郭　強(qiáng)（山西中條山工程設(shè)計(jì)研究有限公司,太原　030000）

?

基于GPRS的配電變壓器遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

郭強(qiáng)
（山西中條山工程設(shè)計(jì)研究有限公司,太原030000）

摘 要：本文針對(duì)配電變壓器具有分布廣泛、數(shù)量眾多和實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)一種基于GPRS的配電變壓器遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該配電變壓器遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、安全性好、維護(hù)方便和性價(jià)比高等特點(diǎn)。本文重點(diǎn)對(duì)該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和硬件電路的組成進(jìn)行介紹。

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

0　引言

在整個(gè)電力供配電系統(tǒng)當(dāng)中，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要組成部分即為配電變壓器的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)對(duì)配電變壓器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，盡可能快的發(fā)現(xiàn)配電變壓器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障并及時(shí)獲得處理和解決，由此可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定、優(yōu)化運(yùn)行。

1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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(gè)實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程無線集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將低壓配電變壓器作為主要的監(jiān)測(cè)對(duì)象，并且對(duì)其電力的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和處理，通過預(yù)置的GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)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(yuǎn)程配電變壓器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。

（1）配電變壓器監(jiān)測(cè)終端。配電變壓器終端根據(jù)實(shí)際需要安裝在配電變壓器上，是一套可以獨(dú)立運(yùn)行的配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備，主要作用是采集配電變壓器的各類運(yùn)行參數(shù)、數(shù)據(jù)和信息，從而綜合判斷配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，從而記錄存儲(chǔ)信息的數(shù)據(jù)為上位機(jī)查詢提供數(shù)據(jù)源，當(dāng)配電變壓器出現(xiàn)異常時(shí)可自動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上傳報(bào)警信息。

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

（3）配變監(jiān)測(cè)中心。配變電監(jiān)測(cè)中心作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，其主要包括UPS電源、數(shù)據(jù)服務(wù)器、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)等外圍設(shè)備組成。配變監(jiān)測(cè)中心在一方面與監(jiān)測(cè)終端實(shí)現(xiàn)雙向的通信，接收被監(jiān)測(cè)終端上傳到數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時(shí)的參數(shù)變化情況和報(bào)警等信息，與此同時(shí)可根據(jù)操作人員控制信號(hào)向監(jiān)測(cè)終端發(fā)送控制信號(hào)；另一方面，可為工作人員提供一個(gè)穩(wěn)定、友好的可視化界面，從而實(shí)時(shí)的顯示各配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信息和各項(xiàng)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2　配變監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)

配電變壓器監(jiān)測(cè)終端在本系統(tǒng)中承擔(dān)著配電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的監(jiān)測(cè)、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(gè)配電變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。然而配電監(jiān)測(cè)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(shí)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(cè)終端采用數(shù)據(jù)和信號(hào)采集電路實(shí)時(shí)的采集系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的各種電力參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)等信息。隨之，監(jiān)測(cè)終端將所采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核心控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理。該ARM核心控制器則根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求，一方面將數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)和處理等數(shù)據(jù)通過存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)以備下次使用，同時(shí)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(cè)中心管理系統(tǒng)；而另一方面，則根據(jù)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和處理的結(jié)果實(shí)時(shí)對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，或者控制輸出信號(hào)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(chǔ)器、復(fù)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(dú)立的16KB數(shù)據(jù)Cache和16KB 指令Cache，具有MMU虛擬存儲(chǔ)器管理模塊、LCD驅(qū)動(dòng)器、支持NAND形式的內(nèi)存引導(dǎo)，具有4個(gè)PWM定時(shí)器，并且具有IO端口實(shí)時(shí)時(shí)鐘形式，提供觸摸屏接口，2個(gè)SPI接口，USB接口和8路10位的ADC模塊。

（2）模擬信號(hào)采集電路。系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)采集配電變壓器的運(yùn)行參數(shù)，本文采用工業(yè)級(jí)的AD7656為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其集成6個(gè)帶有獨(dú)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(dá)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(shí)支持GSM通信和GPRS業(yè)務(wù)。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(dāng)于一個(gè)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(duì)配電變壓器側(cè)的監(jiān)測(cè)與管理的需求，采用先進(jìn)的GPRS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、ARM綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)與電力監(jiān)測(cè)技術(shù)，設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)一種基于GPRS的配電變壓器遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有投資成本低、運(yùn)行維護(hù)方便、穩(wěn)定性好、抗干擾性能強(qiáng)和覆蓋面廣等特點(diǎn)。系統(tǒng)能夠讓監(jiān)測(cè)和管理人員實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的了解配電設(shè)備的運(yùn)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(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]高志強(qiáng).基于GPRS的配電變壓器遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].山東理工大學(xué),2007.

作者簡(jiǎn)介：郭強(qiáng)（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(shè)計(jì)。

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