基于GPRS變壓器遠程抄表自動化系統(tǒng)

劉星平， 張 進

(1.湖南工程學院電氣信息學院，湖南湘潭 411101;2.鄭州新強電子技術(shù)有限公司，河南鄭州 461000)

0 引言

對于電力部門來說，抄表工作需要投入大量的人力、物力和財力，特別是在人口眾多、居戶分散、變電站偏遠、專變重點監(jiān)測的情況下，給工作人員帶來極大的不方便，各個大工業(yè)用戶的抄表在實際管理中易出現(xiàn)漏洞。所以，在用電營業(yè)管理中，抄表自動化已經(jīng)是一種不可缺少的手段，可以根據(jù)各種圖表數(shù)據(jù)隨時跟蹤用戶或表計，提高工作效率。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

抄表自動化系統(tǒng)組成如圖1所示。自動化系統(tǒng)由遠方后臺主站、通信 Modem、Internet網(wǎng)卡、變壓器監(jiān)測終端和電能表等設(shè)備組成。用戶表計可以是多功能表、多費率表、單相表和脈沖表，最多可以多達6塊表計，變壓器監(jiān)測終端和電能表屬于前端設(shè)備，安裝在變壓器計量箱內(nèi)。

變壓器監(jiān)測終端還可以與集抄系統(tǒng)的集中器連接，讀取集抄系統(tǒng)的電表數(shù)據(jù)。

遠方后臺主站位于電業(yè)局內(nèi)，通過通信Modem與各個監(jiān)測終端進行通信，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，在IP地址設(shè)置好以后，通過Internet網(wǎng)卡上 Internet網(wǎng)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與各個監(jiān)測終端通信，收集各個監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)。

圖1 抄表自動化系統(tǒng)組成

遠方后臺主站系統(tǒng)包括計算機、打印機、通信Modem和網(wǎng)卡等4種設(shè)備，前端系統(tǒng)包括變壓器監(jiān)測終端和電能表。

系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)有以下3種方式顯示:

(1)針對某臺變壓器直接監(jiān)視，在主站的“設(shè)備顯示圖”界面顯示所選擇的變壓器圖片和各種實時數(shù)據(jù)。

(2)主站的“打印/報表”界面可以實時顯示數(shù)據(jù)表格，既有所有臺區(qū)同時顯示的表格，也有針對某個臺區(qū)的實時數(shù)據(jù)顯示表格，可看出通信的阻塞現(xiàn)象，便于系統(tǒng)的改進和完善。

(3)“圖形/曲線”界面有實時數(shù)據(jù)的曲線顯示，可以看到實時曲線的移動。

變壓器監(jiān)測自動化系統(tǒng)的后臺主站采用Windows操作系統(tǒng)，可以加入現(xiàn)場的變壓器和電表圖片，界面友好，總?cè)萘靠蛇_到數(shù)千個變壓器的數(shù)據(jù)，僅受計算機硬盤容量的限制，報表多而靈活，可以根據(jù)用戶要求定制。

2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

系統(tǒng)的通信方式是GSM網(wǎng)絡(luò)的SMS方式和GPRS轉(zhuǎn)Internet網(wǎng)方式。SMS短信的使用并不多，只是在終端剛開始使用時，為終端設(shè)置IP地址使用和可能偷電等報警時使用。數(shù)據(jù)的傳輸主要靠GPRS/Internet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。系統(tǒng)的靈活性很大，在采用手機卡GPRS服務(wù)的包月費用中，通過適當增大采集間隔來減少數(shù)據(jù)量，來達到適當減少GPRS服務(wù)的數(shù)據(jù)流量，即降低運行費用。

監(jiān)測終端與表計485口的通信波特率為1 200 b/s，與GPRS網(wǎng)絡(luò)模塊的通信波特率為115 200 b/s，GPRS網(wǎng)絡(luò)模塊與 Internet網(wǎng)絡(luò)的通信速率根據(jù)GPRS網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀自動調(diào)整。后臺服務(wù)器與變壓器監(jiān)測終端之間的通信采用搶占式競爭握手方式，進一步提高通信效率。

3 自動化系統(tǒng)的遠方主站監(jiān)控軟件設(shè)計

軟件采用Visual C++6.0開發(fā)，操作友好，可以與其他數(shù)據(jù)庫方便地進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲，如ORACLE數(shù)據(jù)庫等。

系統(tǒng)可以管理成千上萬個變壓器監(jiān)測終端的電表數(shù)據(jù)，根據(jù)硬盤的容量來決定。軟件具有自動補抄數(shù)據(jù)功能，當后臺服務(wù)器因故掉電時，在上電后能自動補抄掉電時的未抄數(shù)據(jù)。系統(tǒng)有自動存儲功能，能夠存儲有功電量，最長時間可達31 d以上，數(shù)據(jù)存儲是循環(huán)式刷新處理，即追溯已經(jīng)存儲的歷史數(shù)據(jù)31 d以上。其他參數(shù)的存儲以1 d為周期，在1 d以內(nèi)，可以追溯1 d內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。

其他參數(shù)包括反向有功電量、正反向無功電量、三相電壓、三相電流、三相瞬時有功功率、三相分相有功功率、三相瞬時無功功率、三相分相無功功率、三相總功率因數(shù)、三相分相無功功率、最近斷相起始時刻、最近斷相終止時刻等。還可以非標設(shè)計，如果電表的規(guī)約中有單相電量，則還可以讀出電表的分相電量。

系統(tǒng)菜單由登錄/下線、臺區(qū)管理、設(shè)備顯示圖、圖形/曲線、報表/打印、數(shù)據(jù)庫、報警等組成。遠方后臺主機的主界面圖2如所示。

圖2 遠方后臺主機的主界面

3.1 密碼管理

由權(quán)限高的高級管理員增刪管理員，管理員可以修改密碼，當管理員忘記密碼時，可以由高級管理員刪除、重建。

3.2 臺區(qū)管理

該界面設(shè)置臺區(qū)參數(shù)和變壓器參數(shù)。臺區(qū)參數(shù)設(shè)置界面如圖3所示，主要功能是增刪臺區(qū)，當雙擊界面表格部分會出現(xiàn)增刪臺區(qū)界面，當雙擊表格的空白部分時，表示沒有選擇臺區(qū)，不能刪除，也不能修改，只能增加。

圖3 臺區(qū)參數(shù)設(shè)置界面

選擇變壓器參數(shù)設(shè)置時，進入臺區(qū)變電能表參數(shù)設(shè)置界面，可以設(shè)置IP地址和其他參數(shù)，也可以對時。界面顯示當前已經(jīng)連通的監(jiān)測終端數(shù)量，并顯示已選監(jiān)測終端的連通狀態(tài)和手機號碼。臺區(qū)變電能表參數(shù)設(shè)置如圖4所示。

3.3 設(shè)備顯示

當進入設(shè)備界面時，顯示的是第1個臺區(qū)的界面，在目錄樹中可以選擇要監(jiān)視的臺區(qū)變壓器。

設(shè)備參數(shù)顯示界面如圖5所示，可以監(jiān)視該變壓器電表的正反向有功、無功電量、電流、電壓等報警內(nèi)容。

圖5 設(shè)備參數(shù)顯示界面

此外，系統(tǒng)還可以通過曲線實時顯示和歷史追溯所選擇的數(shù)據(jù)，在目錄樹中可以選擇“所有臺區(qū)實時數(shù)據(jù)監(jiān)視表”、“所有臺區(qū)歷史數(shù)據(jù)查詢表”、“所有臺區(qū)有功電量年報表”、“所有臺區(qū)有功電量月報表”、“所有臺區(qū)有功電量日報表”和單個臺區(qū)的“臺區(qū)歷史數(shù)據(jù)查詢表”、“臺區(qū)有功電量年報表”、“臺區(qū)有功電量月報表”、“臺區(qū)有功電量日報表”，自動檢索數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，形成報表，實現(xiàn)報表的打印。

另外，除了在監(jiān)視畫面和報表實時數(shù)據(jù)監(jiān)視中有報警指示之外，還有歷史報警記錄可以查詢等。

4 結(jié)語

變壓器遠程抄表自動化系統(tǒng)將B/S結(jié)構(gòu)和C/S結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，經(jīng)現(xiàn)場使用，效果良好，其功能強大，同時伸縮性、兼容性和擴展性都很強，可以與不同的軟件平臺以中間庫的方式任意接口，可以根據(jù)操作習慣修改界面，方便實用，對提高配電網(wǎng)綜合自動化水平具有十分重要的意義。

［1］ 劉小波，肖登明，王俏華.基于 GPRS的分布式配電網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控系統(tǒng)［J］.高壓電器，2005(5):40-42.

［2］ 陳積明，王智，孫優(yōu)賢.工業(yè)以太網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及展望［J］.化工自動化與儀表，2002(6):1-4.

［3］ 張浩.現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)手冊(第一冊)［M］.上海:上海科學技術(shù)出版社，2002.