油田電量集中抄表系統研究

趙立輝 耿盺睿

(遼寧工業大學 電氣工程學院，遼寧 錦州 121001)

1 前言

長期以來，供電企業電能數據的抄表大都基于電能表的手工作業方式。隨著電子、通信技術的發展，人們在研究新型的抄表系統。用于抄表技術有很多種，如人工抄表，RS485，紅外和電力線載波等。其中RS485和紅外抄表的技術比較成熟，并且被廣泛采用，但電力線載波抄表在小范圍內使用，RS485抄表需要布線。這幾種抄表技術在小區、辦公場所、小范圍可行，但油田企業的用電用戶處在較遠的地理范圍，以有線的抄送方式不方便布線，尤其對于低壓分散用戶重要的用電設備上，有線方式需要大量布線，技術上雖然可行但成本高［1，3］。本文提出一種基于GPRS網絡的無線遠程抄表系統，具有布置方便、耗電低、性能穩定可靠等優點。

設計終端電量采集模塊、遠端處理中心主機。在分散用戶安裝采集終端模塊，實現電量數據抄收、處理、通信，遠端供電公司設計上位機接收程序，經GPRS網絡接收各分散用戶電量信息。遠程電量集中抄表系統功能是把安裝在各條線路上的電能計量表及主表讀數，在同一時間或人工隨機選定的時間抄錄下來，并及時準確的傳送到電力銷售中心的主控計算機。

2 總體方案設計

油田集中抄表系統，設計GPRS抄表處理中心和無線采集終端模塊兩部分。抄表處理中心設計安裝高性能服務器、網絡通信設備，安裝上位機通信軟件，配置WWW服務器，用于對油田各分散用戶和集中用戶電量信息的采集、處理和分析，隨時處理終端模塊的告警、故障等信息。通信網對于分散用戶采用GPRS無線通信網絡。

3 終端模塊硬件設計

3.1 硬件結構

無線采集終端由單片機系統、無線數傳模塊、通信接口模塊等組成。終端包括一塊電量計量專用芯片CS5460、一塊SIEMENS公司生產的MC35無線數傳模塊、一塊ATMEL公司的AT89S55單片機。計量芯片用來進行交流供電掉電檢測，GSM模塊用來實現無線數據接收與發送，單片機用來進行數據采集作一些相應的控制處理2。

3.2 電量計量接口

CS5460是具有能量計算引擎的CMOS單片功率測量芯片。輸入電流信號經過一個可編程增益放大器，進入Δ∑調制器和高速數字濾波器，電壓信號則經過固定增益放大器進入Δ∑調制器和數字濾波器，兩個濾波器的字輸出速率可程控，其輸出速率為(MCLK/K)/1024［4，5］。經過濾波器輸出的即是電流、電壓的瞬時值，相乘就得到功率的瞬時值，每得到一次瞬時值就是完成一次轉換。電流、電壓的瞬時值經過高通濾波器濾掉直流成分后，運算得到IRMS、VRMS和電能值。每個IRMS、VRMS和電能值的計算周期需要經過N次轉換，因此電能的計算周期為(MCLK/K)/1024×N。即有效值采樣周期是瞬時值采樣周期的N倍。所有這些數據由串行接口和單片機進行數據交換。

3.3 GPRS通信模塊

系統為了實現GPRS通信，完成油田分散用戶電量信息采集功能，設計采用MC35i模塊，完成相應的電路。MC35i是Siemens公司推出的新一代無線通信GPRS模塊，可以實現系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務。模塊支持AT命令集，文本和PDU模式的短消息。

4 軟件系統

系統設計下位機即采集模塊的軟件以及上位機即主站系統軟件。采集模塊完成電量信息采集、轉換與傳輸功能。主站系統主要實現遠程讀表、告警、數據維護以及存儲等功能。以下幾部分組成：主程序模塊、數據采集及計算模塊、顯示模塊及通訊模塊。主程序首先完成系統的初始化，包括系統的自檢、CS5460工作方式的設置、時鐘芯片的設置及主菜單顯示等工作，然后進入系統主循環程序段。主站系統軟件主要包括數據處理、查詢統計兩大部分組成。數據處理有：遠程讀取模塊、數據存儲模塊、告警存儲模塊及組態配置模塊;查詢統計模塊包括數據查詢模塊、統計分析模塊、數據維護模塊及用戶維護模塊。

5 結論

系統運行在遼河油田遠程電量采集環境中，GPRS通信方式具有更高的實時性和可靠性。采用GPRS方式，布線工作量小，數據采集、傳遞迅速從現場的實際運行情況可以看出，利用GPRS網絡進行電力大客戶服自動抄表有著良好的市場前景。

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