基本信息
- 項目名稱：
- 結(jié)合電力載波及GPRS技術(shù)的控制與保護開關監(jiān)控系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 結(jié)合當今國家＂十二五＂規(guī)劃對智能電網(wǎng)建設的迫切需要，我們設計了一套基于電力載波及GPRS技術(shù)的控制與保護開關監(jiān)控系統(tǒng)。在遠程通訊方式上，該系統(tǒng)結(jié)合了PLC通訊方式及GPRS無線通訊方式，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控，彌補現(xiàn)有依靠單一載波通訊和GPRS通訊的不足，使兩種通訊方式有機結(jié)合，優(yōu)勢互補。其可擴展性強，可根據(jù)具體用戶的需求進行升級。目前該作品已完成上位機軟件的設計，下位機硬件正在試運行中。
- 詳細介紹：
- 目前我們所熟知的控制與保護開關的通訊方式有三種：單一總線（如RS485/232總線）、電力線載波通訊（PLC）和無線通訊技術(shù)（GPRS）。這三種通訊方式均有缺點，單一總線實現(xiàn)遠程監(jiān)控傳輸距離有限；電力載波技術(shù)利用低壓輸電線路組成數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，但其配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，僅限于單個變壓器供電范圍內(nèi)的傳送且受傳輸距離影響較大；GPRS是一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸方式，但其存在信號盲區(qū)。這樣便使得僅依靠單一總線、電力線載波或GPRS通訊技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)受到了很大的制約。結(jié)合當今國家＂十二五＂規(guī)劃對智能電網(wǎng)建設的迫切需要，我們設計了一套基于電力載波及GPRS技術(shù)的控制與保護開關監(jiān)控系，該系統(tǒng)由開關主體、開關主體控制器、信號采集模塊、信號接收模塊、GPRS無線通訊模塊、上位機監(jiān)控系統(tǒng)六部分組成。 開關主體，采用E型電磁鐵交流吸合直流低壓保持方式或采用E型電磁鐵配永久磁鐵工作方式，交流吸合，永磁吸力保持方式。 主體控制器，用于實時采集開關主體工作狀態(tài)和各種電信號，根據(jù)采集到的信息對線路進行實時控制，并隨時接收控制室發(fā)來的遠程控制信號，根據(jù)控制指令執(zhí)行相關操作，將工作狀態(tài)隨時上傳給控制室。 信號采集模塊和信號接收模塊，負責采集主體控制器的數(shù)據(jù)和傳輸控制命令。 GPRS無線通訊模塊，采用虛擬IP技術(shù)，利用移動網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸。 上位機監(jiān)控系統(tǒng)，用于對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和對遠端開關參數(shù)在線設置。 所述信號采集模塊和信號接收模塊由電源電路、RS232接口、電力載波模塊、中央處理單元構(gòu)成。上位機監(jiān)控系統(tǒng)由用電量統(tǒng)計、參數(shù)設定、線路參數(shù)顯示、開關狀態(tài)監(jiān)控功能模塊組成。信號采集模塊和主體控制器可以采用一對一或者一對多的連接方式。此系統(tǒng)實現(xiàn)控制、保護、遠程監(jiān)控的有機結(jié)合，可對開關進行遠程監(jiān)控，克服了以往CPS在線監(jiān)控能力上的不足之處。 這種新型的控制與保護開關具有智能斷路器、智能接觸器等電器的功能，同時結(jié)合電力載波技術(shù)和GPRS通訊技術(shù)、虛擬IP技術(shù)等先進技術(shù)于一身，實現(xiàn)了信息的雙向采集及傳遞，使得CPS網(wǎng)絡化得以實現(xiàn)，符合當前我國智能電網(wǎng)建設的要求。且該系統(tǒng)可擴展性強，可根據(jù)用戶的需求進行升級安裝無功補償裝置等。 該作品適用于目前農(nóng)村電網(wǎng)改造、樓宇電器自動化、工廠供配電等場合，有廣闊的市場前景，經(jīng)濟效益也十分可觀。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關鍵和主要技術(shù)指標
- 設計目的：現(xiàn)有的控制與保護開關多采用單一總線實現(xiàn)遠程監(jiān)控，而這些總線傳輸距離有限，所以考慮設計一種新的通訊方式來解決當前控制與保護開關在遠程通訊方面存在的問題。 基本思路：控制與保護開關可實時對電力設施進行控制與保護。電力線載波技術(shù)在通訊時不需重新布線，投資成本低，但配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，僅限于單個變壓器供電范圍內(nèi)的傳送，且不適合長距離傳輸。GPRS通訊技術(shù)是一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸方式，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡協(xié)議，通訊實時性強，運營成本低，通訊速率高，建設成本少，但需要一定的維護費用，而且存在信號盲區(qū)。這樣便使得當前依靠單一方式通訊及組網(wǎng)方式受到很大的制約；另外，結(jié)合智能電網(wǎng)建設中關鍵設備的傳統(tǒng)控制與保護開關應該具有智能化的特點，所以提出了一種結(jié)合電力載波技術(shù)與GPRS通訊技術(shù)的控制與保護開關，既彌補了當前控制與保護開關在遠程通訊方式上的不足，又符合目前我國對智能電網(wǎng)的建設要求，同時可根據(jù)具體用戶的需求進行無功補償、智能電表等功能升級。 創(chuàng)新點：將電力載波及GPRS技術(shù)相結(jié)合來實現(xiàn)控制與保護開關的遠程監(jiān)控。 技術(shù)關鍵：如何結(jié)合兩種通訊方式及接口處理，采用什么協(xié)議通訊、數(shù)據(jù)包格式、組網(wǎng)方式等。 主要技術(shù)指標：實現(xiàn)對遠程CPS的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，控制分合閘，后期可加上遠程在線參數(shù)設置及線路狀態(tài)信息顯示，如線路電壓、電
科學性、先進性
- 科學性與先進性: 一種結(jié)合電力載波和GPRS通訊技術(shù)的控制與保護開關，主要由以下模塊構(gòu)成：1.開關主體.2.主體控制器.3.信號采集模塊和信號接收模塊，由電源電路、RS232接口、電力載波模塊、中央處理單元構(gòu)成，負責采集主體控制器的數(shù)據(jù)和傳輸控制命令；4.GPRS無線通訊模塊，用于采用虛擬IP技術(shù)，利用移動網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸；5.上位機監(jiān)控系統(tǒng)，用于對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和對遠端開關參數(shù)在線設置。信號采集模塊和主體控制器采用一對一的連接方式或者一對多的連接方式。 設計的突出優(yōu)點： 符合目前我國對智能電網(wǎng)的建設要求，彌補了當前控制與保護開關在遠程通訊方式上的不足，其通訊方式及組網(wǎng)方式彌補了現(xiàn)有單一載波通訊和GPRS通訊的缺點，使兩種通訊方式有機結(jié)合，優(yōu)勢互補；可擴展性強，可根據(jù)具體用戶的需求進行升級。參考文獻：[1]國家電網(wǎng)智能化規(guī)劃總報告（201003修訂稿） [2]劉小波.基于GPRS的分布式配電網(wǎng)絡遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].高壓電器，2005
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型 圖片 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：下端信息采集模塊通過RS232接口與CPS相連，通過現(xiàn)有電力線通訊網(wǎng)絡與上端的信息采集模塊相連；上端采集模塊通過數(shù)據(jù)線與GPRS無線通訊模塊連接，用GPRS模塊進行數(shù)據(jù)傳輸；最后用GPRS通訊模塊通過中國移動無線通訊網(wǎng)絡與上位機監(jiān)控系統(tǒng)相連，通過上位機監(jiān)控系統(tǒng)對CPS進行遠程監(jiān)控。 技術(shù)特點及優(yōu)勢：有機結(jié)合目前兩種比較流行的數(shù)據(jù)通訊方式，發(fā)揮各自的優(yōu)點，信息傳遞快速精確，節(jié)約資源、金錢且便于管理維護。 適用范圍：電網(wǎng)改造、樓宇電器自動化、工廠供配電等。 市場分析：按照國家十二五規(guī)劃對智能電網(wǎng)發(fā)展的迫切需要，對該產(chǎn)品的需求增多，市場前景廣闊。 經(jīng)濟效益預測：按每臺成本500元，售價1000元，年銷售10000臺計算，年利潤便可達500萬元。為了迅速將產(chǎn)品推向市場，在推廣初期可以采用模塊化生產(chǎn)模式，采取外包的模式生產(chǎn)各模塊，然后進行總體安裝調(diào)試及控制系統(tǒng)的設計，待產(chǎn)品占領市場后，再采取獨立生產(chǎn)的模式，進而減少成本，提高利潤額。
同類課題研究水平概述
- 以前受信息通訊技術(shù)和控制與保護開關的限制使遠程監(jiān)控存在一定的難度，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)外很多公司已經(jīng)致力于遠程監(jiān)控的研究。 目前該類產(chǎn)品在國內(nèi)外均有研究，但能夠結(jié)合電力載波和GPRS這兩種當今比較流行的通訊方式的產(chǎn)品不多，大部分都是采用單一的電力載波通訊模式或GPRS通訊模式等進行設計，這樣在通訊穩(wěn)定性及產(chǎn)品建設成本上便會存在缺陷。一方面電力載波通訊方式受傳輸距離的影響較大，當距離較遠時，信號受干擾較為嚴重。另一方面GPRS通訊技術(shù)是一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸方式，但需要一定的維護費用，而且存在信號盲區(qū)。這樣便使得當前依靠單一方式通訊及組網(wǎng)方式受到很大的制約。而作為智能電網(wǎng)建設中關鍵設備的傳統(tǒng)控制與保護開關雖然具有智能化的特點，可根據(jù)實際情況采取相應的控制，但缺乏遠程監(jiān)控的功能，使其應用范圍受限制。本設計結(jié)合了當前較流行電力載波和GPRS通訊技術(shù)，使控制與保護開關實現(xiàn)遠程監(jiān)控，而且通過電力線進行數(shù)據(jù)傳送，避免二次消費，節(jié)約成本，符合了國家十二五期間對智能電網(wǎng)建設的需要。同時也將該類產(chǎn)品國產(chǎn)化推向日程，為我國智能電網(wǎng)建設提供了有力保證。 通過查閱國內(nèi)外相關研究成果，目前國內(nèi)外尚無將這兩種通訊方式用于CPS的遠程監(jiān)控設計上，大部分是用單一的通訊方式進行集中抄表（水、電、煤氣表等），因此該設計在整體設計思路上屬于比較先進的。
