基于GPRS的柱上式無功補償裝置通信模塊設計

龔康 徐志高 王雅銘

摘 要：為響應和支持配電網智能化的深入建設，保證配電網運行安全，研究和開發適用于頻繁自動投切的無功補償裝置迫在眉睫。柱上無功補償具有補償效率高、投資小、回收快，便于管理和維護及檢修費用低等優點，得到廣泛的關注。本文設計了一種基于GPRS的柱上式無功補償裝置通信模塊，該通信方式能夠很好地滿足柱上式無功補償裝置分布偏遠、投切頻繁等特點所帶來的要求。

關鍵詞：通信；GPRS；無功補償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.094

0 引言

柱上式無功補償裝置的安裝位置一般為10kV線路，位置比較偏遠，工作人員不可能時時刻刻到現場巡視裝置的工作情況[1]，因此，必須要為裝置配備無線通信的功能，實現柱上式無功補償裝置與主站之間通信，即實現無功補償裝置自動化運作。主站只有實時了解線路運行的狀況，讀取、分析現場實時采集的數據以及裝置所發出的警告信號，才能夠做出遠程判斷，控制裝置的投切、或者對裝置的定值參數進行校正、修改等。

1 基于GPRS的通信模塊

采用GPRS通信，實現無線通信，是裝置解決上述問題的較好選擇，中國移動公司提供的GPRS通信服務，其信息覆蓋面廣、性能穩定、實時性突出，非常適合用于戶外柱上式無功補償裝置與主站之間進行信息的交流。

GPRS通過移動通信系統GSM網絡實現，具有以下優點[2-3]：

（1）具有較高的傳輸速率，且其數據按照分組分批的方式進行發送，能夠達到56～115Kbps。

（2）分組交換技術在GPRS中的使用，優化了用戶接入網絡，能夠實現隨時接入網絡，可以使用戶隨時保持在線的狀態，不間斷為用戶提供服務。

（3）中國移動公司所經營的GPRS網絡覆蓋面廣，即使在有些偏遠的山區也在服務區范圍內，因此其信號在各種環境下都可以方便使用，特別適用于柱上式無功補償設備這種安裝位置一般比較偏僻的設備。

（4）GPRS可以采用流量計費的方式，由于柱上式無功補償裝置與主站之間傳輸的數據量小且實時性高，因此若是采用該計費方式，其價格會比較優惠。

（5）GPRS內置特定的Internet應用，可以非常靈活實現與接入Internet計算機之間的的數據通信。

（6）GPRS通信過程中，其數據采用加密設計，可以防止數據內容的泄露。

由上可知，GPRS網絡通信技術成熟，綜合性能很好，技術優點突出，因此其可作為柱上無功補償設備與主站之間無線通信很好的選擇。

2 通信模塊硬件設計

本文采用的GPRS無線通信模塊為上海移遠通信技術有限公司生產的M72-D模塊，其內部結構如圖1所示。該模塊是一款能夠實現兩段頻的GSM/GPRS的無線模塊，其性能穩定，其工作頻段為GSM900MHz和DCS1800MHz。其能夠很好支持GPRS數據傳輸。M72-D模塊使用的是TCP/UP數據傳輸協議，當然，其也支持FTP、PPP、HTTP等數據協議等。M72-D模塊在睡眠模式下，其工作電流達到驚人的1.3mA，具有很好的節能效果，其采用的低功耗技術使其在能耗方面的優點很突出。該模塊工作的電壓范圍為3.3V～4.6V之間，但是其典型的供電電壓為4V，因此在GPRS通信模塊的設計中，其供電電壓設定為4V。

遠程無線通信組網結構圖如圖2所示。裝置中電壓互感器和電流互感器將10kV線路上的電壓信號和電流信號變換為標準的100V電壓和5A電流，之后對信號進行濾波和縮小后進行A/D變換，CPU中數據采集模塊完成數據量的采集，并且計算模塊對數據進行計算，加些來信息處理模塊對所得到的數據加密處理、壓縮整合后傳送到GPRS模塊。通過移動公司提供的GPRS通信網絡將加密數據包發送給主站，主站對數據進行解密處理后再次在數據處理系統中對數據進行分析處理，在后臺主站上就可以登錄賬戶進行數據查看。在一般情況下，若主站需要對柱上式無功補償設備進行操作，則先將指令進行加密處理，之后同樣通過GPRS通信將加密處理后的數據傳送給無功補償裝置，裝置對數據進行解密后得到相應的控制操作指令，進行動作。通過GPRS網絡，實現柱上式無功補償裝置與主站之間的遠程通信，且該該過程數據進行加密處理，保證了數據的安全。

3 結論

柱上式無功補償裝置一般分布偏遠，且需頻繁投切，設計一種經濟可靠的通訊方式是其穩定可靠運行的關鍵。本文設計的基于GPRS的通信方式具有信號覆蓋廣、運行穩定、資費便宜的特點，能夠很好的完成柱上式無功補償裝置和主站之間的通信任務。

參考文獻：

[1]郅建杰.戶外柱上高壓無功動態補償裝置[J].電力設備，2006（09）：44-47.

[2]董謹.淺析GPRS技術在電力數據采集終端的應用[J].山東工業技術，2018（17）：131.

[3]張成偉，杜旭，楊宗凱.基于MiniGUI和嵌入式Linux的GSM/GPRS無線通信模塊[J].計算機工程，2004（21）：173-175.