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挑戰: 由于電網(wǎng)是龐大而復雜的，使用傳統的數據采集方法很難改進(jìn)現狀，采集精確而充足的數據有助于發(fā)射站和用于電力分布式設備的分布式網(wǎng)絡(luò )的每日決策。 解決方案: 開(kāi)發(fā)高級自動(dòng)化儀表讀�。ˋMR）系統幫助設備從儀表系統采集精確而充足的數據，從而提高目前印度電力分布式網(wǎng)絡(luò )的現狀。 作者: Jaswinder Singh - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd. Ravinder Singh - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd. Abhishek Gaur - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd. Yashwant Shrimali - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd. Deepak Singh - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd. Vaibhav Gupta - NexGEN Consultancy Pvt. Ltd. 我們需要AMR系統能夠從遠程子站的儀表設備中采集數據來(lái)，提供實(shí)時(shí)數據進(jìn)行長(cháng)期數據管理和每日電源使用分析。此外，系統必須能夠提供自動(dòng)化報告生成、能量統計和在地理信息系統（GIS）中圖形化展示電網(wǎng)。另外，我們需要能夠幫助電力公司提供更多服務(wù)的系統。 我們的應用程序解決以下傳統儀表系統中的重要挑戰： 1. 對于人的依賴(lài) 2. 大量的操作時(shí)間 3. 人為錯誤 4. 在鄉村子站使用儀表設備的限制 5. 采集到的數據不夠精確，無(wú)法用于可靠性分析 6. 無(wú)法進(jìn)行故障通知 我們使用NI cRIO-9014嵌入式實(shí)時(shí)控制器和GPRS通信接口開(kāi)發(fā)了靈活的子站AMR系統，用于從遠程子站儀表設備使用NI LabVIEW實(shí)時(shí)模塊采集數據。CompactRIO系統為處理數據、管理多個(gè)任務(wù)和用TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議通信提供了良好的解決方案。 AMR系統用于從安裝在遠程子站的儀表設備測量電氣參數。我們構建了基于GIS的應用程序在集中式數據中心提供了子站的圖形化視圖。該軟件提供了從遠程子站更新GIS實(shí)時(shí)參數的功能。 軟件系統分成五個(gè)模塊： 1. 從子站儀表設備采集數據 2. 在數據中心與CompactRIO控制器之間通信 3. GIS模塊 4. 子站單通道顯示/網(wǎng)絡(luò )原理模型模塊 5. 報告與分析 
圖1. AMR系統體系結構 從子站儀表設備采集數據 這個(gè)模塊從安裝在子站的輸入和輸出設備上的儀表設備網(wǎng)絡(luò )采集數據。CompactRIO控制器為處理使用Modbus通信協(xié)議從儀表設備采集到的數據提供了可靠一致的解決方案。CompactRIO能夠處理包括RS232和單個(gè)現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）上的模擬數字I/O等不同接口，讓實(shí)時(shí)數據處理成為可能。 數字I/O模塊可以用于監視斷路器狀態(tài)，并且可以在斷路器狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)SMS和電子郵件發(fā)送到負責子站。模塊從儀表設備讀取以下參數： * 電氣 * 溫度檢測 * 最大需求 * 故障檢測 在數據中心和CompactRIO之間的通信 NI的GPRS模塊作為通信媒體，允許遠程子站和數據中心之間進(jìn)行通信。來(lái)自AMR接口采集到的數據通過(guò)GPRS調制解調器使用TCP/IP傳送，使用LabVIEW數據庫連接工具包寫(xiě)入數據中心的SQL服務(wù)器數據庫。我們使用LabVIEW網(wǎng)頁(yè)發(fā)布工具構建了定制網(wǎng)站，提供對實(shí)時(shí)數據和歷史數據的訪(fǎng)問(wèn)。系統能夠在通信故障時(shí)，將數據記錄在CompactRIO控制器的內存中，它能夠在通信恢復的時(shí)候讀取數據。 GIS GIS用于顯示能源系統資源的位置。集成GIS和AMR的想法是為AMR系統提供圖形化用戶(hù)界面，從而讓電網(wǎng)能被可視化，如圖2和圖3所示。 GIS包含使用AMR數據動(dòng)態(tài)更新的特殊符號，從而連續表示電網(wǎng)的目前狀態(tài)。操作員能夠查看地圖上的目標位置，并且進(jìn)行放大和縮小。地圖自動(dòng)按照預定的縮放比例在等級之間切換，從而在窗口中顯示操作員熟悉的地圖。
圖2. GIS與子站
圖3. GIS縮小 子站單行顯示器 單行顯示器（SLD）用于將子站、子站總線(xiàn)配置、變壓器和斷路器符號化。AMR系統在SLD上更新來(lái)自遠程子站的儀表參數，例如每個(gè)相位電流、電壓、功率和斷路器的電源狀態(tài)（圖4）。詳細參數可以在另一個(gè)窗口中查看（圖5）。顯示的數據來(lái)自數據庫，并且由AMR系統進(jìn)行更新。
圖4. 子站單行顯示器
圖5. 子站實(shí)時(shí)參數 網(wǎng)絡(luò )原理模型 這個(gè)應用程序包含繪制并記錄物理電網(wǎng)模型（子站、HT接頭、變壓器和LT接頭）的功能，可以根據變化進(jìn)行更新（圖6）。這個(gè)應用程序是AMR系統的擴展，能夠圖形化顯示分布式網(wǎng)絡(luò )，并且在子站級配置網(wǎng)絡(luò )元素。數據從分布式變壓器采集，并且使用手持設備將儀表設備數據存儲為CSV格式。采集到的數據存儲到數據庫中，用于報告和分析。
圖6. 電網(wǎng)模型 報告與分析 從遠程儀表設備采集到的數據提供以下信息和報告： * 被篡改的或讀數為零的儀表設備 * 能量消耗/供應級別，網(wǎng)絡(luò )設備（LT接頭、變壓器、HT接頭和變電站）在一段時(shí)間內的能源消耗 * 每個(gè)接頭的最大需求、電壓、電流、功率消耗/負載 * 包含峰值需求與基本需求、線(xiàn)路和變壓器/變電站負載、功率因數、無(wú)功功率需求、多樣因數和電壓情況的工作情況報告 * 包含供應中斷持續性的可靠性報告 * 包含負載、電壓波形、負載持續和功率因數曲線(xiàn)的圖形化報告 * LT/HT接頭、變壓器和變電站的最大需求 * 異常消耗報告 * 例如能源平衡、高消耗區域、消耗趨勢與負載/電壓曲線(xiàn)等定制報告
圖7. 圖形化報告
圖8. 能量帳戶(hù)報告 結論 我們使用NI硬件和軟件開(kāi)發(fā)的AMR系統是為電力設施提供的可靠一致的解決方案。我們能夠使用單一平臺整合儀表設備、狀態(tài)監視、GPRS通信和例如 GIS、數據采集、SLD與報告生成等應用軟件。因此，我們避免了整合問(wèn)題，縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。系統幫助電力設施提高電網(wǎng)狀態(tài)，滿(mǎn)足了印度電力領(lǐng)域未來(lái)的挑戰。 在本文發(fā)表的時(shí)候，系統已經(jīng)完成子站測試，我們正在開(kāi)發(fā)從跨越地理區域的分布式網(wǎng)絡(luò )中的多個(gè)子站讀取儀表的應用程序，并且將更多的高級功能添加到應用程序中。 作者信息: Jaswinder Singh NexGEN Consultancy Pvt. Ltd. H-189, 2nd Floor, Sector-63 Noida, Uttar Pardesh Tel: +91-120-4255334/35, Ext: 700 jaswinder@nexgenconsultancy.com |
