基于GPRS无线传输技术的电力设备远程监控记录系统.doc

基于GPRS无线传输技术的电力设备远程监控记录系统

郭政谦1、张宏展2、陈辅贤2
（1．台北县淡水镇淡金路4段499号，圣约翰科技大学，电机工程系研究所；
2．台湾省台北，基隆路4段43号，国立台湾科技大学，电机工程系研究所）

摘要：本文设计了一个电力设备的远程监控记录系统，它针对于无线传输技术的应用和远距离电气设备与中央控制站间传输的信号处理。系统终端在图形系统上可视化其工作状态，并保存历史数据到通用数据库中，以供将来研究与分析。通过本文提出的系统，仅仅需要一个匹配采集系统的GPRS模块，能够使远程控制中心获得设备的各种信号，以便获得全部管理。同时，避免了在崎岖地形上的布线任务，节省了检修的时间。另外，通过检查数据记录或对其作理论分析，我们能够了解设备的性能、寿命及运行效率，以便能提出维修与更换的建议。因而，使传统的周期性维护计划升级的更为有效率和条件。当设备出现了任何异常情况时，本系统可以提前告知相关工程师立即进行修理或更换，以减少意外事故的发生。
关键词：电力设备、通用分组无线服务（GPRS）、无线传输、远程监控

1引言
当今，电力已经成为不可或缺的能源，以其作为各行各业基础必需品的作用而被广泛应
用。就电力设施而言，一切平稳工作时会获得较高的效益，否则，工作过程将停顿并导致产量减少，特别是对电力行业更为严重。假设电力供应被切断，社会经济的每个部分都将遭受巨大的损失。如果设备的任何问题能够提前被发现，并及时的修理或更换，那么损失就可以避免。
随着信息和网络技术的进步，电力管理系统不再简单局限于电力利用，通过一种交互式的方法监测电力消费状态来提供各种服务，以此来提高整体的用电效率。关于当前的电力设施，已经稍微及时的做了系统的管理和分析。如果我们能做一些直接的管理和分析，就能获得更多的数据，例如负载曲线、需求量和最大负荷，通过它们，我们可以求出供电因数、负载系数和差异因数。基于这些数据，我们能够对设备、能量和利用效率进行评价。
为了确保电力运行系统具有较高的安全性，世界上的电力公司都推荐采用数据采集与监视控制系统（SCADA），以其来采集电力工作状态、控制转换设备和管理远程设备，这样系统调度员能够监测现场设备的运行状态。SCADA包含控制中心、现场设备和通讯网络等。在PC机（个人计算机）屏幕显示之前，调度员可以对到达的信号做分析。当任何异常信息出现时，调度员可以立即做修正来防止重大意外事故的到来。
现今，在高度发达的移动通信时代[1,4]，人们相信无线传输平台可以修正和改善电缆传输的缺陷。当今GPRS网络系统已经制定到了完善的水平，这导致了移动手机使用的流行[2]。并且GPRS网络以一种可靠的方式，除传输声音外还可传输数据[3]。已经有很多应用来使用GPRS网络的优势改善传统的应用方式[4-12]。
因此，本研究设计了一个无线实时监控反馈系统，来连接嵌入的GPRS模块，使其可以不通过电缆在各个监控终端返回监测数据。GPRS模块的使用使监测命令和信息观测不再局限于一个固定点，从而提高了监测的适应性、便利性和可靠性。因此，本研究应用GPRS来采集电力数据，更大程度上完成监控目的，并设计了一套GPRS远程监控装置，它主要用来监控各监控终端的相关电力数据，包括三相电压均方根值、电流和功率。另外，还可监控在过电压、欠电压和过电流下电源的状态，并将电源状态通过GPRS反馈回设置在远处的监控终端。
2硬件和软件设计
本部分详细说明了系统结构和相关软硬件的设计过程。系统结构如图1所示。在监测中心安装本文设计的GPRS远程监控装置，此装置采集电压、电流以及由其计算得出的功率信息。并且通过GPRS网络系统，采集到的监测数据从监控终端的GPRS模块发送到带有远监控终端互联网的监控中心站。

图1.GPRS远程监控系统结构示意图
2.1系统框架
本系统由以下描述的4部分构成，如图2所示，包括电信号处理、信号采样、GPRS传输和主机端监控部分。
A：电信号处理
利用简单的电路，对信号做一些简单的处理，然后将模拟值与真实值相比较，此后再做一些修正以确保电路便于使用。
B：信号采样
利用单块芯片采样电压、电流和相位信号，并对采样信号做一些计算。
C：GPRS传输
使用YiYang型单芯片GPRS模块的匹配型，并利用AT指令的命令集来控制联机及使用RS-232传输技术进行的数据传输。
D：主机端监控部分
利用VisualBasic作为主机端监控程序的编程语言，将接受到的数据恢复至原始波形，然后将计算过的各种数据，以便了解远程设备的工作状态。
2.2系统功能
本系统的主要功能可分为两个部分，一是监控设备并传回相关参数信息，另一个是为进一步使用分析接收的数据。如下所述：
A：监控电气设备数据
我们可以采集监控设备的电压和电流数据，并通过GPRS将数据传输