題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 結(jié)合電力載波及GPRS技術(shù)的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 結(jié)合當(dāng)今國(guó)家＂十二五＂規(guī)劃對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的迫切需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套基于電力載波及GPRS技術(shù)的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)。在遠(yuǎn)程通訊方式上，該系統(tǒng)結(jié)合了PLC通訊方式及GPRS無(wú)線(xiàn)通訊方式，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，彌補(bǔ)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(jī)結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。其可擴(kuò)展性強(qiáng)，可根據(jù)具體用戶(hù)的需求進(jìn)行升級(jí)。目前該作品已完成上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)，下位機(jī)硬件正在試運(yùn)行中。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前我們所熟知的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)的通訊方式有三種：?jiǎn)我豢偩€(xiàn)（如RS485/232總線(xiàn)）、電力線(xiàn)載波通訊（PLC）和無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)（GPRS）。這三種通訊方式均有缺點(diǎn)，單一總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控傳輸距離有限；電力載波技術(shù)利用低壓輸電線(xiàn)路組成數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，但其配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)有阻隔作用，僅限于單個(gè)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(hào)盲區(qū)。這樣便使得僅依靠單一總線(xiàn)、電力線(xiàn)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(dāng)今國(guó)家＂十二五＂規(guī)劃對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的迫切需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套基于電力載波及GPRS技術(shù)的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)監(jiān)控系，該系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)主體、開(kāi)關(guān)主體控制器、信號(hào)采集模塊、信號(hào)接收模塊、GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)六部分組成。 開(kāi)關(guān)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(shí)時(shí)采集開(kāi)關(guān)主體工作狀態(tài)和各種電信號(hào)，根據(jù)采集到的信息對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并隨時(shí)接收控制室發(fā)來(lái)的遠(yuǎn)程控制信號(hào)，根據(jù)控制指令執(zhí)行相關(guān)操作，將工作狀態(tài)隨時(shí)上傳給控制室。 信號(hào)采集模塊和信號(hào)接收模塊，負(fù)責(zé)采集主體控制器的數(shù)據(jù)和傳輸控制命令。 GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊，采用虛擬IP技術(shù)，利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，用于對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對(duì)遠(yuǎn)端開(kāi)關(guān)參數(shù)在線(xiàn)設(shè)置。 所述信號(hào)采集模塊和信號(hào)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由用電量統(tǒng)計(jì)、參數(shù)設(shè)定、線(xiàn)路參數(shù)顯示、開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)控功能模塊組成。信號(hào)采集模塊和主體控制器可以采用一對(duì)一或者一對(duì)多的連接方式。此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制、保護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控的有機(jī)結(jié)合，可對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，克服了以往CPS在線(xiàn)監(jiān)控能力上的不足之處。 這種新型的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)具有智能斷路器、智能接觸器等電器的功能，同時(shí)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(jìn)技術(shù)于一身，實(shí)現(xiàn)了信息的雙向采集及傳遞，使得CPS網(wǎng)絡(luò)化得以實(shí)現(xiàn)，符合當(dāng)前我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的要求。且該系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可根據(jù)用戶(hù)的需求進(jìn)行升級(jí)安裝無(wú)功補(bǔ)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(dòng)化、工廠(chǎng)供配電等場(chǎng)合，有廣闊的市場(chǎng)前景，經(jīng)濟(jì)效益也十分可觀(guān)。
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)
- 設(shè)計(jì)目的：現(xiàn)有的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)多采用單一總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，而這些總線(xiàn)傳輸距離有限，所以考慮設(shè)計(jì)一種新的通訊方式來(lái)解決當(dāng)前控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)在遠(yuǎn)程通訊方面存在的問(wèn)題。 基本思路：控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)可實(shí)時(shí)對(duì)電力設(shè)施進(jìn)行控制與保護(hù)。電力線(xiàn)載波技術(shù)在通訊時(shí)不需重新布線(xiàn)，投資成本低，但配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)有阻隔作用，僅限于單個(gè)變壓器供電范圍內(nèi)的傳送，且不適合長(zhǎng)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(luò)協(xié)議，通訊實(shí)時(shí)性強(qiáng)，運(yùn)營(yíng)成本低，通訊速率高，建設(shè)成本少，但需要一定的維護(hù)費(fèi)用，而且存在信號(hào)盲區(qū)。這樣便使得當(dāng)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(shè)中關(guān)鍵設(shè)備的傳統(tǒng)控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)應(yīng)該具有智能化的特點(diǎn)，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(hù)開(kāi)關(guān)，既彌補(bǔ)了當(dāng)前控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)在遠(yuǎn)程通訊方式上的不足，又符合目前我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)要求，同時(shí)可根據(jù)具體用戶(hù)的需求進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償、智能電表等功能升級(jí)。 創(chuàng)新點(diǎn)：將電力載波及GPRS技術(shù)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 技術(shù)關(guān)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(biāo)：實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程CPS的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，控制分合閘，后期可加上遠(yuǎn)程在線(xiàn)參數(shù)設(shè)置及線(xiàn)路狀態(tài)信息顯示，如線(xiàn)路電壓、電
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性與先進(jìn)性: 一種結(jié)合電力載波和GPRS通訊技術(shù)的控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)，主要由以下模塊構(gòu)成：1.開(kāi)關(guān)主體.2.主體控制器.3.信號(hào)采集模塊和信號(hào)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(fù)責(zé)采集主體控制器的數(shù)據(jù)和傳輸控制命令；4.GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊，用于采用虛擬IP技術(shù)，利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；5.上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，用于對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對(duì)遠(yuǎn)端開(kāi)關(guān)參數(shù)在線(xiàn)設(shè)置。信號(hào)采集模塊和主體控制器采用一對(duì)一的連接方式或者一對(duì)多的連接方式。 設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)： 符合目前我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)要求，彌補(bǔ)了當(dāng)前控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)在遠(yuǎn)程通訊方式上的不足，其通訊方式及組網(wǎng)方式彌補(bǔ)了現(xiàn)有單一載波通訊和GPRS通訊的缺點(diǎn)，使兩種通訊方式有機(jī)結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；可擴(kuò)展性強(qiáng)，可根據(jù)具體用戶(hù)的需求進(jìn)行升級(jí)。參考文獻(xiàn)：[1]國(guó)家電網(wǎng)智能化規(guī)劃總報(bào)告（201003修訂稿） [2]劉小波.基于GPRS的分布式配電網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].高壓電器，2005
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型 圖片 樣品
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)
- 使用說(shuō)明：下端信息采集模塊通過(guò)RS232接口與CPS相連，通過(guò)現(xiàn)有電力線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)與上端的信息采集模塊相連；上端采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與GPRS無(wú)線(xiàn)通訊模塊連接，用GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；最后用GPRS通訊模塊通過(guò)中國(guó)移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相連，通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)CPS進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：有機(jī)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(diǎn)，信息傳遞快速精確，節(jié)約資源、金錢(qián)且便于管理維護(hù)。 適用范圍：電網(wǎng)改造、樓宇電器自動(dòng)化、工廠(chǎng)供配電等。 市場(chǎng)分析：按照國(guó)家十二五規(guī)劃對(duì)智能電網(wǎng)發(fā)展的迫切需要，對(duì)該產(chǎn)品的需求增多，市場(chǎng)前景廣闊。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：按每臺(tái)成本500元，售價(jià)1000元，年銷(xiāo)售10000臺(tái)計(jì)算，年利潤(rùn)便可達(dá)500萬(wàn)元。為了迅速將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，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(jìn)行總體安裝調(diào)試及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，待產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)后，再采取獨(dú)立生產(chǎn)的模式，進(jìn)而減少成本，提高利潤(rùn)額。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 以前受信息通訊技術(shù)和控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)的限制使遠(yuǎn)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(guó)內(nèi)外很多公司已經(jīng)致力于遠(yuǎn)程監(jiān)控的研究。 目前該類(lèi)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外均有研究，但能夠結(jié)合電力載波和GPRS這兩種當(dāng)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(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣在通訊穩(wěn)定性及產(chǎn)品建設(shè)成本上便會(huì)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(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，信號(hào)受干擾較為嚴(yán)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(hù)費(fèi)用，而且存在信號(hào)盲區(qū)。這樣便使得當(dāng)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(shè)中關(guān)鍵設(shè)備的傳統(tǒng)控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)雖然具有智能化的特點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的控制，但缺乏遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，使其應(yīng)用范圍受限制。本設(shè)計(jì)結(jié)合了當(dāng)前較流行電力載波和GPRS通訊技術(shù)，使控制與保護(hù)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，而且通過(guò)電力線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，避免二次消費(fèi)，節(jié)約成本，符合了國(guó)家十二五期間對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的需要。同時(shí)也將該類(lèi)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化推向日程，為我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)提供了有力保證。 通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)將這兩種通訊方式用于CPS的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)上，大部分是用單一的通訊方式進(jìn)行集中抄表（水、電、煤氣表等），因此該設(shè)計(jì)在整體設(shè)計(jì)思路上屬于比較先進(jìn)的。
