基本信息
- 项目名称：
- 基于GSM通信的配网自动监测系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 目前我国配电网的自动管理技术比较落后，随着国民经济的发展，实现配网自动化是必然趋势。而我国配电网有自身的特点，不能直接引进国外设备，必须根据我国配电网的具体情况进行设计。 本课题主要借助于GSM数字蜂窝移动信息网，实现对10KV柱上开关和高压变压器的远程监测并进一步达到控制的功能。通过VC++和ANSI C分别建立主站短信收发平台和基于freeRTOS的嵌入式子站短信收发系统，采用先进的电能处理技术完成对各电能参数的精确采集、处理及校正。其优点在于能够对配电网进行自动监测，以弥补人工操控的不足，同时采用可靠的通信技术进行数据传输。设计的主要技术指标：10KV柱上开关量、电压、电流、温度、功率、功率因数、功率方向等。 基于本作品成本低、可靠性高、易维护、市场需求量大等优点，未来开发出的产品将会有较好的发展前景。
- 详细介绍：
- 一、配网现状 目前，一些发达国家已基本实现配网自动化，且已取得了良好的效果。而我国配电网的故障检测主要依赖于用户报警和人工不定期野外实地检测。我国人口众多，用电需求量大，配电变压器及柱上开关安装地点分散，数量较多，监测手段相对落后，造成其人力损耗大，掌握数量众多的变压器及柱上开关的运行状态对供电部门供电质量好坏及效益高低有着决定性作用。 二、系统功能 本系统由现场采集终端、GSM通信网络和远程监测中心三大部分组成。 现场采集终端安装在变压器及柱上开关上，进行参数（包括10KV柱上开关量、电压、电流、温度、功率、功率因数、功率方向等）采集、处理。GSM通信网络作为连接采集终端与监测中心的桥梁，使采集到的相关参数能够及时传送到监测中心供查阅。监测中心一方面通过GSM通信网络与多个现场采集器进行多机通信，另一方面为工作人员提供一个可视化界面，足不出户即可了解各地变压器及柱上开关的运行状况。 三、效益分析 1．减少人力耗费。以自动监测替代人工操控，节省大量的人力物力资源，而随着城市的建设和发展，自动监测所带来的经济效益会更加明显。 2．延长配网供电设备的使用寿命。由于监控中心可做到对电能参数的实时监测，能够尽早发现设备存在的隐患，避免设备长期处于超负荷或欠负荷等故障状态，延长设备寿命、节省施工费用。 3．提高供电质量。可同时监测各地设备运行情况，对出现的故障区给出准确的定位，缩短了故障处理时间、节省了资源、减少了经济损失，间接地带来了经济效益。 4．合理规划电网建设。依据现有监测数据可进一步进行电力市场分析和负荷预测，节约铺网成本，为城网规划建设、报装增容等提供可靠的决策依据。 四、结语 该作品的主要创新之处在于对配电网参数进行自动化监测，并通过GSM通信网络进行数据传输，解决了野外柱上开关量及变压器参数的自动监测问题，节省大量数据传输、配网投资及维护的成本。 本课题是我校与本市开发区供电部的合作项目，现正在供电部门调试及试运行。 考虑到我国配电网自身的特点，对相关产品需求量大，且不能直接引进国外设备。同时本课题在研制过程中充分的考虑了成本问题，相信将来开发出的产品定会有广阔的市场前景。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本课题主要借助于GSM数字蜂窝移动信息网，实现对10KV柱上开关和变压器参数的远程监视并进一步达到控制的功能。通过VC++和ANSI C分别建立主站短信收发平台和基于freeRTOS的嵌入式子站短信收发系统，以实现对电能参数的实时采集与控制。创新点在于本系统能够对配电网进行自动化监测，弥补人工操控的不足，同时采用先进的GSM通信技术进行数据传输，可靠性大大提高。技术关键是对电能参数的精确采集、处理及校正，GSM MODEM传输，远程控制。主要技术指标有10KV柱上开关量、电压、电流、温度、功率、功率因数、功率方向等。
科学性、先进性
- 配网自动化是配网系统提高供电质量最直接、最有效的技术手段。目前我国配电网发展比较落后，还没有切实可行的配网自动管理方案，而一些发达国家已基本实现配网自动化管理并已投入市场，取得了良好的效果。 国内部分地区（如北京、福建等）仅实现了配网管理系统自动化中的某些功能，而大部分城市地区仍然采用人工操控。目前国内多数供电部门只是研究馈线自动化技术，而对10KV柱上开关监测、变压器参数监测的研究却很少涉及，本作品就是针对于这一点空缺而设计的。利用先进的GSM通信方式弥补了现有人工实地操控不便及远程通信数据传输可靠性不高的不足，从而实现配网的自动化监测与控制，提高供电质量。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于“挑战杯”2009“动感地带”河北省大学生课外学术科技作品竞赛中荣获特等奖。 本作品目前正在本市开发区供电部试运行。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品可直接接入配电网中工作，正常数据定时发到监测中心，异常数据则立即发到监测中心。监测中心收集数据供操作人员查阅、分析，进而控制配网的供电情况。 采集系统采用低功耗、高EMI的Mega128作为处理器，电能处理采用高性能的ATT7022芯片，减少了MCU的运算负担，传输采用可靠的GSM通信技术，从而提高整机系统的稳定性和可靠性。监测中心软件建立在VC++和SQL之上，实现对数据的集中评估和管理。 该作品不仅适用于大中型城市，同样适用于恶劣的地理环境。对本地区而言，总面积6429平方公里，人口400多万，约有6000多个监控设备（10kV柱上开关、高压变压器），而这些设备广泛地分布在本地区的各个角落，需1000多人进行维护。若维护人员按每人年工资3万元收入计算，一台设备平均价值0.2万元，平均使用寿命假设为8年，要覆盖整个地区，每年能节省： (3×1000×8-0.2×6000)/8=2850万 由此可见，本作品投入将会带来的巨大经济效益。
同类课题研究水平概述
- 电网领域又是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分,是对社会生活变化最为敏感的部分,电力作为商品的属性也集中体现在配电网这一层上。配电自动化作为市场经济的产物诞生于经济、技术发达的西方。随着新技术的产生，一些发达国家已经实现配电的自动化管理，并取得了良好的效果。 配电网长期以来只能采用人工操控，自90年代开始逐步发展实现了一批功能独立的孤岛自动化。随着国民经济的发展，市场需求更高的供电质量，针对我国配电网的具体情况，配电网自动化应当分期分批逐步发展完善，最终实现对配电系统资源的综合管理。 目前许多电力公司正在研究配网自动化当中的馈线自动化技术，而对10KV柱上开关监测和变压器参数监测的研究却很少涉及，而这些参数正是保障配网供电质量和可靠性是重要指标。 10kV柱上开关和高压变压器是配网系统中的重要设备，是高压线路与用户供电的桥梁。对于一般的中等城市，约有数万个此类设备，并广泛地分布在城市地区的各个角落，而随着城市的建设和发展，其数量还在逐年增加。因此用人工的方法无法完成对配电网全天候的实时监测。电力设备的远程监控一直是实现电力系统自动化的重要内容，对柱上开关、变压器和小区变电站的电压、电流、电量和功率因数等参数进行自动监测和记录以便及时掌控其运行情况，使其能够安全经济运行。 国内目前采用的传输方式主要有电力载波、无线电台、有线传输（RS485、CAN总线）等技术，由于受场地、高压、波段、线路、投资维护成本过高等因素的限制，这些远程通信技术还不能得到广泛应用。如果数据在GSM数据通信平台上进行传输，就不需要另外铺设网络线路或增加硬件设备，也不需要专门申请频段使用权，仅使用SIM卡“即买即通”，不受地域限制，缩短了建设周期，具有成本低和通信可靠等优势。通过这种通信方式进行数据的可靠传输，并且能够进行远程设限与控制，从而实现配网的远程监控，以配电自动监测替代人工操控，能够节省大量数据传输、配网投资及维护的成本，这种技术在国内是少有的。 由于我国的配电网络有自身的特点，不能直接引进国外设备，因而，研制适应本国配电特点的设备是非常必要的。在信息时代来临的今天，我国正在进行大规模的配电网改造建设，可以预见，基于信息技术的配电网自动监测系统将会得到广泛推广并发挥巨大作用。
