依据GPRS通讯的配电变压器监测体系技能研究

    导言
    配电变压器是将电能直接分配给低压用户的电力设备，其运转数据是整个配电网根底数据的重要组成部分。因而，对其运转参数与状况进行监测是必要的。可是因为配电变压器散布点多、方位凌乱，树立一个实时性强、牢靠性高、出资省的通讯网络困难十分大，并已成为配变监测进行大面积推行的首要妨碍。
    在配变监测中，能够选用数传电台、GSM短消息、光纤等通讯方法。其间无线通讯关于散布规模广、布局涣散的配变监测是一种较好的通讯方法。数传电台的优势是除了每年的频点费以外，平常运转无需额定费用；缺陷是牢靠性、实时性差，无法主动上报。GSM短消息方法能够完成主动上报；缺陷是按条收费，运转费用高，并且在节假日短消息服务中心服务器繁忙时延时适当长。光纤运转安稳牢靠，可是本钱投入大。而GPRS通讯则避免了上述问题。
    本文提出了一种依据 GPRS无线网络和Internet接入功用，以GPRS无线网络和Internet为通讯体系，构建为星型网络的配变监测体系。

1   GPRS及其相关技能
    GPRS是移动通讯技能中介于数字通讯和分组型移动事务之间的一种技能，现在经过晋级全球移动通讯体系（GSM）网络完成，即在GSM网络结构中增加3种新的网络节点（分组操控单元PCU、GPRS事务支撑节点（SGSN）和GPRS网关支撑节点（GGSN））以及对GSM的相关部件进行晋级来完成。GPRS选用时分多址（TDMA）方法传输话音，选用分组方法传输数据。
GPRS是按GSM规范界说的封包交流协议，能够快速接入数据网络。首要长处如下：
    a. 传输速率高。经过一起运用8个时隙，GPRS网络数据传输速率最高理论值可到达171.2kbit/s，并且经过不同的编码方法，支撑不同速率的传输，是对有限宽带的高效运用，彻底满意配电变压器监测的通讯速率要求。
    b. 永久在线，能够实时传输数据。GPRS在终端与网络之间完成了“永久在线”的衔接，即便没有数据传送，移动终端仍一直在与网络坚持联接，再次进行数据传送时不需要从头衔接，而网络容量只要在实践进行传输时才被占用，然后确保了信息交流的实时性。
    c. 按流量计费。GPRS营运商能够以传输的数据量而不是衔接时间为基准来计费，接入网络但没有数据传输数是不收费的，这使体系运转费用大大下降。用户能够依据实践需要操控数流据量，然后操控运转费用。
综上所述，GPRS在数据通讯范畴独有的技能优势使得它有广泛的运用远景，成为配变监测较为抱负的通讯方法。

2   依据GPRS的配变监测体系
    该体系由数据收集模块、GPRS网络数据传输部分、互联网传输部分和配变监测办理软件四部分组成。在该体系中，终端设备经过GPRS无线网络衔接到Internet，与客户端前置机（具有上网功用）进行通讯。考虑到更高的带宽、更高的流量，以及工业操控超时重发等协议的支撑，数据以UDP报文发送给监测中心。该体系结构如图1所示：

                      
    因为经过 GPRS 模块，数据收集模块能够直接拜访互联网，所以在配变监测中心并不需要置办 GPRS 模块。配变监测中心只需要经过宽带、ISDN 或 ADSL 上网即可，这比用 GSM 短消息的处理计划大大节省了本钱(后者的计划中，监测中心至少要装备1到8个 GSM 模块衔接到主机的串行接口上)。详细的通讯链路是数据收集模块把配变的数据和运转状况检测出来，经过串口衔接到 GPRS 模块上，然后将数据打成IP包，再经过 GPRS 空中接口接入到 GPRS 网络，经 GPRS 网关和路由器接到配变监测中心。
    关于比较大的工程、配变较多的时分，配变监测中心最好运用宽带接入，运用固定IP，并且能够装备UNIX主机或微软的Windows服务器，使其满意一起多个配变的监测要求。
    可是经过Internet会对企业的安全性带来必定的危险，这时能够考虑运用虚拟专用网(VPN)技能树立企业网，并在中国移动请求接入点(APN)，使GPRS网传出的数据直接发送至VPN而不经过Internet。这样能够保护企业数据不被损坏，提高了体系的牢靠性。一起运用VPN，GPRS中端能够直接运用企业内部IP，也节省了Internet的IP资源。
    总归，能够依据实践需要，灵敏地挑选配变监测中心的构建方法。依据GPRS通讯的配变监测体系组成计划能够处理配变监测的信道“瓶颈”，避免重复建造通讯网络，有效地供给精确牢靠的配变参数；一起经过监测配变的负荷和电能计量状况，能够避免窃电行为发作。

3   体系终端硬件规划
    终端硬件部分首要由数据收集模块和 GPRS 模块组成。微操控器收集到配变的运转数据和状况信息之后，经过互联网把数据发送到监测中心。别的，当监测中心向它要数据时，及时上报数据。
                   
    
3.1 GPRS 无线数传模块
    现在GPRS模块一般是指带有GPRS上网功用的GSM模块，该体系所选用的 F2103  GPRS 模块，其中心来自西门子公司。F2103  GPRS数传模块支撑双频GSM/GPRS，A5/1&A5/5 加密算法；内置主动网络衔接和协议处理模块，无需后台计算机支撑；抗干扰规划，具有自确诊与告警输出，合适电磁环境恶劣的运用需求；供给RS232接口，运用简略、便利，为用户的数据设备供给通明传输通道，体积小，功耗低，十分合适嵌入式体系的运用。

3.2 CS5460A芯片[2]
    CS5460A 是美国CRYSTAL公司推出的带有串行口的单相双向功率/电能计量集成电路芯片，能够丈量瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、能量、电流有效值和电压有效值，并具有片内看门狗定时器WDT(Watch Dog TImer)与内部电源监督器。CS5460A不只具有较高的牢靠性和精度，并且电路结构简略，现在已在电力参数丈量设备中有广泛的运用。

3.3 看门狗定时器
    选用MAXIM公司的MAX 705 芯片，监督电源电压和微处理器的作业状况，结构简略，功用丰厚，大大提高了体系的牢靠性和精确度。

4   配变监测体系软件
    监测软件选用通用编程东西开发，灵敏性好、针对性强，能够对收集来的现场数据和实时数据进行剖析、处理、保存、入库，制造输出报表、制作各种曲线、然后完成整个体系的长途监测。界面友爱、操作简略便利，真实完成了高效率和办公主动化。体系的网络数据库使网络化办理变得简略易行。该体系能够完成如下功用：
    a. 数据监测功用。主动接纳和处理配电变压器归纳参数丈量与计量设备发送过来的三相电压、三相电流、每相的有功功率，三相的总有功功率、三相的总无功功率、功率因数、线路的三相总累计电量等数据，并把其存入网络数据库中。
    b. 显现功用。体系能够针对某一配电变压器的某一同类参量主动制作出其趋势曲线，直观的反映出各配电变压器的运转状况，曲线能够恣意扩大、缩小和拖动。
    c. 报警功用。在配电变压器运转时，当某一电参量超出其设定规模，体系会主动报警，并把其毛病内容存入数据库。报警方法为窗口提示报警和短消息报警。窗口提示报警是当检测到毛病后，体系主动弹出毛病窗口，只要在人工手动干涉下方可免除。而短消息报警，则是在毛病时，以短消息的方法把毛病内容发送到首要负责人的手机上。
    d. 数据库查询功用。操作员能够设置不同的查询条件从数据库中取得各种历史数据，显现这一时间的某一配电变压器的运转参数。数据库可便利的保护，数据库选用SQL Server 网络数据库，可对各种数据进行剖析，并可在权限规模内完成局域网或长途数据同享。
    e. 计算报表功用。体系能够针对某一配电变压器主动做出日报表、月报表、年度报表等汇总计算，报表可按照用户要求定制，直接进行预览、打印。

4.2 体系首要特点
a. 实时通讯。 经过GPRS网络，办理中心能够实时接纳数据，经过数据剖析，能够及时发现终端设备的异常现象，并做出相应的处理。
b.  适用规模广。因为GSM网络覆盖规模广，注册GPRS事务的区域越来越多，上网便利，依据GPRS的数据收集体系在各种地舆条件恶劣的区域也能够注册。
c.  运转费用低。GPRS按流量计费，对配变监测体系而言，运转费用十分低，用户还能够依据自己的实践状况，自主挑选按流量计费或包月制计费。

5．定论
      本文所论说的依据GPRS通讯的配变监测体系，处理了配变监测的信道“瓶颈”。该体系现已得到了实践运用，大大下降了体系运转本钱，提高了体系的牢靠性