基于GPRS的變電站調試電氣量切換技術的研究

劉衛明 楊朋威 杜智超 李斯特

摘 要：在變電站繼電保護裝置校驗過程中，通流和加壓是必做試驗項目。目前采用的試驗方法為用繼電保護測試儀模擬輸出一定量電壓電流，由于其輸出端口有限，試驗需要1-2人在室外端子箱或匯控柜、或保護裝置的端子排上來回反復接線，1-2人在不同保護小室同時查看裝置顯示電氣量值。針對采用繼電保護儀加量接線繁瑣、效率低、不能遠程操作的問題，本文提出一種基于GPRS通訊系統的變電站調試電氣量切換技術有效的解決了上述問題。

關鍵詞：GPRS；變電站；繼保校驗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.149

1 引言

無論在變電站的建設時期還是運維時期，變電站內的繼電保護設備和自動控制設備的校驗都是一項重要的工作。調試人員往往要分成兩組，一組人員在升壓站現場使用繼電保護校驗儀對電流互感器二次側進行通流和電壓互感器二次側加壓，另外一組人員則要在繼保室觀察試驗數據。由于現場一般情況只配備一到兩臺的繼電保護校驗儀，整個校驗工作為了在不同組路的端子上通入電氣量就需要頻繁的接線工作，才能完成各種試驗和校驗項目。在現場校驗的時候還會遇到兩組工作人員需要完成時間同步性要求很高的試驗，目前的做法是通過對講機或者手機通訊的方式，一方發出命令另一方接收命令并且執行。這種操作方式無法讓整個試驗操作做出及時地反應。因此設計出一種既具有電氣量多路輸出又可以遠程遙控的校驗方案是有必要的。文中采用了GPRS通訊技術，以電氣量的多路切換作為研究對象，設計了一套繼保校驗多路遠程切換系統。

2 系統總體架構設計

整個系統由繼電保護校驗儀、電量切換電路、GPRS通訊模塊、手機應用程序和云服務器組成，系統結構圖如圖1所示。繼電保護校驗儀主要用于產生需要的電壓電流量，電量切換電路負責對每一路輸入的電壓電流量進行輸出通路切換，GPRS通訊模塊負責接收來自基站傳送來的指令，同時也將執行結果通過基站反饋回云服務器。云服務器不僅作為以太網數據的接收和發送中心，也作為操作數據的運算和統計中心。

3 系統硬件電路設計

3.1 電量切換電路

電量切換電路分為電壓切換電路和電流切換電路，如圖2所示。電壓切換電路由圖2中的KM1-KM4 四個繼電器組成，其觸點電流為10A、觸點電壓為240VAC。每個繼電器都具有4組常開觸點，分別接入三相電壓和中性點連接線，利用每個繼電器的通斷來控制每一路電壓的輸出。電流切換電路由圖2中的KM5-KM9 五個大電流繼電器組成，它們的觸點電流為40A、觸點電壓為240VAC。每個繼電器具有4組常開觸點，由于繼保校驗儀電流輸出設定完成后，只能帶一路電流，在電流切換時會出現短暫的開路現象，為了避免這個情況發生，設計中加入了KM9繼電器，每當切換動作發生前先讓KM9吸合，切換完成后再讓KM9斷開，這樣便有效的防止了電流源開路。

3.2 GPRS通訊及控制模塊

GPRS通用無線分組業務，是在現有GSM 系統基礎上發展出來的一種無線分組交換技術，它支持TCP/IP 協議，可以與Internet 網絡直接互聯，方便用戶進行遠程網絡的接入[1]。設計中GPRS通訊模塊選用了GTM900B，GTM900B是一款兩頻段GSM/GPRS 無線模塊，它支持900 MHz /1800 MHz 雙頻自動選擇，支持標準的AT 命令交互數據模式。[2] STM32F103 組成的控制器系統負責處理通過GPRS通訊模塊接收來的信號，并對信號進行解碼，最終得到一個驅動信號，此信號通過功率放大后驅動相應的繼電器線圈，完成整個控制流程。

4 系統軟件

如圖4所示，系統使用手機APP作為人機交互界面對遠端電路進行切換。在控制界面中每一路電壓電流輸出繼電器的合分均由一個按鍵進行控制，其中每個電壓按鈕是獨立的，彼此之間沒有邏輯關聯。電流按鈕狀態是互斥的，每個時刻只能有一組繼電器吸合，而且在操作的時候軟件會自動在電流切換前向KM9發送吸合指令，在操作完成后，在向KM9發出斷開指令。

5 總結

本文提到的變電站調試電氣量轉換裝置，可以由一人遠程操作，首先通過手機應用軟件與裝換裝置相連接，人機交互終端采用手機軟件形式，設置好繼電保護測試儀產生相應電流或電壓輸出；然后在室內利用手機應用軟件上的操作按鈕，來實現各間隔的輸出：需要哪個間隔的量值便點擊相應按鈕即可，這樣可以極大的減少變電站繼電保護調試人員的工作量，同時增強試驗的實時操作性。

參考文獻：

[1]孫利民，梁江濤，魏然.基于GPRS與ZigBee 的遠程分散多點監控系統[J].鄭州大學學報（工學版），2012，33（01）：24-27.

[2]樊超，楊鐵軍，張德賢等.基于ZigBee 和GPRS相結合的糧食數量無限監控系統設計[J].河南工業大學學報（自然科學版），2012，33

（01）：69-73.