基于GPRS的配电变压器远程集中监测系统的设计与实现

郭　强（山西中条山工程设计研究有限公司,太原　030000）



基于GPRS的配电变压器远程集中监测系统的设计与实现

郭强
（山西中条山工程设计研究有限公司,太原030000）

摘 要：本文针对配电变压器具有分布广泛、数量众多和实时性强等特点，设计并且实现一种基于GPRS的配电变压器远程集中监测系统。该配电变压器远程集中监测系统具有运行稳定、安全性好、维护方便和性价比高等特点。本文重点对该监测系统的总体设计方案和硬件电路的组成进行介绍。

关键词：配电变压器；GPRS；集中监测系统；ARM

0　引言

在整个电力供配电系统当中，其基础数据的重要组成部分即为配电变压器的实时运行数据。实时对配电变压器中的数据进行监测，并根据实时采集的数据进行统计与分析，尽可能快的发现配电变压器运行时出现的故障并及时获得处理和解决，由此可以实现电网的稳定、优化运行。

1　系统总体设计方案

本文采用GPRS作为本系统的数据通讯方式，构建了一个实时的远程无线集中监测系统。该系统将低压配电变压器作为主要的监测对象，并且对其电力的实时运行参数进行采集和处理，通过预置的GPRS模块将数据传输到远端的供电管理部门，为供电企业的优化提供数据参照，从而获得远程配电变压器的实时运行状态。

（1）配电变压器监测终端。配电变压器终端根据实际需要安装在配电变压器上，是一套可以独立运行的配电变压器运行状态实时监测设备，主要作用是采集配电变压器的各类运行参数、数据和信息，从而综合判断配电变压器的运行状态，从而记录存储信息的数据为上位机查询提供数据源，当配电变压器出现异常时可自动向网络上传报警信息。

（2）GPRS 数据通信网络。GPRS数据通信网络作为系统监测中心和配电变压器监测终端之间的数据传输桥梁。配电变压器监测终端首先对监测的数据进行采集和处理，然后通过预置的GPRS模块将数据通过GPRS网络进行发送，并将数据最终传给配电变压器监测中心。与此同时，监测中心也是通过GPRS网络将查询与控制指令发送给监测终端的，从而对他们实现常见的一些控制操作。

（3）配变监测中心。配变电监测中心作为整个系统的核心，其主要包括UPS电源、数据服务器、计算机和打印机等外围设备组成。配变监测中心在一方面与监测终端实现双向的通信，接收被监测终端上传到数据库中的实时的参数变化情况和报警等信息，与此同时可根据操作人员控制信号向监测终端发送控制信号；另一方面，可为工作人员提供一个稳定、友好的可视化界面，从而实时的显示各配电变压器的运行状态、报警信息和各项参数的统计结果。

2　配变监测终端设计

配电变压器监测终端在本系统中承担着配电网络参数的监测、数据处理、数据传输以及系统控制等功能，其保证了整个配电变压器监测系统的功能实现。然而配电监测终端的核心部分采用ARM芯片S3C2430，将其配外部配加合适的外围电路即可实现各种功能，其硬件原理框图如图1所示。

配电变压器监测终端采用数据和信号采集电路实时的采集系统运行时的各种电力参数和开关状态等信息。随之，监测终端将所采集到的数据发送到ARM核心控制器进行数据的计算和处理。该ARM核心控制器则根据系统的实际需求，一方面将数据采集、统计和处理等数据通过存储设备进行存储以备下次使用，同时也可通过数据传输接口将处理后的数据传输给地面监测中心管理系统；而另一方面，则根据实时采集数据和处理的结果实时对功率因数进行补偿，或者控制输出信号的变化。

（1）ARM微处理器系统。ARM微处理器系统主要由ARM核心处理器S3C2430、电源模块、存储器、复位电路模块等功能。S3C2430采用ARM920T系列内核，封装形式为FBGA，并且提供了较为丰富的内部组件；具有独立的16KB数据Cache和16KB 指令Cache，具有MMU虚拟存储器管理模块、LCD驱动器、支持NAND形式的内存引导，具有4个PWM定时器，并且具有IO端口实时时钟形式，提供触摸屏接口，2个SPI接口，USB接口和8路10位的ADC模块。

（2）模拟信号采集电路。系统需要实时采集配电变压器的运行参数，本文采用工业级的AD7656为模数转换芯片，其集成6个带有独立采样保持通道的ADC模块，并且具有BUFF作为参考电压。每一路ADC均为16位，该6路同步转换的速度可以达到250KSPS，可以满足本系统采样速率的要求。

（3）数据通讯电路。考虑到本系统的稳定性要求，采用西门子公司的MC35i作为该主要部件来构建主要的数据通信电路。MC35i作为新一代的双频GSM/GPRS模块，其可同时支持GSM通信和GPRS业务。MC35i主要通过内部FLASH、GSM射频、GSM基带处理器、SDRAM和匹配电源等部分共同组成。GSM基带处理器作为本系统的核心部分，具体作用相当于一个协议转换模块，用于处理外部系统通过串口发送的指令。

3　结论

本文根据对配电变压器侧的监测与管理的需求，采用先进的GPRS数据传输技术、ARM综合监测技术与电力监测技术，设计并且实现一种基于GPRS的配电变压器远程集中监测系统。该系统具有投资成本低、运行维护方便、稳定性好、抗干扰性能强和覆盖面广等特点。系统能够让监测和管理人员实时动态的了解配电设备的运行情况，为提高供电的质量和可靠性发挥着及其重要的作用，在电力及其相关行业具有非常广阔的应用前景。

参考文献：

[1]李超.基于GPRS配电变压器远程监控信息管理系统的设计[D].西南交通大学,2006.

[2]高志强.基于GPRS的配电变压器远程监测系统设计[D].山东理工大学,2007.

作者简介：郭强（1986-），男，工程硕士，电气助理工程师，主要从事：供配电网一次设计。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.249