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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于GSM通信的配網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 目前我國(guó)配電網(wǎng)的自動(dòng)管理技術(shù)比較落后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化是必然趨勢(shì)。而我國(guó)配電網(wǎng)有自身的特點(diǎn)，不能直接引進(jìn)國(guó)外設(shè)備，必須根據(jù)我國(guó)配電網(wǎng)的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本課題主要借助于GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)10KV柱上開(kāi)關(guān)和高壓變壓器的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)并進(jìn)一步達(dá)到控制的功能。通過(guò)VC++和ANSI C分別建立主站短信收發(fā)平臺(tái)和基于freeRTOS的嵌入式子站短信收發(fā)系統(tǒng)，采用先進(jìn)的電能處理技術(shù)完成對(duì)各電能參數(shù)的精確采集、處理及校正。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，以彌補(bǔ)人工操控的不足，同時(shí)采用可靠的通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)：10KV柱上開(kāi)關(guān)量、電壓、電流、溫度、功率、功率因數(shù)、功率方向等。 基于本作品成本低、可靠性高、易維護(hù)、市場(chǎng)需求量大等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品將會(huì)有較好的發(fā)展前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 一、配網(wǎng)現(xiàn)狀 目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已基本實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化，且已取得了良好的效果。而我國(guó)配電網(wǎng)的故障檢測(cè)主要依賴(lài)于用戶報(bào)警和人工不定期野外實(shí)地檢測(cè)。我國(guó)人口眾多，用電需求量大，配電變壓器及柱上開(kāi)關(guān)安裝地點(diǎn)分散，數(shù)量較多，監(jiān)測(cè)手段相對(duì)落后，造成其人力損耗大，掌握數(shù)量眾多的變壓器及柱上開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)供電部門(mén)供電質(zhì)量好壞及效益高低有著決定性作用。 二、系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)采集終端、GSM通信網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心三大部分組成。 現(xiàn)場(chǎng)采集終端安裝在變壓器及柱上開(kāi)關(guān)上，進(jìn)行參數(shù)（包括10KV柱上開(kāi)關(guān)量、電壓、電流、溫度、功率、功率因數(shù)、功率方向等）采集、處理。GSM通信網(wǎng)絡(luò)作為連接采集終端與監(jiān)測(cè)中心的橋梁，使采集到的相關(guān)參數(shù)能夠及時(shí)傳送到監(jiān)測(cè)中心供查閱。監(jiān)測(cè)中心一方面通過(guò)GSM通信網(wǎng)絡(luò)與多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集器進(jìn)行多機(jī)通信，另一方面為工作人員提供一個(gè)可視化界面，足不出戶即可了解各地變壓器及柱上開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀況。 三、效益分析 1．減少人力耗費(fèi)。以自動(dòng)監(jiān)測(cè)替代人工操控，節(jié)省大量的人力物力資源，而隨著城市的建設(shè)和發(fā)展，自動(dòng)監(jiān)測(cè)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更加明顯。 2．延長(zhǎng)配網(wǎng)供電設(shè)備的使用壽命。由于監(jiān)控中心可做到對(duì)電能參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患，避免設(shè)備長(zhǎng)期處于超負(fù)荷或欠負(fù)荷等故障狀態(tài)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命、節(jié)省施工費(fèi)用。 3．提高供電質(zhì)量?？赏瑫r(shí)監(jiān)測(cè)各地設(shè)備運(yùn)行情況，對(duì)出現(xiàn)的故障區(qū)給出準(zhǔn)確的定位，縮短了故障處理時(shí)間、節(jié)省了資源、減少了經(jīng)濟(jì)損失，間接地帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益。 4．合理規(guī)劃電網(wǎng)建設(shè)。依據(jù)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可進(jìn)一步進(jìn)行電力市場(chǎng)分析和負(fù)荷預(yù)測(cè)，節(jié)約鋪網(wǎng)成本，為城網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、報(bào)裝增容等提供可靠的決策依據(jù)。 四、結(jié)語(yǔ) 該作品的主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于對(duì)配電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，并通過(guò)GSM通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，解決了野外柱上開(kāi)關(guān)量及變壓器參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)問(wèn)題，節(jié)省大量數(shù)據(jù)傳輸、配網(wǎng)投資及維護(hù)的成本。 本課題是我校與本市開(kāi)發(fā)區(qū)供電部的合作項(xiàng)目，現(xiàn)正在供電部門(mén)調(diào)試及試運(yùn)行。 考慮到我國(guó)配電網(wǎng)自身的特點(diǎn)，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品需求量大，且不能直接引進(jìn)國(guó)外設(shè)備。同時(shí)本課題在研制過(guò)程中充分的考慮了成本問(wèn)題，相信將來(lái)開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品定會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本課題主要借助于GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)10KV柱上開(kāi)關(guān)和變壓器參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)視并進(jìn)一步達(dá)到控制的功能。通過(guò)VC++和ANSI C分別建立主站短信收發(fā)平臺(tái)和基于freeRTOS的嵌入式子站短信收發(fā)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能參數(shù)的實(shí)時(shí)采集與控制。創(chuàng)新點(diǎn)在于本系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)人工操控的不足，同時(shí)采用先進(jìn)的GSM通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可靠性大大提高。技術(shù)關(guān)鍵是對(duì)電能參數(shù)的精確采集、處理及校正，GSM MODEM傳輸，遠(yuǎn)程控制。主要技術(shù)指標(biāo)有10KV柱上開(kāi)關(guān)量、電壓、電流、溫度、功率、功率因數(shù)、功率方向等。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 配網(wǎng)自動(dòng)化是配網(wǎng)系統(tǒng)提高供電質(zhì)量最直接、最有效的技術(shù)手段。目前我國(guó)配電網(wǎng)發(fā)展比較落后，還沒(méi)有切實(shí)可行的配網(wǎng)自動(dòng)管理方案，而一些發(fā)達(dá)國(guó)家已基本實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化管理并已投入市場(chǎng)，取得了良好的效果。 國(guó)內(nèi)部分地區(qū)（如北京、福建等）僅實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)管理系統(tǒng)自動(dòng)化中的某些功能，而大部分城市地區(qū)仍然采用人工操控。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)供電部門(mén)只是研究饋線自動(dòng)化技術(shù)，而對(duì)10KV柱上開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)、變壓器參數(shù)監(jiān)測(cè)的研究卻很少涉及，本作品就是針對(duì)于這一點(diǎn)空缺而設(shè)計(jì)的。利用先進(jìn)的GSM通信方式彌補(bǔ)了現(xiàn)有人工實(shí)地操控不便及遠(yuǎn)程通信數(shù)據(jù)傳輸可靠性不高的不足，從而實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制，提高供電質(zhì)量。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于“挑戰(zhàn)杯”2009“動(dòng)感地帶”河北省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲特等獎(jiǎng)。 本作品目前正在本市開(kāi)發(fā)區(qū)供電部試運(yùn)行。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作開(kāi)發(fā)
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品可直接接入配電網(wǎng)中工作，正常數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)到監(jiān)測(cè)中心，異常數(shù)據(jù)則立即發(fā)到監(jiān)測(cè)中心。監(jiān)測(cè)中心收集數(shù)據(jù)供操作人員查閱、分析，進(jìn)而控制配網(wǎng)的供電情況。 采集系統(tǒng)采用低功耗、高EMI的Mega128作為處理器，電能處理采用高性能的ATT7022芯片，減少了MCU的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，傳輸采用可靠的GSM通信技術(shù)，從而提高整機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。監(jiān)測(cè)中心軟件建立在VC++和SQL之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的集中評(píng)估和管理。 該作品不僅適用于大中型城市，同樣適用于惡劣的地理環(huán)境。對(duì)本地區(qū)而言，總面積6429平方公里，人口400多萬(wàn)，約有6000多個(gè)監(jiān)控設(shè)備（10kV柱上開(kāi)關(guān)、高壓變壓器），而這些設(shè)備廣泛地分布在本地區(qū)的各個(gè)角落，需1000多人進(jìn)行維護(hù)。若維護(hù)人員按每人年工資3萬(wàn)元收入計(jì)算，一臺(tái)設(shè)備平均價(jià)值0.2萬(wàn)元，平均使用壽命假設(shè)為8年，要覆蓋整個(gè)地區(qū)，每年能節(jié)省： (3×1000×8-0.2×6000)/8=2850萬(wàn) 由此可見(jiàn)，本作品投入將會(huì)帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 電網(wǎng)領(lǐng)域又是整個(gè)電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分,是對(duì)社會(huì)生活變化最為敏感的部分,電力作為商品的屬性也集中體現(xiàn)在配電網(wǎng)這一層上。配電自動(dòng)化作為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物誕生于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)達(dá)的西方。隨著新技術(shù)的產(chǎn)生，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)配電的自動(dòng)化管理，并取得了良好的效果。 配電網(wǎng)長(zhǎng)期以來(lái)只能采用人工操控，自90年代開(kāi)始逐步發(fā)展實(shí)現(xiàn)了一批功能獨(dú)立的孤島自動(dòng)化。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)需求更高的供電質(zhì)量，針對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)的具體情況，配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)當(dāng)分期分批逐步發(fā)展完善，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)資源的綜合管理。 目前許多電力公司正在研究配網(wǎng)自動(dòng)化當(dāng)中的饋線自動(dòng)化技術(shù)，而對(duì)10KV柱上開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)和變壓器參數(shù)監(jiān)測(cè)的研究卻很少涉及，而這些參數(shù)正是保障配網(wǎng)供電質(zhì)量和可靠性是重要指標(biāo)。 10kV柱上開(kāi)關(guān)和高壓變壓器是配網(wǎng)系統(tǒng)中的重要設(shè)備，是高壓線路與用戶供電的橋梁。對(duì)于一般的中等城市，約有數(shù)萬(wàn)個(gè)此類(lèi)設(shè)備，并廣泛地分布在城市地區(qū)的各個(gè)角落，而隨著城市的建設(shè)和發(fā)展，其數(shù)量還在逐年增加。因此用人工的方法無(wú)法完成對(duì)配電網(wǎng)全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。電力設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控一直是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要內(nèi)容，對(duì)柱上開(kāi)關(guān)、變壓器和小區(qū)變電站的電壓、電流、電量和功率因數(shù)等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和記錄以便及時(shí)掌控其運(yùn)行情況，使其能夠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 國(guó)內(nèi)目前采用的傳輸方式主要有電力載波、無(wú)線電臺(tái)、有線傳輸（RS485、CAN總線）等技術(shù)，由于受場(chǎng)地、高壓、波段、線路、投資維護(hù)成本過(guò)高等因素的限制，這些遠(yuǎn)程通信技術(shù)還不能得到廣泛應(yīng)用。如果數(shù)據(jù)在GSM數(shù)據(jù)通信平臺(tái)上進(jìn)行傳輸，就不需要另外鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)線路或增加硬件設(shè)備，也不需要專(zhuān)門(mén)申請(qǐng)頻段使用權(quán)，僅使用SIM卡“即買(mǎi)即通”，不受地域限制，縮短了建設(shè)周期，具有成本低和通信可靠等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)這種通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的可靠傳輸，并且能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)限與控制，從而實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，以配電自動(dòng)監(jiān)測(cè)替代人工操控，能夠節(jié)省大量數(shù)據(jù)傳輸、配網(wǎng)投資及維護(hù)的成本，這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)是少有的。 由于我國(guó)的配電網(wǎng)絡(luò)有自身的特點(diǎn)，不能直接引進(jìn)國(guó)外設(shè)備，因而，研制適應(yīng)本國(guó)配電特點(diǎn)的設(shè)備是非常必要的。在信息時(shí)代來(lái)臨的今天，我國(guó)正在進(jìn)行大規(guī)模的配電網(wǎng)改造建設(shè)，可以預(yù)見(jiàn)，基于信息技術(shù)的配電網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)得到廣泛推廣并發(fā)揮巨大作用。
