系统无线远程监控

第17卷.
第U期2007年11月计算机技术与发展CDMPUTERTEaLDGYANDDEVELDPMENTVo1.
17No.
11Nov.
2007低压配电网无线远程监控管理信息系统研究管爱东,郑建国(东华大学,上海200051)摘要:低压配电网是电力网的终端,文中讨论了低压配电网多功能无线远程监控的实现;介绍了基于GSM通信网络、计算机网络、客户很务器与浏览/服务器相结合的体系结构的管理信息系统的设计方案、实现技术和功能特点;研究开发了低压配电网无线远程监控管理信息系统,现场运行表明,该系统技术先进、运行稳定、维护方便;并展望了它的发展趋势.
关键词:远程监控;GSM通信网络;计算机网络;管理信息系统中图分类号:TN915文献标识码:A文章编号:1673—629x(20o7)11-0201一o4ResearchonWirelessRemoteMonitoringManagementInformationSystemofLowVoltAllocationNetworkGUANAi—dong,ZHENGJian—guo(DonghuaUniversity,Shang~200051,China)Abstract:network'slowvoltallocationistheendofelectricpower.
Discussestherealizationofnetwork'slowvoltallocationmulti—functionremotemonitoring,andintroducesthedesignofMISbasedonGSMcommunicationnetwork,cc~aputernetwork,combinationframeworkofclient/serverandbrowse/server;andthefeatureofrealizationtechnologyandfunctions,researchinganddevelopingnet—work'slowvoltallocationwirdessremotemonitoringmanagementinformationsystem.
Itisindicatedthatthe!
~rb'teI"11hascharacterofad—vancedtechnology.
stableoperationandconvenientmaintaininpractice.
Prospectsthetendencyof出esystem.
Keywolds-remotemomtofing;GSMcommunicationnetwork;o~nputernetwork;managementinformationStern0引言近年来,随着国家对农村低压配电网络的改造的加大,低压配电网络供电质量和供电可靠性有了很大的提高,但低压配电网络自动化管理却仍处于较低的水平_1J.
为了改善农村低压配电网络管理,提高自动化管理水平,结合当前农村低压配电网络现状和管理特点以及基于有关先进的通信技术、计算机技术、低压配电网技术的研究,介绍符合目前农村低压配电网情况的低压配电网多功能无线远程监控管理信息系统.
1系统研究背景低压配电网是电力网的终端.
与电力低压用户直接相连,具有点多面广、负荷变化频繁、供电可靠性不收稿日期:2007一O1一l5基金项目:上海市社科基金资助项目(200513J130O1)作者简介:管爱东(1971一),男,江苏通州人,东华大学硕:t研究生,江苏如东供电公司电力工程技术工程师、注册安全工程师,主要从事电力系统自动化研究和通信技术应用研究,电力生产安全研究;郑建国,教授,博士后,主要研究方向为智能信息处理、智能决策与数据挖掘等.
稳定、管理难度大等特点.
为确保低压配电网络的安全、经济运行,电力企业为此要投人大量的人力、物力和财力进行低压配电网设备的运行维护和改造.
尽管这样,问题依然突出.
(1)低压配电网的运行状况无法远程监控,数据收集仍需人员到现场抄录,形成数据滞后、失真、不同步.
(2)低压配电网络所接负载的性质、类别、容量的大小、使用的时间等基本由用户决定,其变化频繁、随意性大.
低压网络常出现三相电流不平衡,负荷分布不均匀、电压波动频繁,功率因数低等问题,导致低压配电网络的电能损失增大.
(3)用于低压配电网设备及人身安全保护的剩余电流动作保护器,因质量、用户设备、自然环境及气候条件等因素的影响,非故障性断电动作频繁而闭锁.
(4)电力设施被盗、外力破坏等情况的发生,致使低压配电网络的中点位移或断电等事件的发生.
(5)从事低压配电网日常管理的人员业务技能参差不齐,易发生误送电、误操作等现象.
鉴于此,研制一种低压配电网多功能无线监控远程管理信息系统,对低压配电网实行无线远程监控管维普资讯http://www.
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com·202·计算机技术与发展第17卷理.
并与电力营销管理系统、能量管理系统等兼容,建立各级监控中心,对低压配电网的经济、安全运行实现无线远程现代化监控和综合管理.
2系统设计方案低压配电网多功能无线监控远程管理信息系统的构成,分为3个主要部分:低压配电网监控装置(上位管理机、下位管理机)、信息传输网络、管理信息系统.
该系统的结构如图1所示.
2.
1系统结构(1)低压配电网监控装置,由上位管理机和下位管理机(RTU数据采集与控制)构成.
上位管理机的结构主要包括GSM短信传输模块单元、单片微处理机、电平转换电路.
GSM短信传输模块单元用来接收和发送短消息,单片微处理机用来处理和管理GSM短信传输模块.
上位管理机可以通过串口或USB接口与汁算机相互连接,所有操作通过程序单元在计算机上无成,实行计算机管理.
下位管理机以配电变压器台片为单位,即每台变压器配备一台下位管理机.
下位管理机主要由GSM通信单元、数据采集单元、三相电流一电压采样单元、继电器单元、配变状态检测单元等部分组成,通过串口、并口等通信接口与低压配电装置的多功能电能表、交流接触器、剩余电流动作保护器、电流电压互感器等装置连接,采集并监测电流、电压、有功功率、无功功率、工频等数据,监视线路运行情况,若有异常及时向主站发出报警信号.
同时,接受主站的遥控指令控制低压配电装置各条线路开关(交流接触器)的断开与闭合、剩余电流动作保护器的复位等.
(2)上位管理机与下位管理机之间实现信息传输,可通过有线网络实现,如光纤通信网络、同轴电缆通信网络等,也可通过无线通信网络实现,如GSM移动通信网络、小灵通通信网络、扩频通信网络等.
考虑到信息传输的安全性、可靠性和经济性,采用GSM移动通信网络传输数据信息较符合农村配变台区点多、面广等特点,也较易实现数据的远程和跨区域传输.
(3)管理信息系统主要由计算机及网络系统、数据库、应用软件、数据管理机构等组成.
2.
2管理信息系统实现(1)基于计算机网络.
计算机网络具有资源共享、相互通信及分布式处理等功能L2】.
电力企业基本已有专门的局域网,也能实现与广域网的连接.
在结构上,局域网宜采用Client/Server体系结构(与广域网的连接可采用Browser/Server体系结构),分企业级服务器、部门级服务器和客户机3级.
服务器操作系统可选用WindowsServer2003、UNIX或Linu)【,客户机操作系统可选用Windows2000或Windowsxp,网络协议采用TCP/IP.
(2)基于C/S与B/S结合的体系结构.
客户/月匣务器(Client/Server)体系结构模式具有标准的开放性,为管理信息系统提供计算机网络及数据库支持平台.
此结构一般由两部分构成:前端是客户机,其用户界面结合表示与业务逻辑,接受用户的请求,并向数据库服务提出请求;后端是服务器,即数据管理将数据提交给客户端,客户端将数据进行计算并将结果呈现给用户.
同时提供完善的安全保护及对数据的完整性处理等操作,并允许多个客户同时访问同一个数据库.
对电力企业来说,需要实时处理大量的数据以及进行大量的数据查询,并且又要考虑到数据的完整性和安全性.
因此,在专用的局域网内宜采用客户/月匣务器的大型数据库系统.
浏览/月匣务器(Browser/Server)三层体系结构,即在数据管理层(Server)和用户界面层(Client)增加了一层结构.
这种结构具有分布性特点,用户可以随时通过浏览器向分布在网络上的服务器发出请求,服务器对浏览器的请求进行处理,将用户所需信息返回到浏览器;业务扩展简单方便,通过增加网页即可增加服务器功能.
维护简单方便,只需要改变网页,即可实现所图1低压配电网管理信息系统结构图中心维普资讯http://www.
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com第ll期管爱东等:低压配电网无线远程监控管理信息系统研究·203·有用户的同步更新;开发简单,共享性强J.
因此,电力企业可采用浏览/月艮务器体系结构满足广域网上访问者访问和浏览需求.
(3)选用大型商用数据库.
数据库是信息系统的核心和基础,把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来,提供存储、维护、检索数据的功能,使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息.
·计算机网络上可建立多用户的数据库,支持用户共享统一的中央数据库以及分享本站上的数据库.
根据用户级别情况,可采用相应的安全技术,使各用户按不同的访问权限不同程度地访问数据库资源.
(4)采用面向对象的设计方法.
在管理系统中,面向对象的设计方法的基本思想是使用对象、类、继承、封装、消息等基本概念来进行程序设计_4J.
面向对象系统分析的核心技术在于对系统中各个对象的抽象相互关联、相互作用的描述,以实现对客观的模拟和分析.
面向对象的信息系统开发方法,主要包括:从需求中寻找对象;对对象进行归纳分组和定义;发现对象的共同点进行抽象;捕获对象应该提供的服务,面向对象进行建模;分析服务由哪些具体的动作组合而成,对对象模块及接口联系进行设计,以及对系统进行总体集成设计.
要实现面向对象的信息系统的开发,将面向对象技术应用到数据库应用开发、应用软件开发工具中,使应用开发工具能够支持面向对象开发,提供相应的开发手段,提高应用开发效率、增强应用系统界面的友好性、系统的可伸缩性和可扩充性.
3系统特点系统运用GSM通信网络传输业务和计算机处理技术,在监控中心实现对低压配电网的无线远程监控管理.
它具有以下特点:(1)系统由一台上位管理机和若干台下位管理机组成,其监控参数均可根据网络布局、线路及设备状况、配变容量及正常运行数据等自行设置,具有很强的实用性.
①上位管理机与计算机接口后组成监控中心.
监控中心可以以供电所为单位设置,也可以县级以上公司为单位设置.
②下位管理机位于被监控网络的电源处,可以配变为单位设置,也可以配变下的低压出线为单位设置,其数量不受限制.
③监控中心与下位管理机问的距离不受制约,有GSM通信网络都能实现跨区域监控.
④具有话务排队的功能,当通讯通道发生涌挤时,能自动储存,保证接受的信息不被流失.
⑤系统可与GSM通信系统内指定的手机用户或其它管理系统兼容,也可扩充到对35kV及上变电站实行无线远程监控.
(2)具有自动远程数据采集、记忆、查询、回读,远程设置运行参数;远程系统运行状况监控;远程剩余电流动作保护器监控;远程无功补偿装置监控;远程系统故障判断、报警,远程防盗、防窃、限权操作;远程抄表;远程数据自动分类管理;远程系统安全、经济运行状态智能分析等多种功能.
(3)下位管理机负责系统运行参数的自动采集取样、执行指令,监控中心负责对下位机送来的数据进行智能分析、自动判断、发送指令,并运用GSM通信技术实现与监控中心间的信息互传.
4系统实现功能(1)异常状况远程自动报警.
低压配网系统发生中点偏移、计量装置异常(失压、断流、装置损坏、计量不准)等设备故障,系统快速向监控中心发出信号报警.
(2)窃电远程自动报警.
通过远程数据回读功能,对数据进行智能对比后自动判断.
当发生改变计量装置参数、改接计量装置接线、绕越表计用电、损坏计量装置等窃电行为时,系统向监控中心报警.
(3)越权操作远程自动报警.
根据设置的权限,系统进行远程自动监控.
当发生擅自改变设备运行状态(运行改检修或检修改运行)、私自更换配变、越权操作计量装置等事件时,系统进行报警.
(4)就地或远程自动记忆贮存.
记忆配变或低压出线在任一时段的三相有功电量、三相无功电量,具备电能表计的计量功能,可冻结任一时段的运行数据.
(5)运行数据远程自动查询.
远程查询任何一台配变或任何一条低压出线的三相电流、电压等运行数据,随时对任何一台配变或任何一条出线进行线损定性分析、判断三相负荷是否平衡.
(6)远程抄表与负荷监控.
在监控中心可远程抄录配变和低压出线的峰、谷、平时段的三相有功电能和无功电能.
可设置固定的抄表日期,实行远程定时抄表.
能够对用户进行远程负荷控制,远程接受拉闸或合闸指令.
(7)无功补偿装置远程或自动投切.
显示低压配网系统内配变或低压出线的功率因数,并可自动或按监控中心指令进行远程投切无功补偿装置.
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com·204·计算机技术与发展第l7卷(8)剩余电流动作保护器远程自动监控.
远程设置剩余电流动作保护器的整定值,显示低压出线零序电流值;远程判断故障类型,进行合闸或闭锁操作.
(9)数据自动管理和智能评估.
对低压配网系统内配变和低压出线的运行数据进行自动分类管理;对系统的供电可靠性、电压合格率、低压线损率等进行智能分析;对运行状态、供电质量、供电能力等作出科学评估.
(10)与GSM通信网络手机用户进行交互.
手机用户既可与监控中心进行信息互传,也可充当移动式监控中心对指定的一台或多台下位管理机进行移动式管理.
5结论讨论了低压配电网多功能无线远程监控的实现和基于GSM通信网络、计算机网络、客户/月匣务器结构与浏览/月匣务器结构结合的体系结构的管理信息系统的技术构成,将管理信息系统应用于低压配电网管理自动化中,设计开发了低压配电网多功能无线远程监控管理信息系统.
并结合实际,介绍该系统的设计方案、实现技术和功能特点.
现场运行表明,该系统具有监控装置接线简单、配置灵活、抗干扰能力强、可靠性高,管理信息系统技术先进成熟、运行维护方便等显著优点,有力地促进了低压配电网自动化的发展[,值得在当前电力企业低压配电网管理中大力推广运用.
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