云南金沙矿业股份有限公司电力公司
摘 要：金沙电网地处偏远的矿区、山区，电网管理一直使用电话通信。随着电网扩大，掌握电网情况，特别电网现场情况变的越来越难，电网管理工作变的更难。2019年2月，针对现有Android系统手机的普遍性、便捷性等相关电子功能，结合现有金沙电网管理工作，开发了此款手机APP软件，应用到金沙电网中，既提高了工作效率，也方便了电网管理。云南金沙矿业股份有限公司电力公司通过移动运营商的2G、3G、4G信号，实现了手机APP对金沙电网数据的实时查看，为矿山电网管理提供新方法。
关键词： GPRS 手机APP软件 Android系统 安全 实时查看 电网管理
一、 引言
随着计算机技术与控制技术的迅速发展，电网管理逐渐开始向自动化方向转变。手机查看电网数据系统可以将电网的数据和信息在手机上实时查看，方便电网管理者对电力系统实时掌控。本文通过现有Android系统手机的普遍性、便捷性等相关电子功能，结合现有金沙电网调度管理工作，开发了此款手机APP软件，通过智能手机APP软件对电网数据及运行情况的实时显示，打破时间和空间的限制，既提高了工作效率，也方便了电网的监控与管理。金沙电力公司用手机APP查看电网数据方法的选择与运用，解决了金沙矿山企业管理者取的电网数据的难题，为稳步提升矿山电网管理水平提供新的方法。
金沙电网分为南、北两个供电系统，两个供电系统独立供电，南、北电网相互不连接。电网履盖面积约400平方公里，分布在因民、汤丹、乌龙、新村等乡镇。
南北共计12座110kV和35kV变电站 ，装接主变13台、总装接容量98350kVA;并网小水电站8座、总装机容量30920kW。电网供电力约120MW、年供电量约50000万kW.h（5亿度）。随着金沙电网的不断扩大，对电网安全、经济运行要求越来越高，对电网管理工作要求也越来越高，但金沙电网现在管理工作仍是建立在报表及电话报告的基础上．远远不能适应金沙电网发展、安全、经济的需要。
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，电力部门为保证安全、经济的供电，合理分配电能，保证电力质量指标，防止和及时处理系统事故，就要求对整个电网系统进行集中管理，统一调度。而矿山电网管理者要掌方向，不可能时时到调度室查看，更不可能时时打电话询问。那么如何找到能够真正适应这些复杂状况，并且保证所采集的数据准确精细成了迫切需要解决的问题。手机APP软件查看电网数据系统的建立势在必行。
如何建立一套适应金沙电网安全、经济运行的手机电网查看数据系统呢？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手机WEB服务。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、经济的管理。
三、手机APP软件采集传输系统建立
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，管理者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)调度室已经采集一部份变电站、发电厂的信息；
2.建立的方法：
如何把变电站、发电厂的数据快速有效传到手机上呢？
（1）电网数据传输方法选择：信息传输到手机一般是采用短信、微信、QQ等作为通信媒介进行数据传输的。但是在电力行业上述通信媒介都不能实现实时传输变电站、发电厂的数据。并且用聊天软件安全性也不好、使用效率低；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，非常适合作为手机APP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、广州巨控3个厂家的GPRS设备后，广州巨控电子科技有限公司在软件与硬件方面都有不少优势，决定采用广州巨控公司的GRM无线发射模块，因为广州巨控公司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、调度中心运行的数据通过加密、数据镜像、物理隔离后传输至WEB服务器，WEB服务器上传至GPRS无线发射模块上，管理者通过手机APP访问的WEB服务器，经身份验证后，信号传至手机APP，经解密解码手机得到相应的电网数据。
(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)手机查看电网数据软件的选择：经过试验比较组太王、西门子WINCC、广州巨控、北京力控、昆仑通泰等5个厂家的工控软件后，我们采用“广州巨控监控组态软件”，它具有工作稳定可靠、联接快等特点，而且售后服务好,并且电力系统尽量使用国产软件。
3.系统平台的构成：
金沙电网手机电网查看数据管理系统是建立在原调度数据传输系统上，手机APP系统由主站和子站两部分组成。主站设在金沙公司本部调度室，子站设在各管理者手机上，两者之间通过公用移动通信网络实现实时传输各项数据。手机APP服务器具有自动数据采集、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。并且该APP服务器数据取自调度数据WEB服务器，与主网络采用数据镜像技术，物理隔离技术,防火墙技术隔离。
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：数据镜像服务器、手机APP服务器、交换机、防火墙、数据库、打印机和UPS电源，物理隔离交换机,。
子站包括：手机，手机电网查看数据管理软件。
数据镜像服务器、手机APP服务器，通过网络专线、防火墙和路由器，物理隔离连接到互联网，它具有固定IP地址。手机电网查看数据管理系统通过与手机APP服务器实时进行数据传输。数据镜像服务器负责收集子站传送的现场变电站发电厂的运行数据，并经镜像、物理隔离后，输出到手机APP服务器，供电网数据分析使用。
下面为金沙电网手机调度管理系统网络结构图
4.系统的安全性：
金沙电网手机调度管理系统考虑了复杂的工业环境，调度数据传输系统控制总线与手机WEB服务器之间通过数据加密、数据镜像、物理隔离、防火墙、手机二重密码登录等技术实现对电网数据安全的多重保障。
四、建立后的效果：
2019年1月，首先对金沙调度室进行了改造，编程与改造时间为30天。改造完成后，经过2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、手机APP软件实现对电网运行状态实时监控
实现企业管理者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，通过指挥调度室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
企业管理者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。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
手机APP软件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，为电网管理者及时预测、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
通过手机APP软件能及时发现电网薄弱点，针对电网薄弱点及时分析总结，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、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。
6、改造及运行费用
手机APP数据采集传输系统改造费用总计为10万余元（十个站），其中GRM（广州巨控的GRM）发射机十台，数据镜像服务器一台、物理隔离器一台、手机WEB服务器一台，配套软件一套。
手机APP数据采集传输系统年运行费用：终端数据采集设备(广州巨控的GRM电话卡)费用（10张）=100*10=1000，数据镜像服务器一台、物理隔离器及防火墙一台、手机WEB服务器一台，年运行电费=100W/台*24小时*365天*3台*0.4元/度/1000=1051.2元等。
年运行总费用=1000+1051.2=2051.2元
7、经济效益分析
改造金沙电网手机调度管理系统市场价格：厂家报价大约为50万元。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（广州巨控的GRM）发射机十台，数据镜像服务器一台、物理隔离器及防火墙一台、手机WEB服务器一台，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，最终实现手机APP软件对金沙电网设备运行状态监控、信息管理、负荷电量分析预测、用电信息服务、电压合格率监测等项功能。金沙电力公司对手机APP查看电网数据的方法选择与运用，达到解决金沙电网管理者实时取的电网数据的难题，为稳步提升矿山管理水平提供新的方法。同时企业管理者能实时掌握电网情况，为进一步提高金沙电网管理工作提供可能。
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】《GRM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】工业控制系统中异构数据集成系统的设计与实现. 谢雄程 广西师范学院学报
【5】地区电网调度技术及管理 中国电力出版社, 2010.
【6】电力通信与信息基础 中国电力出版社, 2010.
论文作者:罗红宇
论文发表刊物:《中国电业》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/31
标签：电网论文; 金沙论文; 数据论文; 手机论文; 数据传输论文; 系统论文; 服务器论文; 《中国电业》2019年第07期论文;