基于GPRS技术的远程配变监测系统设计.doc

基于GPRS技术的远程配变监测系统设计摘要：针对配变监测系统对数据传输可靠性和实时性的要求本文介绍了一种基于移动GPRS无线通信方式的配电变压器电力参数实时监测系统的设计方案。设计了由AT89S52单片机为核心的配电变压器监测装置、GPRS模块(EP120P)和监控中心服务器等组成的监测系统。该系统利用GPRS的无线通信及Internet接入功能实现了数据的实时采集和传输。实验证明系统具有传输速率快、可靠性高、实时性好、经济实用等优点可以满足配电监测系统对数据传输的要求｡关键词：GPRS；配变监测；无线通信；远程监测；单片机1．引言配电变压器是将电能直接分配给低压用户的电力设备其运行数据是整个配电网基础数据的重要组成部分。在实际的配电网中配电变压器数量众多分散性大。而配电变压器作为电网末端设备她的运行状况直接关系到用户能否可靠使用电能因此对其运行数据进行实施采集和监控十分必要。根据配电网中配电变压器的分布特点选择合适的通信方式进行通信是全面实现配变管理和监测的关键问题。国内配电网现有的通信方法多种多样比较常用的有电力线载波通信、光纤通信、无线数据通信、GSM等。现在利用率较高的是GSM的短信息服务通信它可以节约设备投资成本和维护费用扩容方便使用费用较低。但其弱点为实时性较差不适用于实时性要求很高的数据通信任务。GPRS是通用分组无线业务的简称是第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术。GPRS网络的技术核心是在GSM网络中传送分组数据业务。与原有的GSM相比GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势：资源利用率高、传输速率高、接入时间短、支持IP协议和X.25协议、按流量收费、计费方式更加灵活[1][4]。GPRS在数据通信领域独有的技术优势为它赢得了广泛的应用在数据采集和监控、移动办公、调度和定位等方面有很好的应用前景。随着我国配电自动化建设的广泛开展配电变压器监测系统的建设成为配电自动化系统的重要组成部分之一。针对配电变压器监测的量多面广和实时性要求[3]本文提出一种维护成本低、性价比较高的无线GPRS传输方式配变监测装置的设计方案。基于移动GPRS无线网络的实时配电变压器监控系统具有可靠性高实时性强传输速度快传输信息量大等特点。2．基于GPRS配变远程监测系统简介及结构基于GPRS配变远程监测系统是以低压配电系统为监控对象基于GPRS公用网的无线远程监测系统。研究内容为应用GPRS通信技术对变台低压段总回路电参数及各分回路通断情况进行远程采集、传输和故障诊断；实现及时报警、实时数据采集和实时负荷监测的功能。研究目标为该系统在低压配电中的应用可以改变目前编台人工监测、变台数据测量不及时、故障处理时间长效率低的缺点。可以使低压配电管理更为完善减轻维护人员工作量提高电力运行维护管理效率。对于降低故障处理成本缩短故障处理时间起到积极作用。该系统由电力参数监测装置、GPRS通信网络和监控中心三大部分构成。系统结构如图1所示。图1系统结构电力参数监测装置安装在变压器现场通过电压互感器（PT）和电流互感器（CT）对变压器二次端的电气参数进行采集后定时发送给GPRS模块GPRS模块再把数据发送到GPRS网中[4]。同时在变压器三相电力参数出现异常事件时主动上传报警信息实现对配变运行状态的实时监测。GPRS通信网络是监控中心与现场变压器电力参数监测装置之间数据传输的桥梁。监控中心可以借助专线（光纤）经由INTERNET进入GPRS网络就可与现场电力参数监测装置进行远程通信。通过GPRS网络使现场变压器的相关参数能够及时传送到监控中心计算机中。同时监控中心的查询命令或控制命令也可以通过GPRS网发送到GPRS模块再由GPRS模块传送给相应的采集模块对它们进行控制操作。2.1电力参数监测系统硬件设计该系统的功能主要有实时监测配电变压器的运行参数包括三相电压、三相电流、三相有功(无功)功率、功率因数、频率、有功(无功)电量等。远端数据采集监测系统包括微处理器、数据采集、LED显示器及键盘、看门狗及复位、数据及系统参数存储器、RS232电平转换及GPRS模块等组成其硬件结构如图2所示。图2数据采集监测系统的硬件结构2.1.1微处理器基本系统微处理器基本系统是以ATMEL公司的单片机AT89S52及其外围接口芯片构成的一个8位微机系统[5]。其中LED显示器及键盘电路是通过一片CH451负责动态扫描8位LED显示器和20个键CH451和CPU的P1口串行连接LED显示器用于循环显示每一路的电压、电流值。键盘用于各种参数的输入和各种控制功能的选择。扩展1片非易失32K×8RAM芯片用于存贮一个月的各种参数和实时测量数据以防数据丢失。DS12887是DALLAS公司生产的实时日历时钟芯片其主要功