GPRS油田遠程的電力管理研究
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摘要：油田生產(chǎn)越來越要求精細化，提出了基于gprs傳輸?shù)?a href="http://mug-factory.cn/lunwen/dlgllw/91127.html" target="_blank">油田遠程電力管理系統(tǒng)的設備選擇，網(wǎng)絡結構，數(shù)據(jù)傳輸，統(tǒng)計功能的具體方案，并在工程應用中成功實施，實現(xiàn)了相應功能，滿足了用戶的需求。
關鍵詞：GPRS；油田；遠程傳輸；電力管理系統(tǒng)
1概述
隨著電力系統(tǒng)自動化、計算機技術及通訊技術的不斷發(fā)展，油田各采油廠的油井供電設備等都要通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)少人監(jiān)視、少人巡檢，及時進行變壓器及抽油井調參達到最佳狀態(tài)。完成對全廠采抽油井供電設備的電流、電壓、功率因數(shù)、電度及抽油井工況的監(jiān)視，并自動生成報表。同時實現(xiàn)監(jiān)控變壓器的運行工況、電量統(tǒng)計、用電異常監(jiān)測、電壓越限，防止對變壓器的偷盜、防止失竊電，能及時發(fā)現(xiàn)變壓器的緊急事故的發(fā)生，并伴隨著語音報警，第一時間通知值班員，安排維護人員到現(xiàn)場處理。
2方案選擇
油田工作環(huán)境惡劣，雷擊、地震及人為破壞等時有發(fā)生，油井數(shù)量多且分布范圍有幾十甚至上百平方公里，怎樣把運行的相關數(shù)據(jù)傳送到中心控制室一直是個難題。以前，油田曾采用微波、數(shù)傳電臺的方式采集數(shù)據(jù)，但實際使用過程中，效果不理想，高成本的投入和頻繁的維護讓采油廠不堪重負。在此我們采用GPRS數(shù)據(jù)上傳的方式，組網(wǎng)快速，設備簡單，實施容易。采用哈爾濱光宇電氣生產(chǎn)的CL-301BGPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊，本模塊可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程無線透明傳輸功能，可與任何需要無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O備通過串口（RS485）進行連接。中心控制室側采用一條APN專線，有固定IP地址。所有的裝在GPRS數(shù)傳模塊里的專用SIM卡，僅開通該專業(yè)APN。此種方案無論實時性，安全性和穩(wěn)定性都較高，適合數(shù)據(jù)點比較多的應用環(huán)境。電力管理系統(tǒng)軟件采用哈爾濱光宇電氣研發(fā)的CL3000V1.0微機監(jiān)控系統(tǒng)軟件，該監(jiān)控系統(tǒng)軟件是通過對眾多的國內外監(jiān)控系統(tǒng)的調研和評估，并吸取在電力行業(yè)成功運行現(xiàn)場經(jīng)驗，本著從用戶需求出發(fā)，用戶價值最大化的原則設計研制成的。
3相關概念
3.1GPRS
GPRS是通用分組無線業(yè)務（GeneralPacketRadioSer－vice）的英文簡稱，是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務。GPRS與現(xiàn)有的GSM語音系統(tǒng)最根本的區(qū)別是，GSM是一種電路交換系統(tǒng)，而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。這一特點正適合大多數(shù)移動互聯(lián)的應用。GPRS的優(yōu)點有：實時在線、按量計費、快捷登錄、高速傳輸、自如切換、資源共享、豐富帶寬。
3.2APN專線
APN專線根據(jù)企業(yè)對網(wǎng)絡安全的特殊要求，采用了多種安全措施，主要包括：通過一條2M專線接入運營商GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。
4具體實現(xiàn)
4.1數(shù)據(jù)采集
實時數(shù)據(jù)采樣部分采用目前技術非常成熟的0.5級三相電能表，其可以采集到電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、正向有功電度及峰谷平電度。這樣可以確保采樣精度，特別是運行環(huán)境溫度是-40℃～+70℃，能夠保證在極端低溫的季節(jié)數(shù)據(jù)采集不中斷。電能表的RS485接口與CL-301BGPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊的RS485接口連接，通過DL/T645-2007版通訊規(guī)約進行數(shù)據(jù)傳輸。然后通過GPRS與中心控制室的CL3000V1.0電力管理系統(tǒng)軟件連接起來，數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)里來。軟件側采用多線程技術，同時并行與多個GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊進行通訊，確保數(shù)據(jù)采集的實時性。
4.2軟件功能
軟件中設有地理位置圖、模擬量采樣一覽、曲線圖、棒圖、報表、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。1）地理位置圖：在整個油井分布圖上標識出對應的采集節(jié)點位置，上面顯示光字，光字通過多種顏色表示不同的狀態(tài)，綠色表示通訊正常，紅色表示通訊中斷，紫色表示有故障。點擊光字的時候，可以調出采集節(jié)點的一覽圖，里邊有該節(jié)點的模擬量數(shù)據(jù)、實時信息光字狀態(tài)。2）模擬量采樣一覽：按照采油隊進行歸類實時顯示該隊下所有采集節(jié)點的模擬量數(shù)據(jù)。3）曲線圖：可以按隊，按采集節(jié)點進行查詢任意時間段的歷史曲線，包括：日曲線、周曲線、旬曲線、月曲線、季曲線、年曲線。并可以同時調出上個時期（比如：昨日、上月、去年等）的曲線進行數(shù)據(jù)對比。并且有顯示一個月的日用電量功能，可以非常直觀的看出運行是否穩(wěn)定，是否存在竊電情況等。4）棒圖：通過棒圖的形式顯示模擬量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)情況更直觀，當存在數(shù)據(jù)越限時，直接越限變色，提醒值班人員。5）報表：報表中實現(xiàn)了需要統(tǒng)計的各類數(shù)據(jù)，包括：日報、周報、旬報、月報、季報、年報。特別是用戶需要用到的分類別統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采油、集輸、注水、外轉供的具體用電情況均能準確無誤的統(tǒng)計出來，為采油廠的電力管理提供了大量的數(shù)據(jù)，節(jié)省了大量的人工統(tǒng)計時間，同時也為下一步的節(jié)能工作提供了可靠的歷史數(shù)據(jù)。6）歷史數(shù)據(jù)查詢：可以實現(xiàn)按自由選定的節(jié)點，進行數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計功能。
4.3WEB
經(jīng)過一臺防火墻，將電力管理系統(tǒng)和采油廠的辦公網(wǎng)連接起來了。防火墻中設置策略，將管理系統(tǒng)側設為Trust安全域，將辦公網(wǎng)側設為Untrust安全域。然后設置ACL（AccessControlList，訪問控制列表），創(chuàng)建高級ACL編號3000的規(guī)則，只允許辦公網(wǎng)側訪問電力管理系統(tǒng)服務器的80端口，其它端口全部禁止。確保電力管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全。在采油廠的相關領導和管理人員的辦公用電腦瀏覽器里輸入電力管理系統(tǒng)服務器的IP地址，然后輸入系統(tǒng)登錄用戶名和密碼，就可以瀏覽電力管理系統(tǒng)里有的所有畫面和使用相關的軟件功能。
5結論
通過系統(tǒng)的正式上線運行，GPRS數(shù)傳模塊同時在線率達到98%（部分模塊由于油井停運或暫時無法上電無法上線），數(shù)據(jù)實時傳回到電力管理系統(tǒng)中，相關軟件功能全部實現(xiàn)，滿足用戶的使用要求。
6展望
系統(tǒng)的不斷成熟，以及油田生產(chǎn)的需要，可以將油井的溫度、壓力、流量、液位、行程等相關信息均通過GPRS通道傳輸?shù)街行目刂剖?，實現(xiàn)電力與生產(chǎn)的完美結合、更優(yōu)化的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，達到投資效益最大化。
參考文獻
[1]任工昌，孫微庭，冉利萍.基于GPRS的分布式油田遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].電子技術應用，2008（3）：119-121.
[2]肖兵，李利軍.基于無線網(wǎng)絡及GPRS的油田監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].低壓電器，2010（17）：24-27.
作者:林廣京 單位:哈爾濱光宇電氣自動化有限公司