電力負荷管理系統(tǒng)無線通信網絡研究以及MCGS軟件實現課程設計

1、河南科技大學課 程 設 計 說 明 書課程名稱 專業(yè)課程設計 題 目 電力負荷管理系統(tǒng)無線通信網絡的研究和設計 學 院 班 級 學生姓名 指導教師 日 期 2021年4月10日 摘要電力負荷管理系統(tǒng)是圍繞著需求側管理,集現代數字通信技術、計算機軟硬件技術、電能計量技術和電力營銷技術為一體的綜合性的實時信息采集與分析處理系統(tǒng)。其主要功能是管理客戶負荷,建立正常的供用電秩序,保證電力平衡和電網平安,提高用戶和電網的負荷率,增加電力設備的利用率。系統(tǒng)由負荷管理中心站、通信信道、負荷管理終端三局部組成。其中通信是作為聯系管理中心與負荷管理終端之間的橋梁,在整個電力負荷管理系統(tǒng)中具有重大的作用。 論文對

2、現行電力負荷管理系統(tǒng)中所采用的通信信道進展了分析和比擬后,結合通信技術的快速開展,采用一種基于GPRS/CDMA無線信道的負荷管理系統(tǒng),利用GPRS/CDMA模塊的數據傳輸和Internet接入功能,實現負荷管理終端與中心站之間的雙向數據傳遞。本文針對當今電力系統(tǒng)對電力負荷管理終端的需求，設計了具有通用分組無線業(yè)務GPRS無線通信功能的電力負荷管理終端，闡述了終端的總體構造和關鍵技術點，實現了用電參數的實時采集、主動上報和電力負荷的實時控制，大大減少了系統(tǒng)投資和運營費用。現場運行結果證明，基于GPRS的電力負荷管理終端具有良好的可靠性和穩(wěn)定性。并設計了一種基于GPRS網絡的電力負荷遠程智能監(jiān)控

3、系統(tǒng)，利用GPRS的無線通信及Internet接入功能，實現了分散電力大用戶的數據實時采集、傳輸、存儲、事件報警以及WEB發(fā)布等功能。集管理、負荷監(jiān)控、遠程抄表和防竊電于一體，滿足現代電力管理的要求，詳細論述了系統(tǒng)的主要功能、構造原理以及軟硬的實現，給出了系統(tǒng)框圖以及軟件流程。關鍵詞：電力系統(tǒng)，無線網絡，監(jiān)控，MCGS目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc6695 第一章 緒論 PAGEREF _Toc6695 1 HYPERLINK l _Toc26565 1.1 設計要求 PAGEREF _Toc26565 1 HYPERLINK l _Toc16778 設計內容

4、 PAGEREF _Toc16778 1 HYPERLINK l _Toc25740 第二章 電力負荷管理系統(tǒng)的構造 PAGEREF _Toc25740 2 HYPERLINK l _Toc16903 2.1 中心站 PAGEREF _Toc16903 2 HYPERLINK l _Toc4030 2.2 通道 PAGEREF _Toc4030 3 HYPERLINK l _Toc1810 2.3 終端 PAGEREF _Toc1810 3 HYPERLINK l _Toc1758 第三章 中心站的主控軟件的設計 PAGEREF _Toc1758 4 HYPERLINK l _Toc145 3

5、.1 主控管理軟件的總體構造 PAGEREF _Toc145 4 HYPERLINK l _Toc26849 3.2 主控軟件的功能設計實現 PAGEREF _Toc26849 5 HYPERLINK l _Toc11693 第四章 無線技術在現在電力負荷管理中的應用與展望 PAGEREF _Toc11693 10 HYPERLINK l _Toc11332 4.1 現階段各種無線技術特點及應用 PAGEREF _Toc11332 10 HYPERLINK l _Toc14073 4.1.1現階段無線傳輸標準和方式 PAGEREF _Toc14073 10 HYPERLINK l _Toc31

6、516 4.1.2 GPRS系統(tǒng)具有的特點 PAGEREF _Toc31516 11 HYPERLINK l _Toc23262 4.2 無線技術在現代電網中的應用 PAGEREF _Toc23262 12 HYPERLINK l _Toc27717 4.2.1 輸配網管理 PAGEREF _Toc27717 12 HYPERLINK l _Toc18041 管理信息系統(tǒng) PAGEREF _Toc18041 13 HYPERLINK l _Toc27478 4.2.3 電力系統(tǒng)通信 PAGEREF _Toc27478 13 HYPERLINK l _Toc1605 無線功率傳輸 PAGEREF

7、 _Toc1605 14 HYPERLINK l _Toc27921 無線技術在電網管理的展望 PAGEREF _Toc27921 14 HYPERLINK l _Toc21840 無線技術需要解決問題 PAGEREF _Toc21840 14 HYPERLINK l _Toc15454 前景 PAGEREF _Toc15454 15 HYPERLINK l _Toc1732 第五章 基于MCGS組態(tài)軟件的監(jiān)控實現 PAGEREF _Toc1732 16 HYPERLINK l _Toc19476 5.1 MCGS組態(tài)軟件的概述 PAGEREF _Toc19476 16 HYPERLINK l

8、 _Toc25867 5.2 MCGS組態(tài)軟件的構成 PAGEREF _Toc25867 16 HYPERLINK l _Toc7201 5.2.1系統(tǒng)構成 PAGEREF _Toc7201 16 HYPERLINK l _Toc31456 5.2.2工程構成 PAGEREF _Toc31456 17 HYPERLINK l _Toc29899 5.3 MCGS軟件在電力監(jiān)控上的應用 PAGEREF _Toc29899 18 HYPERLINK l _Toc7683 5.3.1 建立畫面 PAGEREF _Toc7683 18 HYPERLINK l _Toc4385 5.3.2 編輯畫面 P

9、AGEREF _Toc4385 18 HYPERLINK l _Toc4202 5.3.3 制作文字框圖 PAGEREF _Toc4202 18 HYPERLINK l _Toc22999 5.3.4制作步驟 PAGEREF _Toc22999 19 HYPERLINK l _Toc29735 第六章 結 論 PAGEREF _Toc29735 23 HYPERLINK l _Toc7202 第七章 參考文獻 PAGEREF _Toc7202 24第一章 緒論1.1 設計要求本課程設計題目為：電力負荷管理系統(tǒng)無線通信網絡的研究和設計，設計要求如下：1 了解電力負荷管理系統(tǒng)；2 設計電力負荷管理

10、系統(tǒng)無線通信網絡，繪制相應的數據流程與硬件架構；3 選擇相關設備，無線通信網絡分別按照遠程與短距離設計；4 相關論文在學校圖書館中文數據庫“萬方數字化期刊中查找。設計內容電力負荷管理系統(tǒng)與配電調度自動化系統(tǒng)的相互結合，促進了電網管理向現代化方向開展，提高了電力調度自動化、電力營銷管理現代化的實用水平。 本文概要介紹了電力負荷管理系統(tǒng)的概念和開展，以及負荷管理中心站、負荷管理通信信道和負荷管理終端的特點。 在此根底上，本文設計了一種基于TMS320F2812型DSP芯片的新型電力負荷管理終端，對終端的設計思想、硬件組成和軟件設計均做了詳細的論述，并給出了關鍵的軟件流程圖。 本文首先分析了負荷管理

11、終端的功能，接著詳細闡述了終端各硬件模塊的工作原理和設計內容，包括電源模塊、數據采集模塊、控制模塊、通信模塊和人機接口模塊；然后以實時任務調度為核心設計了終端軟件的總體構造，具體劃分了系統(tǒng)的功能模塊，并主要闡述了模擬量實時采集、FFT算法處理、負荷監(jiān)測、遠程抄表、人機交互等模塊的實現；最后詳細闡述了負荷管理終端中嵌入式GPRS通信的設計，主要闡述了GPRS設備驅動、GPRS通信協(xié)議和電力負荷管理規(guī)約的實現。第二章 電力負荷管理系統(tǒng)的構造 負荷管理系統(tǒng)由中心站、通道和用戶終端三局部組成，呈輻射狀分布。該系統(tǒng)是由中心站通過通道與安裝在用戶端的控制終端建立數據通信聯系，到達集中監(jiān)控管理用戶用電的計算

12、機監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體網絡構造如下列圖2-1所示圖21 電力負荷管理系統(tǒng)總體網絡構造2.1 中心站中心站是系統(tǒng)的核心局部，是電力負荷管理系統(tǒng)運行和管理的指揮中心，它由一個計算機內部局域網和相應的主控軟件組成。中心站的網絡構造采用標準的以太網構造，內部以星型連接方式實現，采用這種構造有利于系統(tǒng)在將來增加其它管理工作站，而且同電力局其它系統(tǒng)的連接也會非常方便。 網絡數據效勞器負責網絡管理和數據管理，將信息進展統(tǒng)計和歸檔處理。為了保證系統(tǒng)數據的平安可靠性，網絡數據效勞器采用雙機熱備份。網絡數據效勞器的配置主要依據系統(tǒng)的數據及數據處理量的規(guī)模。Web效勞器：提供Web效勞，以網頁的形式發(fā)布信息。Web

13、效勞器配置中高檔PC效勞器。前置機：又稱數據采集效勞器，網絡中作為通訊處理機。負責主站應用系統(tǒng)與終端之間的數據信息交換，包括數據的采集和轉儲及其主站命令的組合、發(fā)送和終端結果的回收、解釋工作。為了保證數據采集工作的可靠性，兩臺前置機互為熱備用，遇到故障時可自動切換。接口效勞器：主要是為其它應用系統(tǒng)提供接口。完成與其它應用系統(tǒng)的外部數據交換。工程師操作站是主控系統(tǒng)集中管理的工具，包括數據庫效勞器遠程管理、用戶終端信息管理、系統(tǒng)運行管理、數據分析等。操作站：擔負著系統(tǒng)監(jiān)視和命令發(fā)布的職責，是系統(tǒng)的窗口，具有圖形化的界面。2.2 通道通道是系統(tǒng)的通訊線路，用來在中心站和用戶終端之間傳送信息，通道的質

14、量直接影響著該系統(tǒng)功能的實現。在系統(tǒng)中通訊鏈路型式的選擇，可以視當地具體情況包括地形、地貌、噪聲源、頻率復用等，來選擇無線、微波通道或載波通道。無線信道沒有有線信道可靠，易受外界隨機干擾，速度受限，但無線信道組網方便，與電網一次設備無嚴密連接。具有使用靈活，維護工作量小，易實現數據雙向傳輸，容易擴大等特點，能滿足負荷控制技術實時性要求。本系統(tǒng)采用無線電通信方式。2.3 終端電力用戶終端設備由具有數據采集及處理能力的微處理機系統(tǒng)和數傳通道系統(tǒng)組成, 因此電力用戶終端設備能實時采集用戶的用電信息、供電狀況、電量信息、電表計量數據等各項用電數據, 并能通過數傳通道發(fā)送到監(jiān)控中心。第三章 中心站的主控

15、軟件的設計3.1 主控管理軟件的總體構造 根據電力負荷管理系統(tǒng)的系統(tǒng)功能，主站中的軟件系統(tǒng)的按功能劃分為數據采集子系統(tǒng)、主控子系統(tǒng)、分析應用子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、接口管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)六個子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)之間的關系及其功能如圖3-1所示。 SCADA 用電MIS圖 31 中心站系統(tǒng)總體構造圖數據采集子系統(tǒng)完成數據采集包括定時采集和隨時采集和承受終端上報的各種異常事件，具有遠方抄表功能，負責主站應用系統(tǒng)與終端之間的數據信息交換。主控子系統(tǒng)主要是對負荷的控制管理，通過對終端的集中管理，實現對客戶側配電開關的控制操作，到達調整和限制負荷的目的。包括系統(tǒng)主站對終端的遠方遙控操作，以及系統(tǒng)主站

16、設置功控、電控投入，終端完成的當地閉環(huán)控制。用電管理子系統(tǒng)完成電量數據管理、電能質量分析、配變運行狀況分析、用戶用電方案考核錯峰用電管理、負荷/負荷率分析、停電管理、報警管理，用戶負荷運行實時監(jiān)視，防竊電分析、負荷預測、預付售電和電費自動結算等功能。信息發(fā)布子系統(tǒng)用于向用戶發(fā)布各種信息，便于用戶查詢。包括檔案信息、用電信息、配變運行狀況信息、用戶用電方案考核信息等，來實現信息數據共享。接口管理子系統(tǒng)完成與其它應用系統(tǒng)接口，使主站應用系統(tǒng)中工作數據庫與發(fā)布數據庫之間數據同步。系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要對系統(tǒng)參數設置管理、終端管理、操作運行管理。參數管理包括負荷控制率、終端數量、通信速率、行政區(qū)劃碼、系統(tǒng)

17、時段等參數的制定和修改，系統(tǒng)操作員、管理員的管理，通信情況統(tǒng)計分析。終端管理模塊包括終端用戶的增加、修改、掛起與刪除，對終端用戶的各種檔案信息、參數的設置與修改，終端用戶的一次接線圖編制與修改。操作運行管理模塊詳細記錄每日上下班日志、限電操作日志、系統(tǒng)運行日志等。3.2 主控軟件的功能設計實現根據負荷管理系統(tǒng)的功能實現，下面對系統(tǒng)設計實現中的一些重點功能進展詳細設計介紹。通信處理：通信涉及到工作站與前置機間的網絡通信以及前置機與終端間的無線通信。其中，前置機作為各工作站與終端通信的轉發(fā)器，其通信處理模塊的設計非常重要。由工作站下發(fā)的遙測、遙信、遙控命令以及參數、定值設置命令等，先通過網絡發(fā)送給

18、前置機，再由前置機通過無線通信網絡發(fā)送至終端，終端據此完成數據采集、遠方抄表以及負荷控制等任務。返回的數據也是經由前置機轉發(fā)回工作站進展處理。通信過程采用異步串行方式，遵循系統(tǒng)提供的通信規(guī)約，利用規(guī)約組成各種命令的幀格式，發(fā)送和接收數據信息幀并進展數據處理。為保證通信的正確性，對接收的數據要進展判斷和校驗，只有正確的數據格式才能承受處理，對通信失敗和超時做出相應的處理。通信處理的流程如圖3-2所示：圖 32 通信處理流程圖定時任務處理：利用時鐘中斷技術執(zhí)行系統(tǒng)定時任務，根據與時鐘相關的系統(tǒng)狀態(tài)，完成定時刷新屏幕，定時通信及定時產生各種操作記錄和事件記錄等任務。如定時數據采集的處理過程中，定時任

19、務生成模塊首先制定定時方案，包括定時方式、任務內容和任務優(yōu)先級等，然后根據實際情況為各個終端選擇定時方案，最后將定時方案內容存入數據庫。在定時器處理函數中，掃描所有終端的定時方案，根據系統(tǒng)時間對定時方式中的條件進展判斷，當定時條件滿足時根據定時方案的具體內容生成定時任務。同時，對已經生成的多條定時任務進展合并，防止重復。定時任務處理的流程如圖3-3所示：圖 33 定時任務處理流程圖數據庫存儲設計：包括實時數據庫和歷史數據庫，為各個軟件模塊的運行提供實時或歷史數據。采用如下技術：測點根本信息采用靜態(tài)表，如終端參數、一次接線圖信息等；測點記錄采用橫表構造，消除數據冗余，提高存儲空間的利用率；測點實

20、時數據采用動態(tài)表記錄，根據測點靜態(tài)表，動態(tài)創(chuàng)立新的測點數據記錄表。采用橫向表構造和動態(tài)數據存儲模式對于數據的長期性存儲、及時的歷史數據查詢、后臺數據分析和數據挖掘的應用是非常有利的。數據庫存儲表構造如下圖：表 3-1 測點信息縱表構造測點ID測點名度量單位上限值下限值標記1標記2表 3-2 測點記錄橫表構造時間戳字段0字段1字段2. 字段n(測點ID)TimeStamp1TimeStamp2 TimeStampN畫面生成與顯示：采用自主開發(fā)的電力系統(tǒng)通用圖形編輯系統(tǒng)，能夠自動進展一次接線圖作圖，同時具有實時數據動態(tài)顯示、設備參數顯示、歷史曲線趨勢顯示以及多畫面比照顯示等功能。具有數值、棒圖、曲

21、線圖、餅圖等多種顯示方式，可以顯示負荷曲線、功率曲線、電流、電壓曲線、線損率曲線、用電方案曲線等多種曲線。從而完成對用戶用電負荷情況的動態(tài)監(jiān)視以及歷史趨勢分析。數據共享與Web信息發(fā)布：系統(tǒng)中積聚的大量用戶用電實時數據,成為眾多部門管理和決策必不可少的依據。如:終端安裝維護人員要求掌握各終端的日常運行情況；用電營業(yè)部門需要及時掌握大中用戶的抄表數據；生技部門需掌握用戶端各路進線的電壓和諧波情況；調度SCADA和配網系統(tǒng)那么需了解柱上開關、配電房集中監(jiān)控方面的數據；省局用電處和局內各有關領導能夠按個人所需隨時查看所轄大中用戶的每日用電情況等。這些都要求負荷管理系統(tǒng)成為一個以信息共享為主的“綜合開

22、放系統(tǒng)。系統(tǒng)實現了基于IP地址控制的數據訪問控制和網絡信息發(fā)布功能。為了使訪問者查找方便,系統(tǒng)支持對用電用戶的組合查詢和模糊查詢。在此根底上，可以對用戶信息、抄表數據、整點巡測數據、日/月功率曲線、電壓曲線、交采比照曲線、諧波含有率曲線、月功率因數曲線等進展瀏覽，滿足各部門的不同需要，實現信息共享。系統(tǒng)是圍繞著需求側管理,集現代數字通信技術、計算機軟硬件技術、電能計量技術和電力營銷技術為一體的綜合性的實時信息采集與分析處理系統(tǒng)。其主要功能是管理客戶負荷,建立正常的供用電秩序,保證電力平衡和電網平安,提高用戶和電網的負荷率,增加電力設備的利用率。系統(tǒng)由負荷管理中心站、通信信道、負荷管理終端三局部

23、組成。其中通信是作為聯系管理中心與負荷管理終端之間的橋梁,在整個電力負荷管理系統(tǒng)中具有重大的作用。 論文對現行電力負荷管理系統(tǒng)中所采用的通信信道進展了分析和比擬后,結合通信技術的快速開展,采用一種基于GPRS/CDMA無線信道的負荷管理系統(tǒng),利用GPRS/CDMA模塊的數據傳輸和Internet接入功能,實現負荷管理終端與中心站之間的雙向數據傳遞。另外，系統(tǒng)Web效勞器通過路由器和防火墻接入Internet，以網頁的形式向用戶發(fā)布當日或歷史負荷曲線圖、當前電網實時峰谷平電量、當前實時電價、停電檢修信息等，使用戶自覺避峰就谷用電。第四章 無線技術在現在電力負荷管理中的應用與展望無線技術綜合了、嵌

24、入式計算技術、無線網絡通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過無線方式實時監(jiān)測、感知和控制對象。通過嵌入式系統(tǒng)對信息處理和隨機自組織無線通信網絡以多跳中繼方式將信息傳送到終端用戶，從而實現“無處不在理念1。無線測控網絡具有簡化的系統(tǒng)布線、一次構建本錢低、擴展性強、靈活性大、網絡組建簡單等優(yōu)點。4.1 現階段各種無線技術特點及應用現階段無線傳輸標準和方式現階段無線傳輸的標準及方式主要包括：IrDA、Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、超寬頻UWB、RFID這些應用于近距離和GSM/GPRS/CDMA、GPS、衛(wèi)星遙感等中長距離的無線數據傳輸方式。IrDA 是利用紅外線進展點對點通信的技

25、術，具有通信本錢低廉和傳輸上平安性高的特點。其缺乏在于是一種視距傳輸；相互通信設備之間必須對準；只能用于2 臺設備之間的連接。Wi-Fi(Wireless Fidelity，IEEE802.11b)通信協(xié)議，是以太網的一種無線擴展，能以最高約11 Mb/s的速度接入網絡。藍牙Bluetooth，技術的傳輸頻段為全球公眾通用的2.4 GHz ISM 頻段，能夠提供時分雙工的1Mbps 的傳輸速率和10 m的傳輸距離，可實現全雙工傳輸。ZigBee 工作在無須注冊的2.4 GHz ISM 頻段，數據速率為20250 kbit/s，最大傳輸距離為75 m。UWB 為無載波通信技術，利用納秒至微微秒級

26、的非正弦波窄脈沖傳輸數據，所占的頻譜范圍很寬。適用于高速、近距離的無線個人通信。RFIDRadio Frequency Identification是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID 是一種突破性的技術2。 GPRS是通用分組無線業(yè)務(General PacketRadio Service) 的英文簡稱, 它是利用“包交換(Packet- Switched)的概念所開展出的一套無線傳輸方式。GPRS 是包括GSM 在內新的分組數據承載業(yè)務，它可以與Internet 以GGSNGateway GPRSSupport N

27、ode，網關支持節(jié)點相連，構成“中心計算機多個用戶點的組網方式。具有資源利用率高、傳輸速率高、支持IP 協(xié)議和X.25 協(xié)議和網絡覆蓋廣等技術優(yōu)勢。這里我們重點介紹GPRS。 GPRS系統(tǒng)具有的特點系統(tǒng)的優(yōu)點(1) 適合于大數據量通信。這是因為GPRS 本來就是為大數據量通信進展設計的,它不象短消息(GSM)那樣對一條報文有長度限制(140 字節(jié)), 可以以幾k、幾十k的長度進展通信。(2) 覆蓋區(qū)域面相對較廣。系統(tǒng)組網范圍與GPRS覆蓋范圍一樣。(3) 實時性較高。GPRS 是基于網絡的, 其通信可以使用TCP/IP 協(xié)議。如終端在線的情況下, 其延時是很短的。2.GPRS系統(tǒng)存在的缺乏(1

28、) 系統(tǒng)可靠性方面: 由于移動部門對其GPRS網的設計依據是采用不飽和運行設計, 即如果本地區(qū)有10 000 個GPRS 用戶, 其GPRS 網絡飽和容量最多只允許3 000 個用戶同時在線。這是因為移動部門要考慮其網絡建立的投資效益(其網絡建立的投資費用是相當龐大的), 同時他們認為不可能出現所有用戶都同時在線。因此為保證其在線用戶都能有數據流量從而為移動公司帶來經濟效益,電信部門采取將15min未發(fā)生數據通信的在線手機脫離GPRS 網的技術手段,以便其充分利用信道。為此GPRS 終端必須始終檢測自身是否在線, 一旦離線終端必須立即重新上線, 上線后必須立即將自身新的IP 地址上報主站, 否

29、那么就有可能錯過主站此時下發(fā)的停、送電指令。由于上述原因, 如果某一時段GPRS用戶在線率很高, 終端就有可能在此時段無法登錄GPRS 網, 從而錯失主站此時下發(fā)的停、送電指令。由此可以得出結論, 即利用GPRS 網進展數據傳輸的負控系統(tǒng)的可靠性受限于終端的在線率。(2) 運行費用相對較高: 由于230M無線專網運行費用主要是無線電管理委員會收取的頻道占用費每頻點每年1000元。而GPRS 按流量計費,每臺終端每月最低需5M,按終端計費為20100元。GPRS信道終端設備長期掛在網上,只要不發(fā)生數據通信就不會發(fā)生費用。但終端設備必須隨時監(jiān)視網絡狀況,一旦發(fā)現掉網馬上重新連接上網并同時將自己新的

30、IP地址上報主站, 從而增加了數據流量, 而此局部流量費用也需由用戶支付。所謂的包交換就是將Data 封裝成許多獨立的封包, 再將這些封包一個一個傳送出去, 形式上有點類似寄包裹, 采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時才會占用頻寬, 而且可以以傳輸的資料量計價,這對用戶來說是比擬合理的計費方式, 因為像Internet這類的數據傳輸大多數的時間頻寬是閑置的。此外, 在GSM phase2+的標準里, GPRS 可以提供四種不同的編碼方式, 這些編碼方式也分別提供不同的錯誤保護(Error Protection)能力。利用四種不同的編碼方式每個時槽可提供的傳輸速率為CS- 1 (9.05 k

31、)、CS- 2(13.4 k)、CS- 3(15.6 k)及CS- 4(21.4 k), 其中CS- 1的保護最為嚴密, CS- 4 那么是完全未加以任何保護。每個用戶最多可同時使用八個時隙, 所以GPRS 理論上的最高傳輸速率為171.2 kbps。GPRS 是在第二代無線通信系統(tǒng)GSM根底上開展起來的, 將GSM網絡為數據流的傳輸增加了支持分組交換的網絡系統(tǒng)設備, 第三代無線通信系統(tǒng)將會在GPRS 的根底上進展更進一步的技術進步與開展,全面支持高速、寬帶的多媒體數據傳輸。也就是說,GPRS 是介于第二代和第三代之間的一種網絡技術,也就是一般稱為的2.5 代。GPRS 網為移動數據用戶主要提

32、供突發(fā)性數據業(yè)務, 能快速建立連接, 無建鏈時延。GPRS 特別適用于頻繁傳送小數據量的應用和非頻繁傳送大量數據。其作為2.5 代通訊技術, 在可靠性、平安性上需要有更大的提高。全球定位系統(tǒng)(GPS)是導航衛(wèi)星測時和測距/全球定位系統(tǒng)的簡稱。GPS 技術能夠實時、快速地提供目標物體的位置和海拔高度。它與衛(wèi)星遙感技術相結合可以做到定向與定位獲取信息，并能起到定向導航的作用。這正是遙感技術實施空間定位，用于解決電力行業(yè)中諸多問題的一個十分重要的關鍵技術。 無線技術在現代電網中的應用 輸配網管理電力系統(tǒng)的配網管理涉及電網的空間分布和內部狀態(tài)變化等復雜問題，信息系統(tǒng)是支持配網管理的根本手段。傳統(tǒng)配網管

33、理信息系統(tǒng)基于表格形式表現對象屬性，無法反映描述對象的空間聯系和系統(tǒng)的空間分布模式。地理信息系統(tǒng)(GIS)能夠有效描述二維空間問題，將GIS 技術引入配網管理信息系統(tǒng)將極大地擴展管理信息系統(tǒng)的描述能力和表現形式。國內在這個方面的研究已經開展多年，有很多投入實際運行的系統(tǒng)。GIS 在電力系統(tǒng)中的應用重點已逐步向輸電系統(tǒng)轉移，并由三維圖象向四維圖象。并在GIS 系統(tǒng)開發(fā)前確定了新的技術目標：1系統(tǒng)的信息處理實現平安、共享，具有數據備份；2系統(tǒng)采集及時、準確、可靠、適用；3信息傳輸迅速、完整、平安、靈活；4)各項數據查詢的平均響應時間要到達一定指標。在配電自動化系統(tǒng)中配電網監(jiān)控中，配電監(jiān)控系統(tǒng)中關鍵

34、問題是通信。傳統(tǒng)的通信手段包括電力載波、雙交線、光纖、專用無線電臺等，它們各自都有自己的局限性?，F在隨著GSM、GPRS 的通信開展，基于無線公網和移動互聯網的通信方式得到了大家的關注，成為故障定位系統(tǒng)、抄表、配變監(jiān)測等系統(tǒng)的通信通道的新選擇。管理信息系統(tǒng)電力信息管理系統(tǒng)根本組成一般包括：發(fā)電設備管理系統(tǒng)，發(fā)電作業(yè)管理系統(tǒng)，維護工事管理系統(tǒng)。其中發(fā)電設備管理系統(tǒng)包括機器規(guī)格管理和定期檢查管理等子系統(tǒng)。目前無線網絡的在各個子系統(tǒng)都可以見到其應用的工程。利用MAPGIS 電力信息系統(tǒng)的數據組織和網絡構造，通過分析系統(tǒng)的主要技術方案和功能構造，可以開發(fā)出系統(tǒng)開發(fā)提供了新的解決方案：中心效勞器上存放全

35、局地理底圖和電網數據，包括電網空間數據、圖形數據和屬性數據，客戶端通過內部網絡訪問效勞器，變動信息也通過內部網絡傳送給效勞器，系統(tǒng)實現了數據的實時性和各客戶端訪問數據的一致性。GPRS 無線技術還可以為遠程設備進展數據采集和監(jiān)控的系統(tǒng)提供解決方案，以及在此根底上針對電力系統(tǒng)實際應用環(huán)境設計的平安功能。這種方法很好的解決了遠程監(jiān)測系統(tǒng)的通信問題。并且在對當前幾種抄表系統(tǒng)進展分析比擬的根底上，證明了無線射頻抄表系統(tǒng)的可行性與優(yōu)越性。 電力系統(tǒng)通信電力系統(tǒng)通信是電力系統(tǒng)不可分割的組成局部，它為電力調度、電力生產指揮和企業(yè)管理提供直接的 效勞，還為電力系統(tǒng)的遠動、繼電保護、調度自動化及會議 業(yè)務計算機

36、通信等提供傳送信息和控制信號所必須的通道，如何保證這些傳輸通道的可靠性和傳輸質量，是電力通信建立和管理工作面臨的重要任務，因此，電力通信的正常與否直接關系到電力網的平安經濟運行，維護電力通信的暢通和符合質量的信息傳輸，離不開對通信設備和通信電路進展及時的監(jiān)測和維護。目前，光纖通信和微波通信現在仍然是電力系統(tǒng)主要的通信手段。但由于無線光通信的種種優(yōu)點，目前已經逐漸開場關注無線光通信技術。并在在電力系統(tǒng)通信的一些應用環(huán)境進展研究與測試。與光纖通信微波通信方式相比擬，無線光通信既有優(yōu)點，但是也存在一定的缺乏。而無線擴頻保護較輸電線高頻保護和傳統(tǒng)微波保護可靠，較光纖通道保護經濟實際，是性價比極高的高頻

37、保護方式。無線功率傳輸波束功率傳輸是通過定向天線發(fā)射RF 功率，相對來是一個無損過程，產出效率大概在85%左右。兩個天線之間的能量傳輸效率由天線的尺寸、RF波波長以及天線間的距離來決定。如果設發(fā)射天線直徑為DT、接收天線直徑為DR、RF 波長為(=1/f，f 為RF 頻率)、天線距離為H，而k 那么作為比例系數(通常選擇1.2)，我們可以得到：DT (DR) = 2kH .如果同時考慮功率密度問題，例如，FDA 強制規(guī)定在距微波爐外表兩英寸處，每平方厘米的微波輻射應為5 mW。除了滿足方程1外，這樣的平安要求可能會對天線尺寸的小型化有所限制。無線技術在電網管理的展望無線技術需要解決問題盡管無線

38、技術近年來得到了長足的開展，由于無線技術現仍存在的一些缺乏，限制無線技術在現代電網中的應用。主要缺乏表現在以下幾個方面。1 無線通信協(xié)議仍需完善?，F有的網絡組織構造及協(xié)議主要考慮如何在滿足數據收集任務質量要求的前提下節(jié)能以最大化生命周期。限制了網絡的可擴展性。因此，研究適合于各種應用、協(xié)議參數可配置的通信模式和協(xié)議，以支持任務協(xié)調控制的無線網絡自治系統(tǒng)，有著重要的意義。2 無線傳輸的可靠性和平安性仍是阻礙其廣泛應用的一個重要原因。平安是電力系統(tǒng)的生命線，需要在保證通信平安的前提下，降低系統(tǒng)開銷，研究節(jié)能的平安算法?，F有的網絡平安機制無法應用于本領域，需要開發(fā)專門的協(xié)議。3 無線網絡的電源時長仍

39、是無線通信技術考慮的一大問題。商品化的無線發(fā)送接收器電源遠遠不能滿足傳感器網絡的需要。電池無線充電技術是特別引入關注和可能開展的方向。4.3.2前景考慮到我國國情和電力行業(yè)的現狀及開展方向，在確保系統(tǒng)的實用性、運行的穩(wěn)定性、系統(tǒng)平安性和數據處理的可靠性的根底上。應加大無線網絡在電力系統(tǒng)中研究和應用，以使電力行業(yè)這個在國外被認為“夕陽產業(yè)在我國散發(fā)出新的魅力?？梢栽O想：隨著無線通信技術和無線功率傳輸技術的開展。以后將這兩項技術合二為一，對電氣設備的管理將更加方便。通過無線技術，并集成應用當前較成熟的在線監(jiān)測技術，建立起一體化的監(jiān)測信息平臺，可實現輸電線路、電網管理信息、電力系統(tǒng)的長期實時監(jiān)測，提

40、高電網的運行管理水平，對于電網的平安穩(wěn)定運行具有重要意義?，F在歐美非常重視無線通信技術的開展，IEEE也正在努力推進無線網絡的應用和開展。可以預計，無線通信網絡的廣泛是一種必然趨勢。它將對世界包括現代電網的各個領域發(fā)揮巨大的作用。第五章 基于MCGS組態(tài)軟件的監(jiān)控實現5.1 MCGS組態(tài)軟件的概述具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。通過與其他相關的硬件設備結合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現場采集、數據處理和控制的設備。用戶只需要通過簡單的模塊化組態(tài)就可構造自己的應用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數據采集模塊，無紙記錄儀、無人值守的現場采集站、人機界面等專用設備。5.2

41、 MCGS組態(tài)軟件的構成MCGS 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個局部。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用系統(tǒng)。運行環(huán)境那么按照組態(tài)環(huán)境中構造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進展各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。系統(tǒng)構成MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境和“MCGS運行環(huán)境兩個系統(tǒng)組成。兩局部互相獨立，又嚴密相關。如圖51：圖51 MCGS系統(tǒng)構成MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生

42、成擴展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結果數據庫，其與MCGS 運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程 。MCGS運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。工程構成MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五局部構成，每一局部分別進展組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的翻開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定

43、自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數據庫存盤文件名稱及存盤時間等。設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數據采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數據變量。用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數據與曲線圖表等。實時數據庫：是工程各個局部的數據交換與處理中心，它將MCGS工程的各個局部連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數據采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序ifthen腳本程序，選用各種功能構件，如：數據提

44、取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。圖5-2 MCGS工程構造5.3 MCGS軟件在電力監(jiān)控上的應用5.3.1 建立畫面1.在“用戶窗口中單擊“新建窗口按鈕，建立“窗口0。2.選中“窗口0，單擊“窗口屬性，進入“用戶窗口屬性設置。3.將窗口名稱改為：監(jiān)控系統(tǒng)；窗口標題改為：電力監(jiān)控數據曲線顯示；窗口位置選中“最大化顯示，其它不變，單擊“確認。4.在“用戶窗口中，選中“監(jiān)控系統(tǒng)，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為啟動窗口選項，將該窗口設置為運行時自動加載的窗口。5.3.2 編輯畫面選中“監(jiān)控系統(tǒng)窗口圖標，單擊“動畫組態(tài)，進入動畫組態(tài)窗口，開場編輯畫面。 制作文字框圖1.單擊工具條中的“

45、工具箱按鈕，翻開繪圖工具箱。2.選擇“工具箱內的“標簽按鈕，鼠標的光標呈“十字形，在窗口頂端中心位置拖拽鼠標，根據需要拉出一個一定大小的矩形。3.在光標閃爍位置輸入文字“監(jiān)控系統(tǒng)，按回車鍵或在窗口任意位置用鼠標點擊一下，文字輸入完畢。4.選中文字框，作如下設置：點擊填充色按鈕，設定文字框的背景顏色為：粉紅；點擊線色按鈕，設置文字框的邊線顏色為：沒有邊線。點擊字符字體按鈕，設置文字字體為：宋體；字型為：粗體；大小為：26點擊字符顏色按鈕，將文字顏色設為：黑色。制作步驟1.單擊工具箱內的常用符號圖標，這時出現如圖1常用符號表，在表中選取圖標，之后用鼠標的光標呈“十字形，移動鼠標至窗口的預定位置，點擊一下鼠標左鍵，移動鼠標，在鼠標光標后形成一道虛線，拖動一定距離后，點擊鼠標左鍵，生成一長方形。 2.單擊繪圖工具箱中的插入元件圖標，彈出對象元件管理對話框，如圖：5-3 繪圖工具箱3.從“指示燈類中選取指示燈1。4.將指示燈、門墻調整為適當大小，放到適當位置，參照效果圖。5.如圖5-4選中工具箱內的常用符號圖標，這時鼠標的光標呈“十字形，移動鼠標至窗口的預定位置，點擊一下鼠標左鍵，移動鼠標，在鼠標光標后形成一