基于GPRS的配電變壓器遠程集中監測系統的設計與實現

郭　強（山西中條山工程設計研究有限公司,太原　030000）

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基于GPRS的配電變壓器遠程集中監測系統的設計與實現

郭強
（山西中條山工程設計研究有限公司,太原030000）

摘 要：本文針對配電變壓器具有分布廣泛、數量眾多和實時性強等特點，設計并且實現一種基于GPRS的配電變壓器遠程集中監測系統。該配電變壓器遠程集中監測系統具有運行穩定、安全性好、維護方便和性價比高等特點。本文重點對該監測系統的總體設計方案和硬件電路的組成進行介紹。

關鍵詞：配電變壓器；GPRS；集中監測系統；ARM

0　引言

在整個電力供配電系統當中，其基礎數據的重要組成部分即為配電變壓器的實時運行數據。實時對配電變壓器中的數據進行監測，并根據實時采集的數據進行統計與分析，盡可能快的發現配電變壓器運行時出現的故障并及時獲得處理和解決，由此可以實現電網的穩定、優化運行。

1　系統總體設計方案

本文采用GPRS作為本系統的數據通訊方式，構建了一個實時的遠程無線集中監測系統。該系統將低壓配電變壓器作為主要的監測對象，并且對其電力的實時運行參數進行采集和處理，通過預置的GPRS模塊將數據傳輸到遠端的供電管理部門，為供電企業的優化提供數據參照，從而獲得遠程配電變壓器的實時運行狀態。

（1）配電變壓器監測終端。配電變壓器終端根據實際需要安裝在配電變壓器上，是一套可以獨立運行的配電變壓器運行狀態實時監測設備，主要作用是采集配電變壓器的各類運行參數、數據和信息，從而綜合判斷配電變壓器的運行狀態，從而記錄存儲信息的數據為上位機查詢提供數據源，當配電變壓器出現異常時可自動向網絡上傳報警信息。

（2）GPRS 數據通信網絡。GPRS數據通信網絡作為系統監測中心和配電變壓器監測終端之間的數據傳輸橋梁。配電變壓器監測終端首先對監測的數據進行采集和處理，然后通過預置的GPRS模塊將數據通過GPRS網絡進行發送，并將數據最終傳給配電變壓器監測中心。與此同時，監測中心也是通過GPRS網絡將查詢與控制指令發送給監測終端的，從而對他們實現常見的一些控制操作。

（3）配變監測中心。配變電監測中心作為整個系統的核心，其主要包括UPS電源、數據服務器、計算機和打印機等外圍設備組成。配變監測中心在一方面與監測終端實現雙向的通信，接收被監測終端上傳到數據庫中的實時的參數變化情況和報警等信息，與此同時可根據操作人員控制信號向監測終端發送控制信號；另一方面，可為工作人員提供一個穩定、友好的可視化界面，從而實時的顯示各配電變壓器的運行狀態、報警信息和各項參數的統計結果。

2　配變監測終端設計

配電變壓器監測終端在本系統中承擔著配電網絡參數的監測、數據處理、數據傳輸以及系統控制等功能，其保證了整個配電變壓器監測系統的功能實現。然而配電監測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現各種功能，其硬件原理框圖如圖1所示。

配電變壓器監測終端采用數據和信號采集電路實時的采集系統運行時的各種電力參數和開關狀態等信息。隨之，監測終端將所采集到的數據發送到ARM核心控制器進行數據的計算和處理。該ARM核心控制器則根據系統的實際需求，一方面將數據采集、統計和處理等數據通過存儲設備進行存儲以備下次使用，同時也可通過數據傳輸接口將處理后的數據傳輸給地面監測中心管理系統；而另一方面，則根據實時采集數據和處理的結果實時對功率因數進行補償，或者控制輸出信號的變化。

（1）ARM微處理器系統。ARM微處理器系統主要由ARM核心處理器S3C2430、電源模塊、存儲器、復位電路模塊等功能。S3C2430采用ARM920T系列內核，封裝形式為FBGA，并且提供了較為豐富的內部組件；具有獨立的16KB數據Cache和16KB 指令Cache，具有MMU虛擬存儲器管理模塊、LCD驅動器、支持NAND形式的內存引導，具有4個PWM定時器，并且具有IO端口實時時鐘形式，提供觸摸屏接口，2個SPI接口，USB接口和8路10位的ADC模塊。

（2）模擬信號采集電路。系統需要實時采集配電變壓器的運行參數，本文采用工業級的AD7656為模數轉換芯片，其集成6個帶有獨立采樣保持通道的ADC模塊，并且具有BUFF作為參考電壓。每一路ADC均為16位，該6路同步轉換的速度可以達到250KSPS，可以滿足本系統采樣速率的要求。

（3）數據通訊電路。考慮到本系統的穩定性要求，采用西門子公司的MC35i作為該主要部件來構建主要的數據通信電路。MC35i作為新一代的雙頻GSM/GPRS模塊，其可同時支持GSM通信和GPRS業務。MC35i主要通過內部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的核心部分，具體作用相當于一個協議轉換模塊，用于處理外部系統通過串口發送的指令。

3　結論

本文根據對配電變壓器側的監測與管理的需求，采用先進的GPRS數據傳輸技術、ARM綜合監測技術與電力監測技術，設計并且實現一種基于GPRS的配電變壓器遠程集中監測系統。該系統具有投資成本低、運行維護方便、穩定性好、抗干擾性能強和覆蓋面廣等特點。系統能夠讓監測和管理人員實時動態的了解配電設備的運行情況，為提高供電的質量和可靠性發揮著及其重要的作用，在電力及其相關行業具有非常廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]李超.基于GPRS配電變壓器遠程監控信息管理系統的設計[D].西南交通大學,2006.

[2]高志強.基于GPRS的配電變壓器遠程監測系統設計[D].山東理工大學,2007.

作者簡介：郭強（1986-），男，工程碩士，電氣助理工程師，主要從事：供配電網一次設計。

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