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看一看:基于GPRS通信的配电变压器监测系统

发布时间:2021-11-18 05:55:39 阅读: 来源:油封厂家

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,其运行数据是全部配电网基础数据的重要组成部分。因此,对其运行参数与状态进行监测是必要的。但是由于配电变压器散布点多、位置杂乱,建立1个实时性强、可靠性高、投资省的通讯网络困难非常大,并已成为配变监测进行大面积推行的主要障碍。 在配变监测中,可以采取数传电台、GSM短消息、光纤等通讯方式。其中无线通讯对散布范围广、布局分散的配变监测是1种较好的通讯方式。数传电台的优势是除每年的频点费以外,平时运行无需额外费用;缺点是可靠性、实时性差,没法主动上报。GSM短消息方式可以实现主动上报;缺点是按条收费,运行费用高,而且在节假日短消息服务中心服务器繁忙时延时相当长。光纤运行稳定可靠,但是本钱投入大。而GPRS通讯则避免了上述问题。 本文提出了1种基于 GPRS无线网络和Internet接入功能,以GPRS无线网络和Internet为通讯系统,构建为星型网络的配变监测系统。

1 GPRS及其相干技术 GPRS是移动通讯技术中介于数字通讯和分组型移动业务之间的1种技术,目前通过升级全球移动通讯系统(GSM)网络实现,即在GSM网络结构中添加3种新的网络节点(分组控制单元PCU、GPRS业务支持节点(SGSN)和GPRS网关支持节点(GGSN))和对GSM的相干部件进行升级来实现。GPRS采取时分多址(TDMA)方式传输话音,采取分组方式传输数据。GPRS是按GSM标准定义的封包交换协议,可以快速接入数据网络。主要优点以下: a. 传输速率高。通过同时使用8个时隙,GPRS网络数据传输速率最高理论值可到达171.2kbit/s,而且通过不同的编码方式,支持不同速率的传输,是对有限宽带的高效利用,完全满足配电变压器监测的通讯速率要求。 b. 永久在线,可以实时传输数据。GPRS在终端与网络之间实现了永久在线的连接,即使没有数据传送,移动终端仍1直在与网络保持联接,再次进行数据传送时不需要重新连接,而网络容量只有在实际进行传输时才被占用,从而保证了信息交换的实时性。 c. 按流量计费。GPRS营运商能够以传输的数据量而不是连接时间为基准来计费,接入网络但没有数据传输数是不收费的,这使系统运行费用大大降落。用户可以根据实际需要控制数流据量,从而控制运行费用。综上所述,GPRS在数据通讯领域独有的技术优势使得它有广泛的利用前景,成为配变监测较为理想的通讯方式。

2 基于GPRS的配变监测系统 该系统由数据搜集模块、GPRS网络数据传输部分、互联网传输部分和配变监测管理软件4部分组成。在该系统中,终端设备通过GPRS无线网络连接到Internet,与客户端前置机(具有上网功能)进行通讯。考虑到更高的带宽、更高的流量,和工业控制超时重发等协议的支持,数据以UDP报文发送给监测中心。该系统结构如图1所示:

由于通过 GPRS 模块,数据搜集模块可以直接访问互联网,所以在配变监测中心其实不需要购置 GPRS 模块。配变监测中心只需要通过宽带、ISDN 或 ADSL 上网即可,这比用 GSM 短消息的解决方案大大节省了本钱(后者的方案中,监测中心最少要配置1到8个 GSM 模块连接到主机的串行接口上)。具体的通讯链路是数据搜集模块把配变的数据和运行状态检测出来,通过串口连接到 GPRS 模块上,然后将数据打成IP包,再通过 GPRS 空中接口接入到 GPRS 网络农村棚户区改造补偿标准是多少,经 GPRS 网关和路由器接到配变监测中心。 对照较大的工程、配变较多的时候,配变监测中心最好使用宽带接入,使用固定IP,并且可以配置UNIX主机或微软的Windows服务器,使其满足同时多个配变的监测要求。 但是通过Internet会对企业的安全性带来1定的风险,这时候候可以考虑使用虚拟专用网(VPN)技术建立企业网,并在中国移动申请接入点(APN),使GPRS网传出的数据直接发送至VPN而不通过Internet。这样可以保护企业数据不被破坏,提高了系统的可靠性。同时使用VPN,GPRS中端可以直接使用企业内部IP,也节省了Internet的IP资源。 总之,可以根据实际需要,灵活地选择配变监测中心的构建方式。基于GPRS通讯的配变监测系统组成方案能够解决配变监测的信道瓶颈,避免重复建设通讯网络,有效地提供准确可靠的配变参数;同时通过监测配变的负荷和电能计量情况,可以免窃电行动产生。

3 系统终端硬件设计 终端硬件部分主要由数据搜集模块和 GPRS 模块组成。微控制器搜集到配变的运行数据和状态信息以后,通过互联网把数据发送到监测中心。另外,当监测中心向它要数据时,及时上报数据。3.1 GPRS 无线数传模块 目前GPRS模块1般是指带有GPRS上网功能的GSM模块,该系统所采取的 F2103 GPRS 模块,其核心来自西门子公司。F2103 GPRS数传模块支持双频GSM/GPRS,A5/1&A5/5 加密算法;内置自动网络连接和协议处理模块,无需后台计算机支持;抗干扰设计,具有自诊断与告警输出,适合电磁环境卑鄙的利用需求;提供RS232接口,使用简单、方便,为用户的数据设备提供透明传输通道,体积小,功耗低,非常适合嵌入式系统的使用。

3.2 CS5460A芯片[2] CS5460A 是美国CRYSTAL公司推出的带有串行口的单相双向功率/电能计量集成电路芯片,可以丈量瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、能量、电流有效值和电压有效值,并具有片内看门狗定时器WDT(Watch Dog Timer)与内部电源监视器。CS5460A不但具有较高的可靠性和精度购买的房屋遇到拆迁怎么办,而且电路结构简单,目前已在电力参数丈量装置中有广泛的利用。

3.3 看门狗定时器 采取MAXIM公司的MAX 705 芯片,监视电源电压和微处理器的工作状态,结构简单,功能丰富,大大提高了系统的可靠性和准确度。

4 配变监测系统软件 监测软件采取通用编程工具开发,灵活性好、针对性强,可以对搜集来的现场数据和实时数据进行分析、处理、保存、入库,制作输出报表、绘制各种曲线、从而实现全部系统的远程监测。界面友好、操作简单方便,真正实现了高效率和办公自动化。系统的网络数据库使网络化管理变得简单易行。该系统可以实现以下功能: a. 数据监测功能。自动接收和处理配电变压器综合参数丈量与计量装置发送过来的3相电压、3相电流、每相的有功功率,3相的总有功功率、3相的总无功功率、功率因数、线路的3相总累计电量等数据,并把其存入网络数据库中。 b. 显示功能。系统可以针对某1配电变压器的某1同类参量自动绘制出其趋势曲线,直观的反应出各配电变压器的运行情况,曲线可以任意放大、缩小和拖动。 c. 报警功能。在配电变压器运行时,当某1电参量超出其设定范围,系统会自动报警,并把其故障内容存入数据库。报警方式为窗口提示报警和短消息报警。窗口提示报警是当检测到故障后,系统自动弹出故障窗口,只有在人工手动干预下方可消除。而短消息报警,则是在故障时,以短消息的方式把故障内容发送到主要负责人的手机上。 d. 数据库查询功能。操作员可以设置不同的查询条件从数据库中获得各种历史数据,显示这1时刻的某1配电变压器的运行参数。数据库可方便的保护,数据库采取SQL Server 网络数据库,可对各种数据进行分析,并可在权限范围内实现局域网或远程数据共享。 e. 统计报表功能。系统可以针对某1配电变压器自动做出日报表、月报表、年度报表等汇总统计,报表可依照用户要求定制,直接进行预览、打印。

4.2 系统主要特点a. 实时通讯。 通过GPRS网络,管理中心可以实时接收数据,通过数据分析,可和时发现终端设备的异常现象,并做出相应的处理。b. 适用范围广。由于GSM网络覆盖范围广,开通GPRS业务的地区越来越多,上网方便,基于GPRS的数据搜集系统在各种地理条件卑鄙的地区也能够开通。c. 运行费用低。GPRS按流量计费,对配变监测系统而言,运行费用非常低,用户还可以根据自己的实际情况,自主选择按流量计费或包月制计费。

5.结论 本文所论述的基于GPRS通讯的配变监测系统,解决了配变监测的信道瓶颈。该系统已得到了实际利用,大大降落了系统运行本钱,提高了系统的可靠性

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