基于GPRS無線通信網絡的配變遠程監控系統的設計方案

2013-12-19 13:31:45 電力信息化　點擊量：評論 (0)

1、引言　　配電變壓器是聯系電網和用戶的基礎，它的運行狀況直接關系到用戶能否可靠的使用電能，因此有必要對它進行數據采集和實時監控．目前國內已出現的配變數據采集通信主要有有線與無線兩種方式．有線通

1、引言

　　配電變壓器是聯系電網和用戶的基礎，它的運行狀況直接關系到用戶能否可靠的使用電能，因此有必要對它進行數據采集和實時監控．目前國內已出現的配變數據采集通信主要有有線與無線兩種方式．有線通信方式有電話線、電力線載波和光纖等，它們存在通信易受干擾、可靠性低等缺點，難以普及，而無線電臺通信方式由于需要進行主站建設，費用較高．隨著無線通信技術與通信網絡的迅速發展，特別是基于GSM數字移動通信系統的GPRS技術的成熟，為配變監測系統提供了新的通信方式．

　　本文提出了一種基于GPRS網絡的配變遠程監控系統的設計方案，解決了配變參數遠程傳輸問題，實現實時數據采集和實時負荷監測的功能．并基于ARM 控制器設計了一種先進的配變監測器，為電力部門的專業分析(如負荷預測、線損分析、故障判斷、用電質量等)提供實時數據，進而提高了配電網運行的經濟性和安全性．

2、GPRS 通信技術
　　通用分組無線業務 (General Packet Radio Service，GPRS)是在現有的GSM數字移動通信系統基礎上發展起來的一種移動分組業務，它采用分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接，與GSM 的電路交換數據傳送方式相比，GPRS特別適用于間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸．它的主要技術特點有：

(1)傳輸速率高．GPRS采用了4種不同的編碼方式：CS-l～CS-4，每個用戶最多可同時使用8個時隙，最高理論速度為l71.2kbps的傳輸速率．

(2)實時在線．即使沒有數據需要傳送，仍一直與網絡保持聯接，處于“一直在線”狀態．

(3)GPRS的核心網絡層采用IP技術，提供了與現有數據網的無縫連接．

(4)費用低．在網絡建設方面只須沿用現有的GSM 網絡來發展即可，由于數據實現分組發送和接收，系統通常按流量計費，用戶可以總是在線，服務成本低．

（5）網絡的覆蓋范圍很廣．
　　GPRS的用途十分廣泛，包括通過手機發送及接收電子郵件，在互聯網上瀏覽數據等．將 GPRS應用于配變監控系統，不僅可以滿足配變監控系統數據傳輸實時性的要求，而且節約成本，實現靈活方便．

3、系統結構
　　系統由監控終端、GPRS通信網絡和監控中心站構成，如圖1所示．變壓器監控終端安裝在變壓器現場，采集變壓器二次端的電氣參數和一些開關量，通過GPRS modem定時上傳采集信息到位于變電所的監控中心站，當變壓器三相電力參數出現異常立即向中心站上傳報警信息；同時，當中心站發送控制命令到監控終端，監控終端通過GPRS modem接收命令，可以控制變壓器的一些開關量．GPRS網絡是監控終端與中心站通信的橋梁，監控終端的采集信息和報警信息上傳，中心站控制命令下達都是通過GPRS網絡進行無線通信．GPRS網絡與Internet 網是無縫鏈接的，中心站借助ADSL 專線接入Internet從而進入GPRS網絡，一方面與監控終端雙向通信，另一方面提供了一個可視化界面，讓用戶足不出戶了解遠方變壓器的運行狀況．當變壓器出現報警信息，中心站可以及時得知并通知就近值班員排除故障，大大縮短故障排除時間，提高配電網運行的可靠性和安全性．

4 配電變壓器監控終端硬件組成及原理

監控終端是系統的核心部件，其主要作用有：

（1）過流保護：實現了對配變的過流保護，保證了供電的可靠性；

（2）遠程通信：實現終端的數據遠程傳輸；

（3）采集模擬量：實現采集三相電壓和三相電流；

（4）抄表：抄取電子電度表的電度示值．

　　配電監控終端是由ARM 處理器、鐵電存儲器、跳閘合閘繼電器、抄表RS485 模塊、按鍵、顯示模塊、電能AD 芯片ATT7022B、GPRS 模塊以及抄表RS485 模塊組成．

　　ARM 處理器通過SPI 接口讀取ATT7022B 內部的數據并進行處理，將所取得的數據和通過RS485 模塊讀取的電度表的電度示值存入鐵電存儲器，并每隔一段時間由GPRS 模塊把數據發送到主站服務器．ARM 處理器通過AD 的數據判斷是否過流保護產生跳合閘信號保護配電變壓器，并將報警通過GPRS 模塊發送主站．