调度数据传输系统在金沙电网中的应用
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[摘 要]金沙電网处在偏远的矿区、山区，电网调度一直使用电话通信。随着电网扩大，调度员工作量在不断加大，掌握电网情况，特别电网现场情况变的越来越难，调度工作变的更难。2018年2月，云南金沙矿业股份有限公司电力公司通过中国移动GPRS 公用移动通信网络，实现了对金沙电网浪田坝开关站数据的实时传输与监测管理，为矿山电力企业电网数据采集传输提供新方法。
[关键词]GPRS 调度数据传输系统 调度通信 安全经济运行 效益 经济调度
中图分类号：J51-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0170-02
一、引言
在科技水平日新月异的今天，电力调度逐渐开始向自动化方向转变。电力数据传输系统可以将电网的数据和信息在线进行传输和分享，方便电力调度部门和电力管理部门对电力系统进行调度、维护。本文通过金沙电力公司对电网数据传输方法的选择与运用，达到解决金沙电力调度取的电网数据的难题，为稳步提升矿山电网安全经济运行提供新方法。
金沙电网变电站现已达9座，主变14台、总容量55700kVA，发电站现已达14座，对电网安全、经济运行要求越来越高，对电网调度工作要求也越来越高，但金沙电网现在调度工作仍是建立在一张图、一部电话的基础上.远远不能适应金沙电网快速发展和安全、经济运行的需要。
二、问题提出
近年来，随着金沙电网的不断发展，电网运行和管理需求也在不断地变化，要保证电力生产安全有序进行，电网数据传输系统的建立也势在必行。
如何建立一套适应金沙电网安全、经济运行的电力调度传输系统呢？答案就是：充分利用金沙电网现有各变电站、发电站自动化系统的硬件软件，以调度室为中心，电力公司、总公司、各电调系统共享金沙调度室提供的统一的WEB服务。逐步实现数据资源、技术资源、设备资源共享，有效的节约维护成本及系统建设成本，达到金沙电网安全、经济的运行。
三、调度采集传输系统建立
1.金沙电网现实情况
（1）金沙电网已基本实现变电站、发电厂的综合自动化；
（2）随着金沙电网的扩大，调度员需要有更多的电网信息，以便及时掌握电网、变电站、发电厂的运行情况；
（3）为提高变电站、发电厂安全性，要求调度采用更多的远方集中反事故措施等；
2.建立的方法：
如何把变电站、发电厂的数据快速有效传到调度室呢？
电网数据传输方法选择：电网数据传输一般是采用光缆、载波、无线电等作为通信媒介进行数据传输的。但是矿山上的变电站、发电站分布广，站与站之间距离远，所需传输的数据量不很大，用光缆传输投资大、敷设困难、使用效率低；用载波传输易受干扰，信号不稳定，并且接入设备价格高且维护工作量也大；用无线电台传输受地形和传输距离的限制较多，投资和维护工作量均较大。从矿山发展现状来看这些通信方法都很不理想。
随着公用移动通信网络的不断发展，特别是中国移动GPRS技术进步，为我们利用此项移动通信技术，实现电网数据传输提供了有效途径。GPRS数据传输网络具有容量大、覆盖范围宽、保密性强、数据传输速率高等特点，非常适合作为电网数据传输系统无线通信的解决方案。
另外，移动无线网覆盖范围广，无漫游费；布点灵活，能拨打和接听手机的地方都开通2G、3G、4G数据通信，能满足发电厂、变电站通信的需要；而且网络维护工作由移动通信公司负责。当然，它还有自己的弱点：网络的繁忙程度不同，连接的时间也不同，实时性稍差；个别地点有通信盲区，但我们根据地点不同，信号不同，选择不同通信服务商的办法来解决此问题。经过我们试验深圳信立、厦门四新、深圳广和通3个厂家的GPRS设备后，决定采用厦门四新公司的F2114无线发射模块，因为厦门四新GPRS物美并且价格适中，通信效果好，无线信号采用中国移动的GPRS信号。
基本原理如下：变电站、发电厂运行数据通过软件加密后传输到
GPRS无线发射模块上，通过GPRS（厦门四新的F2114）无线发射模块上传至Internet网上，服务器通过Internet网接收信号，并解密解码传后传至调度室。
（2）GPRS的安全性：GPRS是一个能够提供增值服务的无线网络，使用身分验证和数据加密技术，使移动用户能够安全快捷方便的进行数据传输。在GPRS网络中，只要用户妥善保管自己的SIM卡（防止SIM卡被复制和盗用），用户的个人信息和数据的安全就可以受到很好的保护。而SIM卡是装在变电站无线发射器里，不存在被盗。
（3）数据传输系统软件选择：经过试验比较组太王、力控、西门子WINCC等3个厂家的工控软件后，我们采用基于北京力控科技“力控 ForceControl监控组态软件”，它具有在GPRS信号条件下工作稳定可靠、联接快等特点，而且售后服务好。
3.系统平台的构成：
金沙电网数据传输调度管理平台，由主站和子站两部分组成。主站设在公司本部调度室，子站设在各变电站、发电厂，两者之间通过公用移动通信网络实现实时传输各项数据。该系统具有自动数据采集、数据传输、设备运行状态实时查看和设备故障及异常报警等功能。
调度数据传输系统平台的构成见图1所示，其主要组成部分如下。
主站包括：主服务器、备份服务器、交换机、防火墙、数据库、工作站、操作系统、主站工控软件、打印机和UPS电源。
子站包括：终端数据采集设备F2114、加密转发服务器、接口电缆、加密转发软件。
主服务器、备份服务器是二台互为备用的服务器，通过网络专线、防火墙和路由器，连接到互联网，它具有虚拟固定IP地址。通过终端数据采集设备F2114与花生壳服务器实时进行数据传输，花生壳服务器又与主服务器、备份服务器进行数据交换。主站采集软件运行在主站服务器、备份服务器上，负责收集子站传送的现场变电站发电厂的运行数据，收集的数据经分析后，输出到的数据库，供电网数据分析使用。 下面为金沙电网调度管理系统网络结构图
图一
四、建立后的效果：
2018年2月，首先对金沙35kV浪田坝开关站进行了改造，改造时间为10天。改造完成后，经过3个月时间的试运行，数据传输稳定达到设计要求。
运行效果如下：
1、对电网运行状态实现实时监控
实现调度人员实时监视电网的周波、电压、潮流、负荷与主设备的位置状况等方面的数据，通过调度控制使电网参数符合规定，保证电能质量和用户用电的要求。
2、提高电网的安全经济调度
调度员根据电网数据在确保电网安全运行和满足生产要求的基础上，以现有的设备不变为前提，通过优化调整负载的分配、择优选取变压器的运行方式，最大限度地降低变压器的电能损耗。加强对发电厂上网负荷监视，包括电压、电流、功率因数、功率等，及时指挥调整发电厂上网电压、电流、功率因数、功率等。保证金沙电网的平衡、稳定、可靠运行。
3、实现对电网运行安全分析和事故处理
调度数据采集传输系统实现对金沙电网数据的监控、显示、存
储。为电网运行，事故分析，提供相应的数据，为调度员及时预测、判断或处理电网故障提供数据支持。也为防止电网瓦解崩溃，造成大面积停电，给矿山带来经济损失，提供相应的监控手段。
4、提高电网规划的预见性与经济性
通过电网数据采集传输系统能及时发现电网薄弱点，针对电网薄弱点及时分析总结并上报，为以后调度工作及电网规划改造提供预见性的前期工作。
5、降低电网损耗
通过调度员合理调度，降低变压器的电能损耗、线路损耗、电网故障跳闸次数，提高金沙电网安全经济运行水平，为金沙电力公司和金沙电网用户提供更好的服务。
6、改造后的运行情况
改造完成至今，数据传输尚未发生任何误传，误跳，传输可靠。
7、改造及运行费用
金沙电网数据采集传输系统改造费用总计为10万余元（十个站），其中GPRS（厦门四新的F2114）发射机十台，工控电脑二台，
配套软件一套，加密转发软件十套。
调度数据采集传输系统年运行费用：终端数据采集设备F2114电话卡费（10张）=58*10*12=6960，花生壳年运行费=1800，主服务器、
备份服务器、工作站、转发服务器年运行电费=100W/台*24小时*365天*4台*0.4元/度/1000=1401.6元等。
年运行总费用=6960+1800+1401.6=10161.6元
8、经济效益分析
改造浪田壩开关站电网调度系统市场价格：一个站大约为26.5万元，其中12芯光缆（含安装）价格为每公里3万，5KM价格为10万，加上光纤收发机二台，配套软件二套，工控电脑二台，通信管理机一台，激光投影仪。改造一个变电站总计：15+3*2+1*2+5+3.5=31.5万。而金沙电网调度数据传输系统改造费用总计为10万余元（十个站），其中GPRS（厦门四新的F2114）发射机十台，工控电脑一台，配套软件一套，加密转发软件十套，通过对比就发现节省太多。
五、结束语
应用GPRS电网数据采集传输技术，可以最终实现金沙电网设备运行状态监控、远程自动抄表、信息管理、负荷电量分析预测、
线损管理、用电信息服务、电压合格率监测等项功能。通过调度系统改造，实现“实时在线”、“高速传输”电网数据等功能，同时省去巨大铺线工程，调度员能实时掌握电网情况，为进一步提高金沙电网安全经济运行提供可能。
参考文献：
[1]金沙电网调度系统改造《控制保护电气设计图纸》
[2]《F2X14 系列IP MODEM使用说明书 V2.0.0》
[3]《继电保护及安全自动装置检验条例 0008-2004》
[4]《组太王用户手册》2017.
[5]《花生壳动态域名解析》
[6]《力控用户手册》2017.
[7]地区电网调度技术及管理 中国电力出版社， 2010.
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