GPRS控制模块在电网信息采集中的应用研究

刘宗峰

摘要：文中详细阐述了基于GPRS的控制模块在電网采集中的基本工作原理和作用，针对目前电网监测设备本身的缺点采用GPRS模块对电力系统进行故障诊断和采集，完成各监控机之间的数据交换，在系统出现故障时能及时提供监控数据，并及时预控。

关键词：电网监控； GPRS；故障判断；硬件电路

前言

随着自动控制技术的迅速发展，通过网络对设备和系统进行远程监控和维护正趋于普遍化。基于GPRS控制模块的电网监控系统，能通过监测电网的运行状态，对电网进行维护和管理，并及时有效地响应设备故障。

1.研究目的发展前景

随着电力系统的快速发展，为了保证供电和用电的安全以及良好的经济效益，对电能、电网、供电质量的计量、监测和控制越来越受到供电、用电部门的高度重视。传统的监控方式效率、准确度以及自动化程度都比较低下，不能满足电力系统自动化发展的要求。以往工业现场的监控系统每台设备都伴以测试仪器及仪表，不仅传统的仪器、仪表系统布线复杂，而且需要大量的人力、物力来记录、维护、维修，当设备出现预料不到的故障时不能及时地反应给现场管理人员，致使损失进一步扩大。随着计算机网络以及智能仪表技术的发展，使得远距离进行监测和控制成为可能。远程监控技术是故障监测与诊断技术和计算机通信技术相结合的高级诊断技术。提供故障诊断服务的远程客户端和服务器端通过计算机通信网络连接起来。当现场设备出现故障时，系统可以通过计算机通信网络将现场设备状态信息传输到远程诊断专家中心，由专家对设备故障进行诊断。当需要增加现场控制设备的数量时，无需增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，这既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。由于监控系统的结构简单，设备的连线减少，现场仪表的内部功能加强，减少了信号的往返传输，因此提高了系统的工作可靠性。

2.工作原理和电路介绍

随着信息技术的迅速发展，电力线路正逐渐考虑采用无线监控系统来实现对电力线路的数据采集和运行状态监控。相比人工方式，无线监控系统具有很多优点：节省了大量的人力物力，可以随时抽测电力线路的各项运行参数，实时发现环境变化，实现对电力线路的实时控制等，真正地体现了智能化管理。

系统主要由通信模块（GPRS模块）、外部存储器、传感器、A/D转换模块、信号调理模块、显示模块和MCU（微处理器）组成。数据的采集处理主要由AT89C51、ADC0809、 X25045和74LS373四个芯片来实现，AT89C51负责电压、电流等数据的采集、显示与数据远程传输，并根据上位机的指令做出相应的动作。为了保证数据不会因为掉电而丢失，系统采用X25045外部存储器对数据进行存储。通信模块主要包含MAX232和MC35T两部分，其中MC35T的功能是将数据或命令通过与其连接的天线发射出去，或接收远端监控中心发送的数据，再将接收到的数据或命令通过MAX232送入单片机进行处理。MAX232起电平转换和串口通信的功能。模数转换器的功能是将采集到的模拟信号转换成数字量，作为单片机处理信息源。电路设计时采用了ADC0809芯片作为模数转换芯片，先将模拟信号送入ADC0809转换成数字量，再送入AT89C51芯片进行计算和处理。

GPRS数据终端的硬件结构采用模块化设计，主要包含GPRS无线模块、SIM卡和串口模块MAX232三部分，GPRS无线模块采用SIEMENS公司的MC35T模块，其功能是将数据或命令通过与其连接天线发射出去，或接收远端监控中心发送的数据，再将接收到的数据或命令进行相应的协议处理后，通过MAX232送入单片机进行处理，MAX232起电平转换和串口通信的功能，由于传输数据的承载方式是GPRS网络，故SIM卡是不可缺少的，功能是存储数据和在安全条件下完成客户身份鉴权和客户信息加密算法的全过程。

显示模块主要包括HD7279A液晶显示器和SED1335控制芯片，主要是考虑到当现场有管理人员巡视时，可以方便实时地了解现场情况，系统使用了一种管理键盘和LCD显示器的专用智能控制芯片SED1335，SED1335与处理器之间采用串行接口，其接口电路和外围电路简单，占用口线少，具有较高的性价比。

3. GPRS通讯协议介绍与实现

GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。因此，GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输，这一特点正适合大多数移动互联的应用。

硬件连接完成后，在进行GPRS上网操作之前，首先要对GPRS模块进行一定的设置。系统采用了西门子的MC35T作为GPRS模块， 该模块设计小巧、功耗很低，可以为很多通信应用提供经济高效的解决方案。适用的范围包括便携电脑的低功耗通信设备、遥测、遥感、远程信息处理和通信等工业领域。对于电力远程监控系统来说，采用这种模块是比较适合的。

基于GPRS电网监控系统依靠软硬件的结合，通过GPRS网络实现上位机与下位机之间的数据传输，便可以方便的对电力线路实施无线监控了。

4.结论

根据近年来监控系统、GPRS数据通信技术等发展的趋势，本文提出了基于GPRS网络通信的远程监控终端系统方案。该系统将采集到的现场数据处理后通过GPRS网络传输到远程监控中心，也可以接收远端发送的数据，再根据数据的内容相应地完成各种命令，对电网故障进行判断监控。

参考文献：

[1]文志成.GPRS网络技术.北京：电子工业出版社 2005

[2]辛艳辉.远程监控技术的应用研究进展.华北水利水电学院学报，2009.30（4）：78-79

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