GPRS油田远程的电力管理研究

摘要：油田生产越来越要求精细化，提出了基于GPRS传输的油田远程电力管理系统的设备选择，网络结构，数据传输，统计功能的具体方案，并在工程应用中成功实施，实现了相应功能，满足了用户的需求。

关键词：GPRS；油田；远程传输；电力管理系统

1概述

随着电力系统自动化、计算机技术及通讯技术的不断发展，油田各采油厂的油井供电设备等都要通过监控系统实现少人监视、少人巡检，及时进行变压器及抽油井调参达到最佳状态。完成对全厂采抽油井供电设备的电流、电压、功率因数、电度及抽油井工况的监视，并自动生成报表。同时实现监控变压器的运行工况、电量统计、用电异常监测、电压越限，防止对变压器的偷盗、防止失窃电，能及时发现变压器的紧急事故的发生，并伴随着语音报警，第一时间通知值班员，安排维护人员到现场处理。

2方案选择

油田工作环境恶劣，雷击、地震及人为破坏等时有发生，油井数量多且分布范围有几十甚至上百平方公里，怎样把运行的相关数据传送到中心控制室一直是个难题。以前，油田曾采用微波、数传电台的方式采集数据，但实际使用过程中，效果不理想，高成本的投入和频繁的维护让采油厂不堪重负。在此我们采用GPRS数据上传的方式，组网快速，设备简单，实施容易。采用哈尔滨光宇电气生产的CL-301BGPRS数据传输模块，本模块可实现数据的远程无线透明传输功能，可与任何需要无线数据传输的设备通过串口（RS485）进行连接。中心控制室侧采用一条APN专线，有固定IP地址。所有的装在GPRS数传模块里的专用SIM卡，仅开通该专业APN。此种方案无论实时性，安全性和稳定性都较高，适合数据点比较多的应用环境。电力管理系统软件采用哈尔滨光宇电气研发的CL3000V1.0微机监控系统软件，该监控系统软件是通过对众多的国内外监控系统的调研和评估，并吸取在电力行业成功运行现场经验，本着从用户需求出发，用户价值最大化的原则设计研制成的。

3相关概念

3.1GPRS

GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioSer－vice）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。因此，GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互联的应用。GPRS的优点有：实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、自如切换、资源共享、丰富带宽。

3.2APN专线

APN专线根据企业对网络安全的特殊要求，采用了多种安全措施，主要包括：通过一条2M专线接入运营商GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。

4具体实现

4.1数据采集

实时数据采样部分采用目前技术非常成熟的0.5级三相电能表，其可以采集到电流、电压、有功、无功、功率因数、正向有功电度及峰谷平电度。这样可以确保采样精度，特别是运行环境温度是-40℃～+70℃，能够保证在极端低温的季节数据采集不中断。电能表的RS485接口与CL-301BGPRS数据传输模块的RS485接口连接，通过DL/T645-2007版通讯规约进行数据传输。然后通过GPRS与中心控制室的CL3000V1.0电力管理系统软件连接起来，数据传到系统里来。软件侧采用多线程技术，同时并行与多个GPRS数据传输模块进行通讯，确保数据采集的实时性。

4.2软件功能

软件中设有地理位置图、模拟量采样一览、曲线图、棒图、报表、历史数据查询等功能。1）地理位置图：在整个油井分布图上标识出对应的采集节点位置，上面显示光字，光字通过多种颜色表示不同的状态，绿色表示通讯正常，红色表示通讯中断，紫色表示有故障。点击光字的时候，可以调出采集节点的一览图，里边有该节点的模拟量数据、实时信息光字状态。2）模拟量采样一览：按照采油队进行归类实时显示该队下所有采集节点的模拟量数据。3）曲线图：可以按队，按采集节点进行查询任意时间段的历史曲线，包括：日曲线、周曲线、旬曲线、月曲线、季曲线、年曲线。并可以同时调出上个时期（比如：昨日、上月、去年等）的曲线进行数据对比。并且有显示一个月的日用电量功能，可以非常直观的看出运行是否稳定，是否存在窃电情况等。4）棒图：通过棒图的形式显示模拟量的数据，数据情况更直观，当存在数据越限时，直接越限变色，提醒值班人员。5）报表：报表中实现了需要统计的各类数据，包括：日报、周报、旬报、月报、季报、年报。特别是用户需要用到的分类别统计数据，采油、集输、注水、外转供的具体用电情况均能准确无误的统计出来，为采油厂的电力管理提供了大量的数据，节省了大量的人工统计时间，同时也为下一步的节能工作提供了可靠的历史数据。6）历史数据查询：可以实现按自由选定的节点，进行数据的分析统计功能。

4.3WEB

经过一台防火墙，将电力管理系统和采油厂的办公网连接起来了。防火墙中设置策略，将管理系统侧设为Trust安全域，将办公网侧设为Untrust安全域。然后设置ACL（AccessControlList，访问控制列表），创建高级ACL编号3000的规则，只允许办公网侧访问电力管理系统服务器的80端口，其它端口全部禁止。确保电力管理系统的网络安全。在采油厂的相关领导和管理人员的办公用电脑浏览器里输入电力管理系统服务器的IP地址，然后输入系统登录用户名和密码，就可以浏览电力管理系统里有的所有画面和使用相关的软件功能。

5结论

通过系统的正式上线运行，GPRS数传模块同时在线率达到98%（部分模块由于油井停运或暂时无法上电无法上线），数据实时传回到电力管理系统中，相关软件功能全部实现，满足用户的使用要求。

6展望

系统的不断成熟，以及油田生产的需要，可以将油井的温度、压力、流量、液位、行程等相关信息均通过GPRS通道传输到中心控制室，实现电力与生产的完美结合、更优化的生产管理系统，达到投资效益最大化。

参考文献

[1]任工昌，孙微庭，冉利萍.基于GPRS的分布式油田远程监控系统研究与实现[J].电子技术应用，2008（3）：119-121.

[2]肖兵，李利军.基于无线网络及GPRS的油田监控系统设计[J].低压电器，2010（17）：24-27.

作者:林广京 单位:哈尔滨光宇电气自动化有限公司