基于GPRS的配電變壓器遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

郭　強（山西中條山工程設計研究有限公司,太原　030000）

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基于GPRS的配電變壓器遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

郭強
（山西中條山工程設計研究有限公司,太原030000）

摘 要：本文針對配電變壓器具有分布廣泛、數(shù)量眾多和實時性強等特點，設計并且實現(xiàn)一種基于GPRS的配電變壓器遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)。該配電變壓器遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定、安全性好、維護方便和性價比高等特點。本文重點對該監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計方案和硬件電路的組成進行介紹。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；GPRS；集中監(jiān)測系統(tǒng)；ARM

0　引言

在整個電力供配電系統(tǒng)當中，其基礎數(shù)據(jù)的重要組成部分即為配電變壓器的實時運行數(shù)據(jù)。實時對配電變壓器中的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，并根據(jù)實時采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，盡可能快的發(fā)現(xiàn)配電變壓器運行時出現(xiàn)的故障并及時獲得處理和解決，由此可以實現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定、優(yōu)化運行。

1　系統(tǒng)總體設計方案

本文采用GPRS作為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊方式，構(gòu)建了一個實時的遠程無線集中監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)將低壓配電變壓器作為主要的監(jiān)測對象，并且對其電力的實時運行參數(shù)進行采集和處理，通過預置的GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端的供電管理部門，為供電企業(yè)的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參照，從而獲得遠程配電變壓器的實時運行狀態(tài)。

（1）配電變壓器監(jiān)測終端。配電變壓器終端根據(jù)實際需要安裝在配電變壓器上，是一套可以獨立運行的配電變壓器運行狀態(tài)實時監(jiān)測設備，主要作用是采集配電變壓器的各類運行參數(shù)、數(shù)據(jù)和信息，從而綜合判斷配電變壓器的運行狀態(tài)，從而記錄存儲信息的數(shù)據(jù)為上位機查詢提供數(shù)據(jù)源，當配電變壓器出現(xiàn)異常時可自動向網(wǎng)絡上傳報警信息。

（2）GPRS 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。GPRS數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡作為系統(tǒng)監(jiān)測中心和配電變壓器監(jiān)測終端之間的數(shù)據(jù)傳輸橋梁。配電變壓器監(jiān)測終端首先對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行采集和處理，然后通過預置的GPRS模塊將數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡進行發(fā)送，并將數(shù)據(jù)最終傳給配電變壓器監(jiān)測中心。與此同時，監(jiān)測中心也是通過GPRS網(wǎng)絡將查詢與控制指令發(fā)送給監(jiān)測終端的，從而對他們實現(xiàn)常見的一些控制操作。

（3）配變監(jiān)測中心。配變電監(jiān)測中心作為整個系統(tǒng)的核心，其主要包括UPS電源、數(shù)據(jù)服務器、計算機和打印機等外圍設備組成。配變監(jiān)測中心在一方面與監(jiān)測終端實現(xiàn)雙向的通信，接收被監(jiān)測終端上傳到數(shù)據(jù)庫中的實時的參數(shù)變化情況和報警等信息，與此同時可根據(jù)操作人員控制信號向監(jiān)測終端發(fā)送控制信號；另一方面，可為工作人員提供一個穩(wěn)定、友好的可視化界面，從而實時的顯示各配電變壓器的運行狀態(tài)、報警信息和各項參數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果。

2　配變監(jiān)測終端設計

配電變壓器監(jiān)測終端在本系統(tǒng)中承擔著配電網(wǎng)絡參數(shù)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸以及系統(tǒng)控制等功能，其保證了整個配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。然而配電監(jiān)測終端的核心部分采用ARM芯片S3C2430，將其配外部配加合適的外圍電路即可實現(xiàn)各種功能，其硬件原理框圖如圖1所示。

配電變壓器監(jiān)測終端采用數(shù)據(jù)和信號采集電路實時的采集系統(tǒng)運行時的各種電力參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)等信息。隨之，監(jiān)測終端將所采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核心控制器進行數(shù)據(jù)的計算和處理。該ARM核心控制器則根據(jù)系統(tǒng)的實際需求，一方面將數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計和處理等數(shù)據(jù)通過存儲設備進行存儲以備下次使用，同時也可通過數(shù)據(jù)傳輸接口將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給地面監(jiān)測中心管理系統(tǒng)；而另一方面，則根據(jù)實時采集數(shù)據(jù)和處理的結(jié)果實時對功率因數(shù)進行補償，或者控制輸出信號的變化。

（1）ARM微處理器系統(tǒng)。ARM微處理器系統(tǒng)主要由ARM核心處理器S3C2430、電源模塊、存儲器、復位電路模塊等功能。S3C2430采用ARM920T系列內(nèi)核，封裝形式為FBGA，并且提供了較為豐富的內(nèi)部組件；具有獨立的16KB數(shù)據(jù)Cache和16KB 指令Cache，具有MMU虛擬存儲器管理模塊、LCD驅(qū)動器、支持NAND形式的內(nèi)存引導，具有4個PWM定時器，并且具有IO端口實時時鐘形式，提供觸摸屏接口，2個SPI接口，USB接口和8路10位的ADC模塊。

（2）模擬信號采集電路。系統(tǒng)需要實時采集配電變壓器的運行參數(shù)，本文采用工業(yè)級的AD7656為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其集成6個帶有獨立采樣保持通道的ADC模塊，并且具有BUFF作為參考電壓。每一路ADC均為16位，該6路同步轉(zhuǎn)換的速度可以達到250KSPS，可以滿足本系統(tǒng)采樣速率的要求。

（3）數(shù)據(jù)通訊電路?？紤]到本系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，采用西門子公司的MC35i作為該主要部件來構(gòu)建主要的數(shù)據(jù)通信電路。MC35i作為新一代的雙頻GSM/GPRS模塊，其可同時支持GSM通信和GPRS業(yè)務。MC35i主要通過內(nèi)部FLASH、GSM射頻、GSM基帶處理器、SDRAM和匹配電源等部分共同組成。GSM基帶處理器作為本系統(tǒng)的核心部分，具體作用相當于一個協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，用于處理外部系統(tǒng)通過串口發(fā)送的指令。

3　結(jié)論

本文根據(jù)對配電變壓器側(cè)的監(jiān)測與管理的需求，采用先進的GPRS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、ARM綜合監(jiān)測技術(shù)與電力監(jiān)測技術(shù)，設計并且實現(xiàn)一種基于GPRS的配電變壓器遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有投資成本低、運行維護方便、穩(wěn)定性好、抗干擾性能強和覆蓋面廣等特點。系統(tǒng)能夠讓監(jiān)測和管理人員實時動態(tài)的了解配電設備的運行情況，為提高供電的質(zhì)量和可靠性發(fā)揮著及其重要的作用，在電力及其相關(guān)行業(yè)具有非常廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]李超.基于GPRS配電變壓器遠程監(jiān)控信息管理系統(tǒng)的設計[D].西南交通大學,2006.

[2]高志強.基于GPRS的配電變壓器遠程監(jiān)測系統(tǒng)設計[D].山東理工大學,2007.

作者簡介：郭強（1986-），男，工程碩士，電氣助理工程師，主要從事：供配電網(wǎng)一次設計。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.249