。该电网10年以上，老化严峻，故障频繁。近几年，每年因故障造成120200多万元。目前，电网故障诊断仍承受人工定期巡济、高效低电”的社区工作目标的实现和社区效劳满足度的提高。因此，亟待争论开发一套有效、易用的低压电网监测系统。20231月申报担当了油田勘探局的局级争论工程“油田中202312月完成。一年以来，在勘24个站点安装了监测设备，实现了在数据中心对各站点供电状态的有效监测，圆满完成了工程规定的各项争论任务。一、工程目标及主要争论内容工程目标确保电网安全经济运行。主要争论内容优选专网无线传输技术；测量及模数转换；无线通信网络的构建和应用；开发低压电网监控系统组态平台，多种报警模式及报警呼叫转移功能。二、争论思路和技术路线调研国内外有关供配电系统的监测现状；确定本监测系统的开发技术方案：现场数据的采集和传输，数据效劳中心的数据接收和存储，监测前台的数据显示，以及数据特别的报警策略；研制监测系统的硬件：采集设备和传输设备；户端的数据的直观显示，报警系统。三、主要成果年开头进展了前期的调研、预备工作，迄今一年多来，工程组成员团结协作、共同努力，圆满完成了工程所要求的各项任务，到达了预期指标。工程组围绕上述内容，以满足河南油田五一社区对油田中心区域内单位工作和生24个站点安装配备了基于GPRS技术的供配电运行状况的数据采集和传输设备，开发研制了基于C/S构造的监测系统软24个站点供配电运行状况的有效监测和报警策略。该系统目前已成功投入使用，运行正常，效果良好。第一章工程背景和系统开发方案一、工程背景河南油田中心区的低压电网担负着中心区1.822个厂处级单34座低压配电室，5560余km主电缆线路，分线路约280km。大局部供配电设施运行10频繁，近几年，每年因故障造成停电次数达120次以上，抢修费用200多万元。目前，电网故障诊断仍承受人工定期巡检方法，时间滞后，在肯定程度上影响了办公及居民生活用电，烧毁电器事故时有发生。加上缺乏有效监控手段，电网参数常常脱离经济区，网损居高不下。当前，电脑、液晶电视等高档家电已经进入一般百姓家，居民对供电质量及牢靠性提出了更高要求。国家节能减排的大环境对降低网损提出了任务。件的选配和应用软件的开发。损耗具有乐观意义，将会产生良好的社会效益和经济效益，推广应用前景宽阔。二、系统开发方案配电所的供电配电设备进展报警以及反响掌握，削减平均故障处理时间MTTF；对小区供电配电系统所采集的数据实现可视化平台，便于直观显示小区当前供电配电状况。在电力监控系统的通信中，可以承受数传电台、GSM短消息、光纤接入和GPRS是受地形、气候的影响较大，造成系统的牢靠性、实时性较差，无法主动上报。GSM备维护方面不便利。而GPRS通信则避开了以上问题。通用分组无线业务GPRS是在现有GSM系统上进展出来的一种无线数据传数业实际应用带宽大约在 40～100Kbit/s，在此信道上供给TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。GPRS承受分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。GPRS永久在线，按流量计费，从而供给了一种高效、低本钱的无线分组数据业务。特别适用于连续的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于间或的大数据量传输。本系统承受基于GPRS的方式进展设计制作。1-1所示。1-1系统方案构架图本系统开发环境：WindowsXPSP2——操作系统平台；Ms.VC++6.0——主要开发软件；Ms.SQLServer2023——数据库开发平台；Ms.VSS6.0(VisualSourceSafe)——软件版本掌握；Ms.Visio2023——设计分析阶段用；Ms.VsAnalyzer6.0——调试优化用；Ms.VisualPC4.0——虚拟操作系统，模拟网络环境用。其次章数据采集系统的设计依据工程方案,数据采集模块是整个系统运作的根底，用于从现场采集实时数据。GPRS费用。一代配电测控设备,适用于低压电网系统的参数监测及无功补偿的掌握,可为电网的安GPRSDTU传输终端组成，各局部的功能如下：电流互感器——用于电流信号的测量。GPRS传输终端。GPRSDTU——收集电力参数传送到数据中心，它连接监控端的效劳器和电力参数测量仪表。2-1是数据采集系统的工作模型。该模型同时依靠于移动的GPRS网络和联通网用。324个，可以预期随着系统的现场端主动发出连接效劳器的恳求，待连通以后再传送数据并且接收效劳器端掌握消IPInternetIPDTUEPROMIP样即使现场仪表断电也能够在再次上电以后找寻到效劳器。DTU在系统中的作用是起到终端驱动的作用，在工作过程中，DTU向效劳器发出握手信号，效劳器向该DTUDTU随即向电表发出该指令，并从电表获得数据，回传给效劳器。为增加系统的牢靠性，在系统工作过程中，将效劳器能够同时翻开的网络连接不超5个〔最大值5DTUDTU4DTU将等待一个超时时间〔50msDTUDTU端则假设超时则重发数据包。这种超时机制，削减了网络冲撞丢包的概率，也增加了网络传输的牢靠性。2-1数据采集工作模型其次节网络处理模块设计在数据采集系统中，上位机〔效劳器端〕负责侦听DTU的握手信号，采集DTU上传数据，通过报警处理软件的接口存入数据库，并获得报警和掌握信号。DTU在制系统中错误的数据将有可能导致系统误操作，例如发出误报警。DTU的数据传输设置为自主行为，即DTU开机〔上电〕后定时(60s轮询时间)主动和效劳器连接。由于数据通信时间〔10ms级〕与DTU的轮询时间〔60秒〕比较是一个格外小的DTU在同一个轮询时间内发生冲撞的概率仅为：一次通信时间*DTU总数(10ms*27台〕0.45%轮询时间片 60s可以算是一个小概率大事。但是在一个特别场景中，DTU发生冲撞的可能性大大提高了。设想在某小区供电3~4DTU可以DTU在相近的时间内发出握手信号，从而造成数据冲撞。2-2。数据采集模块 报警处理模块网络队列网络处理网络队列网络处理数据处理解压/上传线程池处理中数据保存处理中等待中报警推断等待中短信GSM——SMS 发送单元等待连接失败连接值班负责人

总负责人/队长2-2网络响应处理流程图IntelCPU4个侦听线DTU的握手信号，则CPUCPU，所以同一时刻可以同时进展24个工作线程。3中可以看到，该模型可以同时处理2个网络连接，并且容许5个网络连接排77个，则多余的连接将失败。在处理网络连接时，系统首先依据DTU上的手机SIM的号码推断该DTU归属变电站，然后依据该变电站的ID号检索其电表的ID,并向电表发出读数据指令。DTU接DTU模块传递本次测量的值。数据处理模块接收网络处理模块所接收到的数据，并且检验该数据的有效性；组织定手机发送报警短信；接收报警短信的反响并依次修改报警状态。2-3连接检查执行流程GPRS网络中，常常会消灭非系统中节点所发出的数据报，假设对这些数据报进展处理，则将占据系统网络处理线程，可能导致丢包。为提高系统的牢靠性，对这些数据报的最正确处理方法就是直接抛弃。2-3SIM卡号快表〔黑名单表，以手机SIM卡号作SIM为快表中一项，则直接返回给网络处理线程连接失败信号。SIMSIM卡号非测站SIMSIM卡号为测站成员，则为该测站生成读数据指令，返回连接成功信息，连续后续过程。DTU收到测站发出的读数据指令以后，将指令转发向智能仪表。智能仪表读取当DTU，DTU将数据以压缩格式回传给效劳器。DTU如图2-4所示。假设数据不属于正常范围，则表示消灭数据特别，说明在采集传输过程中消灭SIM任何操作一段时间。被制止的有效站点具有一个解禁期，在进入黑名单时，被设置为一个常量值〔禁闭期，每隔21，当解禁期值为0时，表示期满可以恢复使DTU供给了一个错误重连的时机。2-4数据检查执行流程数据存储和报警推断规律具有动态变化的特点。是相间电压，这中间需要做一个数据变换。断地有的报警策略参加到报警系统中，也有局部报警策略被更或淘汰。依据需求分析，系统在创立的数据库中使用以下数据表：站点信息”表，其中主要表项的含义为：DEV_ID 设备号SIT_SIMCODE

DTU上的手机卡号SIT_NAME_LSIT_NAME_SWATCHER_SIM

值班员手机号码MASTER_SIM 队长/负责人手机号码〔二次报警用〕SIT_MENOSIT_CONTSTDI

测站说明标准电流ILH,ILL， 电流量程上限，量程下限IHW,IHWS,IHWT 电流报警高限，电流报警状态，电流报警时间IHACK,IHCANCEL,IHDISABLE，IHW2 二次报警等表中保存了测量量如电流电压电功等上下限，用于在客户端绘图时限位。等多项信息。“历史信息”表中各项含义如下：DEV_IDdt

ID号采样时间IA,IB,IC,IZ等各相电流及其他数据由于“历史信息”表存放海量数据，因此为了检索便利，对“历史信息”表的时间dt做了索引，这样在检索“历史信息”的时候，可以大大提高程序执行的效率和速度。“报警历史记录”中记载了各种报警的发出时间和处理，表中各项含义如下DEV_IDWTWTypeValue

ID号报警大事产生时间报警方式，恒为1，表示短信通知报警对象报警值，文本方式，表示发送短信对象内容。Solutio 后续处理，文本方式，表示对该报警的后续处理链。“系统设置”是一个重要的表，其中存放各个系统数据。修改，从而转变系统的运行模式和参数“大事簿”类似于报警记录，它记载了系统中各项关键大事，如治理员登录，站点掉线，觉察数据错误，修改密码等。该“大事簿”作为只读表单，对系统特别时进展诊断分析格外有用。“大事簿”中各个表项含义：Time 大事发生含义Action 大事名称Context 大事上下文。该上下文由填充“大事簿”的应用程序所填写，针对不同点大事可以记录不同的内容。“黑名单”表是为了提高网络处理的效率而设置的。当连接到来时，系统首先检查黑名单表，假设是黑名单成员则直接断开连接。这样就提高了网络处理效率。黑名单表中各表项的含义：IP IP地址SimCard

干扰的可能。EventTimeID

黑名单参加时间Event 黑名单参加缘由DeadTime

20DeadTime为-1则表示永久禁闭。添加的接口，以便于将来扩展本系统，增加高级治理功能时可以人工编辑该黑名单。一、使用ODBC以实现应用程序接口。ODBC是一种跨平台多宿主的数据库接口，绝大多数商用数据库软件均支持ODBC作为编程接口也供给了远程数据库存取的可能性。应用程序端使用开放性数据库连接(ODBC)作为统一编程接口的另外一个优点是数据库自己治理数据的全都性，由于可以端从数据库读入数据同时进展而不至于发生冲突，提高了数据的牢靠性。二、使用存储过程作为数据存储的中间层。SQLServerOracle中被成为预编译查询。通常存储过程可以保存身的数据库构造，为数据库应用供给了一种全都性构造。三、使用存储过程作为报警规律程序。也最大。为了便于调试和修改，使用存储过程来实现报警规律，可以实现在线调试(JustintimeDebug，JITD)。一、简洁报警的实现电流过高将导致变压器电损过大。这种规律推断简洁执行效率高，但是存在一些缺陷。3-1所示。复进出高报区域导致密集报警会更加频繁。一种解决方案是降低报警精度。3-2所示。h，报警死区是da，测量值是x，报警状态是当前处于正常状态(0)还是报警状态0x≥h+da＜h-da时，发出高报报警解除并且回到正常工作状态(0)。3-3是使用报警死区显著削减报警次数，且不用降低报警精度的例如。3-1简洁报警策略在测量曲线接近报警线时产生大量报警消息3-2报警线远离工作曲线削减报警3-3二、报警确实认、关闭、取消与二次报警GSM-SMSDTU利用短信通知值班员，值班员应对故障进展响应的处理。在这个过程中可能存在多个特别。例如因测量数据特别或者报警线设置特别而产生特别报警。假设是值班员经过确认此次报警为误报警，则可以设置为“取消”此次报警。假设是值班员认定此类报警均相对应的，系统可能对某个重点测站点的运行的数据特别关注，在发生报警以后，一段时间内假设不能解决报警，则需要再次通报相关责任人和决策人。此称为二次报警。3-4测站报警状态迁移图Ack为报警确认，Disable3-4所示。(Disable)而进入非使能状态，也可以由于测点对象值进入报警区〔参见第三章其次节报警死区〔Wr(Wrn)20分钟未退出，则进入二次报警状态(TW)同时发出二次报警短信。假设是在报警状态下接收到确认指令(ACK)或者取消指令(Cancel)假设测点对象回到正常值范围，则将回到正常状态(Nor)并且通过短信发出报警解除消息。DisableEnable指令翻开报警，该测站点不再发出任何报警消息。三、系统中已经实现的报警策略电流高报。当电流超过给定值时，发出电流高报报警。电压高报。当相地电压超过给定值时，发出电压高报报警。电压低报。当相地电压低于给定值时，发出电压低报报警。不平衡度高报。当不平衡度高于给定值时，发出不平衡度高报报警。零序电流高。4，当测站的零序电流高于给定值时，发出零序电流过高报警。停电报警。0时，发出停电报警。故障报警。0时，发出故障报警。软件对系统进展设置，并且发出掌握指令。63300条曲线，200多个变量实时显示点。储空间。为实现良好的显示效果，系统设计每2个像素表示一个测点，则在宽屏显示器1280区分率以上的液晶显示器400个以上的相关测点，才能绘出一条完整的曲线。因此假设依据每5秒一次刷380字节×400点，而一屏有两个显5条曲线同时显示，所以发生的数据量是相当可观的。点的历史数据。PStart接收测点数据PRecent缓冲区终点1屏数据量多屏空间缓存PStart接收测点数据PRecent缓冲区终点1屏数据量多屏空间缓存接收测点数据总缓冲溢出后向前卷动重复利用空间PRecentPStartPStart抛弃最早数据......之前的数据被掩盖1屏数据量多屏空间缓存4-1使用环形缓冲池保存趋势数据以削减网络流量有可能导致误操作或者误报警。5个点进展大小2个点四周为极大值〔微小值，该点将被中值滤波法所抛弃。5个值进展15%，20%，30%，20%，15%的权值进展平均，但是加权平均法虽然增加了曲线的平滑度，却照旧59个点的影响范围。以趋势掌握为主，峰值掌握较少，因此最终承受了中值滤波法来排解干扰。4-2给出了加权平均法和中值滤波法去除特别点的效果比较。测量值峰值点测量值峰值点中值滤波法疵点时间测量值峰值点加权滤波法疵点时间4-2去除杂波干扰方法比较示意图在监控端的人机对话界面设计中，存在大量的人机交互元素，例如图片显示、跳转按钮、开关、数值显示、区域曲线、报警块、声音