基于GPRS的遠程電力計量監測系統的研究

謝瑋　夏水斌

摘 要：近年來，隨著自動化和信息化技術的快速發展，傳統的人工超表電力計量模式已經無法滿足現實要求。GPRS技術的出現和應用使電力計量和監測的遠程控制成為可能。簡要分析了GPRS技術應用基礎上的遠程電力計量監測系統整體結構，并在此基礎上闡述了個人的觀點和認識，以供參考。

關鍵詞：GPRS；電力計量；遠程監測系統；信息化技術

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.086

對于GPRS系統而言，由于其具有鏈路構建用時短、成本低和傳輸效率高等特點，所以，在國內10 kV以下電網系統中，多基于GPRS建立一個集供電、質量控制和收費為一體的平臺，為用戶安全用電和用電情況查詢提供比較可靠的分析數據。這樣做，對供電企業據此及時作出決策起到了非常重要的作用。

1 遠程電力計量監測系統整體架構

從實踐情況來看，GPRS系統提供了非常廣域的IP連接，可以縮短鏈路建設周期，而且能夠有效提高通信效率。經調查發現，目前，國內多數電力計量遠程監測系統都是基于GPRS的通訊平臺，集成計算機網絡、數據采集和數字通信等多種技術。實際上，這是一個綜合性很強的系統，可統一監控電力檢測設備，并且進行分布式的控制。對于該系統而言，其主站構成主要有配電中心、電表和帶有GPRS的數據采集點。這些可以實現電力計量遠程監測系統中主站與終端數據的實時傳輸，即GPRS技術的應用，為現代電力事業的發展提供高效、簡單的數據傳輸手段。GPRS網絡系統能夠提供無線IP連接，基于GPRS業務平臺，建立電力計量遠程監測系統，從而有效實現電表信息的無線傳輸。基于GPRS的電力計量遠程監測系統，主要是以帶電力計量監測系統軟件作為主站，并由處于電力系統配電中心、居住區和企業帶GPRS模塊的信息采集點、電表和相關配套設施組成。對于電表上的數據信息，則通過GPRS/GSM網絡傳輸。就該監測系統而言，其結構通常采用的是分層次、分布式開放結構。這種結構能夠有效適應數量較多的各種型號、廠家的產品，進而增強了其可替換性、兼容性，有利于用戶以及供電企業根據所需和現有的條件選擇適合的產品。對于電力信息監測點而言，其主要是由采集器和終端通訊設備構成的，并且還配備了專門的電源。采集器收集的數據和信息，經GPRS終端發至網絡，然后移動公司再利用專門的接收服務器設置APN網絡，最終接收到用戶的電力數據信息和用電情況。

對于電力計量遠程監測系統而言，其網絡拓撲如圖1所示。

電力計量監測中心包括軟件和硬件2個部分。對于硬件部分，集中體現為數據、通訊服務器和網絡發射與接收器等；對于軟件部分，主要有微軟的Windows系統，并且可以支持GIS。此外，還包括SQL Server2000數據庫、JAVA或者C++開發語言以及TCP/IP通訊協議和電力系統應用層協議。

2 系統的基本原理

綜上所述，電力計量遠程監測系統是由不同地區的監測下位機和中心上位機組成的，實際上就是一個分布式的遠程監測系統。其中，地區下位機又包括多功能的電壓或電流互感器、電能表、GPRS采集器和電源塊等。當用戶用電時，互感器就可以將用戶用電量信息輸入電能表，然后準確計量用戶用電量。在此過程中，GPRS數據采集器可以將匯集到的所有電量數據信息轉換成某種格式后，將其輸送至監測中心。對于中心上位機而言，作為監測中心，服務器IP地址不變，而且利用專門的DDN線連接GPRS，如此便可以實時監測系統擴充情況。當下位機發送數據時，也要接收各種命令，從而達到監測的目的。

在收集數據時，可從以下2套抄表方案中擇優選擇。

2.1 為企業用戶抄表

對于企業用戶而言，它的用電量是非常大的，建議直接采集企業用戶變壓器上的電量。這是一種相對比較經濟、高效的方式。具體而言，基于多功能高壓電表的應用，可直接采集和處理變壓器上使用的電量，再通過接口連接GPRS采集終端。

2.2 為居民用戶抄表

對于居民用戶而言，數量非常龐大。在實踐過程中，如果為各個用戶的電表都配裝GPRS采集終端，則必然會產生非常的成本開支。針對這一問題，筆者建議可以在居民小區內選擇一個合適的位置，建立信息中心，用戶用電信息由復費率電表連接到電表集中器，然后再通過接口連接GPRS采集終端。就電表集中器而言，其通過接口與電表連接，不僅可以支持某個單一的電表，而且還可以同時支持多個電表。這樣有利于收集、存儲和預處理電表參數，而且可將收集到的電表數據信息實時傳送到配電中心。在此過程中，電表集中器能夠將配電中心的遙控指令及時傳給控制模塊，實現對電表的有效操控。

基于對2種不同遠程抄表方案的分析可知，企業用戶、居民用戶的用電情況和數據信息能夠經GPRS采集終端微處理器處理數據信息，并且經過協議封裝發送至GPRS網絡，并傳送至數據中心。通過構建電力計量遠程監測系統，可以實現對用戶電表數據信息和處理中心的實時連接。值得一提的是，GPRS數據采集終端采用的SIM卡一定是統一的，而且用戶手中的本卡僅有與配電中心進行數據通信的功能。

3 監測系統硬件與軟件

遠程監測系統包括監測點和監測中心，其中，監測點的設計點是GPRS模塊。由于該模塊的市場價格比較高，因此，本系統采用數據匯總器、電表以RS485方式通訊。其配置包括以下2個內容：①居民用電采集系統。通常情況下，居民居住的比較集中，而且耗電量相對比較少。基于對成本的考慮，將居民單相電子式電表經接口與數據信息匯總器相連接，然后再連接到GPRS系統中。②企業用戶。對于企業用戶而言，其電表多采用的是三相多功能電表，經接口連接采集匯總器。

對于軟件部分而言，主要表現在以下3個方面：①匯總器軟件采用C++研發，需對GPRS通信、信息數據采集和系統通訊進行控制。對于GPRS網絡而言，其采用的是自動撥號模式，一旦掉線，軟件就會重撥，然后與網絡相連。對于數據采集而言，主要由匯總器、電表接口等用于通信，讀表中的數據，然后匯總并保存，最后經轉換送至監測中心。②管理軟件是將采集的數據信息保存并建立一定的對應關系，并計算它，以便于訪問，即統一處理數據庫。在軟件利用的過程中，不可更改原始數據庫信息和數據，以免導致歷史數據信息丟失，無法找回來。在原來的數據庫上建立派生庫，編輯派生庫內的信息數據，從而獲得所需數據。在此需要注意的是，數據庫統計結果必須另存，以便日后查閱或者備份。③通信協議和安全防范。通信協議通常會建立在/IP協議基礎之上，以保障系統安全。

4 結束語

總而言之，在現代網絡技術快速發展的背景下，數據庫技術和電子技術的發展使得GPRS系統不斷完善，而且GPRS技術可被廣泛應用。在供電管理系統中，基于GPRS的數據網絡監控電力節點，可以自動讀取所需的數據和信息，在對其進行綜合分析的基礎上實現遠程監測。

參考文獻

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[2]王念.基于GPRS的電能質量遠程監測系統研究與實現[D].長沙：中南大學，2012.

〔編輯：白潔〕