基于GSM的变电所的远程监测及应用

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1 远程监测技术及应用

对于任何生产活动都须辅以科学的管理，为此，首先必须及时拿捏生产过程的实际情况，然后才能做出正确的判断，进行必要的干预，使生产过程尽可能地维持在最佳状态。因此采集生产过程的实时数据进行监视和控制是科学管理生产的重要基础。对生产过程的监视和控制，在初级阶段由人工进行。工作人员凭自身的感官或借助表计等来监视生产过程，用头脑做出判断决策，并视情况进行必要的控制。在对生产效率要求日益提高的信息化背景下，这种监控手段已经显得力不从心；在高级阶段，这种监视、判断决策和控制由计算机承担，按照人们的意志自动地完成，就构成闭环自动控制，有利用现代化生产的高效性、准确性，为CIMS（computer integrated manufacture system）技术的推广应用打下良好的基础,再配以先进的企业MIS（Management Information System），就能实施各种先进的生产管理模式，如JIT（JUST IN TIME）等。如果生产过程分布范围不大，相距不远，通常可采用就近监视和就近控制的办法实现近距离监测。但有的生产过程分布的地域极广，相距遥远，可达几十、几百甚至上千公里，如电力、铁路、采矿和石油等。这些部门要对相距遥远的生产过程进行远程监视和控制，如仍沿用就近监测的办法，则在技术上和经济上都是不足取的，必须采用专门的措施来克服主要由相距遥远所造成的因难。

1.1 远程监测技术在电力系统中的应用

为了适应这种客观需要，逐步发展了远动技术。所谓远动，就是应用通信技术对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节等各项功能。以电力系统为例，电力系统是由发电厂、变电所、输电网、配电网和用户的用电设备等组成，电力调度控制中心对全系统的远行进行统一的管理。对电力系统生产过程的监测，如按地域的远近，则可分为近程监测和远程监测两大类。发电厂内部锅炉、汽机、发电机等所配备的自动装置、监控盘等都属于近程监测范畴，而调度控制中心耍对电力系统中分布地域辽阔的发电厂、变电所等进行的监控就属于远程监测。现代的电力系统，调度控制中心得要采集和处理的数据数量多，实时性要求高．早期的靠电话采集数据、下达命令的调度手段显然速度慢，实时性差，已无法满足要求。特别是在事故情况下，丧失时机可能就会造成极大的危害。科学技术的发展为调度自动化提供了有力的支持，目前已使用电子计算机对电力系统进行监视和控制。采用计算机进行监测的电网调度自动化系统也就称为电网监测系统。实现电网调度自动化首先耍采集实时数据，对电网的运行进行监视和控制远动系统可为调度控制中心采集实时数据，实现对远方设备的监视和控制，因此它是电力系统调度自动化的基础，无异于耳目和手足，远动系统已成为电网调度自动化系统的重要组成部分。

电力系统远程监测的主要任务是：将表征电力系统运行状态和各发电厂和变电所的有关实时信息采集到调度控制中心;把调度控制中心的命令发往发电厂和变电所，对设备进行控制和调节。从发电厂和变电所发往调度按制中心的信息有测量量和状态量等，测量量有有功功率、无功功率、电压、电流、频率、水库的水位等。状态量有断路器、隔离开关的位置状态，自动装置、继电保护的动作状态，发电机组、远动设备的运行状态等。应用通信技术传送被测变量的测量值，称为远程测量，简称遥测。应用通信技术完成对设备状态信息的监视，称为远程信号，简称遥信。调度控制中心送给发电厂或变电所的远程命令有控制命令和调节命令等。应用通信技术，完成改变运行设备状态的命令称为远程命令，又称遥控。当调度控制中心需要直接抑制发电厂、变电所中的某些设备，如断路器的合闸、分间，发电机的开机、停机等，就发出相应的控制命令。这种应用通信技术，完成对有两个确定状态的运行设备的控制称为远程切换。在我国，通常把远程切换也称为遥控。当调度控制中心需要对发电厂、变电所中的某些设备的运行状态进行调节，例如改变发电机组的有功出力，就发出相应的调节命令，用以改变机组有功调节器的整定位。这种对于具有两个以上状态的运行设备发出的远程命令，称为远程调节，简称遙调。遥测、遙信、遥控和遙调是运动系统的四项基本功能，在我国称之为四遥。远动是应用通信技术完成迢遥测、遙信、遥控和遙调等功能的总称。随着科学技术的进步，远动系统的功能根据电力系统调度自动化的实际需要还在不断地扩展，例如为了有助于分析电力系统的事故，远动装置可以按顺序记录断路器事故跳闸的时间，这称为事件顺序记录；也可以记录事故发生前后一段时间的遥测值，这称为事故追忆。此外，为了保证远动装置的正常运行和便于维护，还具有自检查、自诊断功能等等。

1.2 无人值守系统应用

随着科学技术的不断进步，工矿企业的自动化程度不断提高，正向着无人值守的方向发展。另外，随着企业生产规模不断扩大，不同的生产部门可能在地域上分布极广，为了使生产设备能连续高效无故障运行，工程技术人员不得不奔波于各个生产部门之间，以了解各种实时生产状况。这种工作方式不仅效率低下，而且浪费大量的人力物力。近年来，计算机网络技术的发展与应用，使得企业进行远程监测和管理成为可能。以有线通信为例，目前通常采用专线网和公共网两种方式：专线网通信是在监控中心与各现场设备之间铺设专用线缆，采用现场总线和局域网技术实现；公共网通信是借助程控交换网、电力线网等已存在的公共线路网，采用调制解调技术实现。专线网具有传输速度快、信号质量好等优点，但网络的建设和维护需由企业自行解决，对于那些各个生产部门之间相隔几十甚至上百公里的企业，建设与管理这样一个网络会需要大量的资金。而现有的公共网络资源，特别是公共电话网，经过几十年的发展，具有网络分布广泛、接通率高等优点，其可靠性和通讯质量也不断得到提高。特别是网络的建设与维护均由电信局负责，企业只需按时缴纳电话费即可。因此，公共电话网远程监控技术能节约网络建设和管理经费，具有很强的实用性。随着GSM等新型无线网络的发展，基于GSM、CDMA等无线移动网络的远程无线监控亦逐步壮大，成为远程监控领域的新宠。

2 远程监测技术的现状与发展

无线通信技术也正以前所未有的高速向前发展，很多无线通信技术被用于工业领域,这同时也带动了远程监测技术的飞速发展。传统的卫星通信、微波通信依旧势不可挡，在新时期的各项领域起着不可替代的作用。此外，出现了许多新型的通信技术，如讯驰技术、CDMA移动通信技术。移动通信网络逐步壮大，例如GSM技术就逐渐深入人心，个人移动电话日益普及，不再是脱离生活和普通大众的消费品，而是实实在在地成为生活不可缺乏的一份子；在工业领域，传统的电台通信、近距离调频通信因为稳定性差、保密不良而逐渐被GSM等提供先进的无线业务赶超并替。