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基于GPRS的配变监控系统的设计与实现

2019-02-19 17:19:49

基于GPRS的配变监控系统的设计与实现

【安防知识】针对配电变压器具有数量大、地理分布广、布局分散性强的特点,结合GPRS通讯技术的特点,提出了一种基于GPRS配电监控管理系统的设计方案.介绍了基于ARM处理器及GPRS通信模块的配变监测器的硬件实现方法及系统软件的设计与实现.系统成本低、稳定性好,具有很好的实用价值。

1、引言

配电变压器是联系电和用户的基础,它的运行状况直接关系到用户能否可靠的使用电 能,因此有必要对它进行数据采集和实时监控.目前国内已出现的配变数据采集通信主要有 有线与无线两种方式.有线通信方式有线、电力线载波和光纤等,它们存在通信易受干 扰、可靠性低等缺点,难以普及,而无线电台通信方式由于需要进行主站建设,费用较高.随 着无线通信技术与通信络的迅速发展,特别是基于GSM数字移动通信系统的GPRS技术的成熟,为配变监测系统提供了新的通信方式.

本文提出了一种基于GPRS络的配变远程监控系统的设计方案,解决了配变参数远程传 输问题,实现实时数据采集和实时负荷监测的功能.并基于ARM 控制器设计了一种先进的配 变监测器,为电力部门的专业分析(如负荷预测、线损分析、故障判断、用电质量等)提供实 时数据,进而提高了配电运行的经济性和安全性.

2、GPRS 通信技术

通用分组无线业务 (General Packet Radio Service,GPRS)是在现有的GSM数字移动通 信系统基础上发展起来的一种移动分组业务,它采用分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接,与GSM 的电路交换数据传送方式相比,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.它的主要技术特点有:

(1)传输速率高.GPRS采用了4种不同的编码方式:CS-l~CS-4,每个用户多可同时使 用8个时隙,理论速度为l71.2kbps的传输速率.

(2)实时.即使没有数据需要传送,仍一直与络保持联接,处于“一直”状 态.

(3)GPRS的核心络层采用IP技术,提供了与现有数据的无缝连接.

(4)费用低.在络建设方面只须沿用现有的GSM 络来发展即可,由于数据实现分组 发送和接收,系统通常按流量计费,用户可以总是,服务成本低.

(5)络的覆盖范围很广.

GPRS的用途十分广泛,包括通过发送及接收电子邮件,在互联上浏览数据等.将 GPRS应用于配变监控系统,不仅可以满足配变监控系统数据传输实时性的要求,而且节约成 本,实现灵活方便. [nextpage]

3、系统结构

系统由监控终端、GPRS通信络和监控中心站构成,如图1所示.变压器监控终端安装 在变压器现场,采集变压器二次端的电气参数和一些开关量,通过GPRS Modem定时上传采集 信息到位于变电所的监控中心站,当变压器三相电力参数出现异常立即向中心站上传报警信 息;同时,当中心站发送控制命令到监控终端,监控终端通过GPRS modem接收命令,可以控 制变压器的一些开关量.GPRS络是监控终端与中心站通信的桥梁,监控终端的采集信息和 报警信息上传,中心站控制命令下达都是通过GPRS络进行无线通信.GPRS络与Internet 是无缝链接的,中心站借助ADSL 专线接入Internet从而进入GPRS络,一方面与监控终 端双向通信,另一方面提供了一个可视化界面,让用户足不出户了解远方变压器的运行状 况.当变压器出现报警信息,中心站可以及时得知并通知就近值班员排除故障,大大缩短故 障排除时间,提高配电运行的可靠性和安全性.

4 配电变压器监控终端硬件组成及原理

监控终端是系统的核心部件,其主要作用有:

(1)过流保护:实现了对配变的过流保护,保证了供电的可靠性;

(2)远程通信:实现终端的数据远程传输;

(3)采集模拟量:实现采集三相电压和三相电流;

(4)抄表:抄取电子电度表的电度示值.

配电监控终端是由ARM 处理器、铁电存储器、跳闸合闸继电器、抄表RS485 模块、按 键、显示模块、电能AD 芯片ATT7022B、GPRS 模块以及抄表RS485 模块组成.

ARM 处理器通过SPI 接口读取ATT7022B 内部的数据并进行处理,将所取得的数据和通 过RS485 模块读取的电度表的电度示值存入铁电存储器,并每隔一段时间由GPRS 模块把数 据发送到主站服务器.ARM 处理器通过AD 的数据判断是否过流保护产生跳合闸信号保护配 电变压器,并将报警通过GPRS 模块发送主站.

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