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摘要：針對配電變壓器具有數(shù)量大、地理分布廣、布局分散性強的特點,結合GPRS通訊技術的特點,提出了一種基于GPRS配電監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計方案.介紹了基于ARM處理器及GPRS通信模塊的配變監(jiān)測器的硬件實現(xiàn)方法及系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn).系統(tǒng)成本低、穩(wěn)定性好,具有很好的實用價值。
1、引言
配電變壓器是聯(lián)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(shù)據采集和實時監(jiān)控．目前國內已出現(xiàn)的配變數(shù)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(fā)展，特別是基于GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)的GPRS技術的成熟，為配變監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)的設計方案，解決了配變參數(shù)遠程傳 輸問題，實現(xiàn)實時數(shù)據采集和實時負荷監(jiān)測的功能．并基于ARM 控制器設計了一種先進的配 變監(jiān)測器，為電力部門的專業(yè)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(shù)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(yè)務 (General Packet Radio Service，GPRS)是在現(xiàn)有的GSM數(shù)字移動通 信系統(tǒng)基礎上發(fā)展起來的一種移動分組業(yè)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(shù)據傳送方式相比，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻 繁的、少量的數(shù)據傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)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(shù)據需要傳送，仍一直與網絡保持聯(lián)接，處于“一直在線”狀 態(tài)．
(3)GPRS的核心網絡層采用IP技術，提供了與現(xiàn)有數(shù)據網的無縫連接．
(4)費用低．在網絡建設方面只須沿用現(xiàn)有的GSM 網絡來發(fā)展即可，由于數(shù)據實現(xiàn)分組 發(fā)送和接收，系統(tǒng)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(fā)送及接收電子郵件，在互聯(lián)網上瀏覽數(shù)據等．將 GPRS應用于配變監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以滿足配變監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據傳輸實時性的要求，而且節(jié)約成 本，實現(xiàn)靈活方便．
3、系統(tǒng)結構
系統(tǒng)由監(jiān)控終端、GPRS通信網絡和監(jiān)控中心站構成，如圖1所示．變壓器監(jiān)控終端安裝 在變壓器現(xiàn)場，采集變壓器二次端的電氣參數(shù)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(jiān)控中心站，當變壓器三相電力參數(shù)出現(xiàn)異常立即向中心站上傳報警信 息；同時，當中心站發(fā)送控制命令到監(jiān)控終端，監(jiān)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(jiān)控終端與中心站通信的橋梁，監(jiān)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(jiān)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(xiàn)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．
圖1：系統(tǒng)結構圖
4 配電變壓器監(jiān)控終端硬件組成及原理
監(jiān)控終端是系統(tǒng)的核心部件，其主要作用有：
（1）過流保護：實現(xiàn)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(xiàn)終端的數(shù)據遠程傳輸；
（3）采集模擬量：實現(xiàn)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(jiān)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．其方框圖如圖 2 所示．
圖2：配變終端原理框
ARM 處理器通過SPI 接口讀取ATT7022B 內部的數(shù)據并進行處理，將所取得的數(shù)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(shù) 據發(fā)送到主站服務器．ARM 處理器通過AD 的數(shù)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(fā)送主站．
