基于GPRS的低压配电网监测模拟装置

锦州自来水服务公司　于久昌



基于GPRS的低压配电网监测模拟装置

锦州自来水服务公司于久昌

【摘要】本系统以8051为控制核心，实现对低压配电网的电压、电流、频率及功率等参数的监测。配电网三相电流、电压信号通过电量传感器、电流/电压转换器及调整电路变换成交流模拟电压信号，由A/D转换器送入单片机进行处理及参数计算，单片机处理采集到的配电参数数据并通过GPRS模块发送给上位机管理系统。该系统能实现电力参数远程监测，便于远程监测中各种电力参数计算，具有广阔的应用前景。

【关键词】电能质量；工频交流电；单片机；信号采集

1　引言

大量非线性功率设备的不正规接入和电弧炉等冲击性负载的使用，直接导致供电电压波动、闪动，电压波形发生畸变，严重降低了低压配电网运行的稳定性。使得供电部门必须实时监测低压配电网的运行状态，采集电能参数进行分析并迅速作出响应，减小外界对配电网的污染。我国电力供应覆盖范围广，因此有必要将GPRS无线通信技术应用于低压配电网监测，既可以有效地弥补有线监测方式的不足，又能省去高额的建网费用。本系统就是建立在GPRS无线通信技术的基础上，结合嵌入式电子技术，使电网就能具有自我诊断的能力，从而保证用户得到绿色、经济、可靠和稳定的电力供应。

2　系统的总体结构

本设计采用模块化设计思想，首先以单片机8051为核心，通过PT/CT转换器，转换成电流信号，再通过电流/电压转换器转换成电压信号，由调整电路转换成平稳的电压信号，经过MAX197芯片转换成数字信号进处理，单片机8051处理采集到的电压数据并将结果和对应的时间数据通过GPRS模块发送给后台管理系统。另外还可通过按键和液晶显示器查询采集到的电压数据，同时可进行参数设置。系统整体框图如图1所示。

图1　系统整体框图

3　系统的硬件设计

3.1信号采集电路

为监测三相电源中的电流、电压等参数，由采集电路对所测参数进行隔离变换。在此电压传感器采用SPT204A芯片，电流传感器采用SCT204B芯片。

3.2A/D转换单片机接口电路

由MAX197完成A/D转换功能。通过8051的P10~P17与MAX197的D0~D7相连(见图2)。

3.3单片机与GPRS之间的通信电路设计

本系统中单片机与GPRS通信模块之间采用TTL串行通信。发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A，B两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成TTL电平信号。由于传输线通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV电压。

图2　单片机与GPRS模块之间的通信电路

4　系统测试与误差分析

4.1测试结果

单片机8051处理采集到的电压，数据并将结果和实时时钟DS1302对应的时间数据通过GPRS模块发送给后台管理系统。另外还可通过按键和液晶显示器查询采集到的电压数据，同时可进行参数设置，最终实现对低压配电网参数的远程监测。

4.2误差产生原因分析

(1)采样传感器自身精度误差；(2)MAX197转换电路转换误差和量化误差；(3)手工焊接完成硬件电路，布线造成的误差；(4)功率数据的获得由电压和电流的数据间接换算所得，误差的累积效应造成误差。

5　结论

低压配电网参数监测系统的总体方案可行，本设计具有使用方便、经济实惠、工作可靠、功能强大等特点。在许多高危场合，特别是一些分散性大、无人值守的监测现场，需要对数据进行实时记录时可采用远程监测系统，通过GPRS网络或短信发送一些简单的查询指令，就可以随时掌握设备运行的状况。可以明显地降低技术人员的劳动强度，提高工作效率，降低危险系数，这对减少人身伤亡事故的发生起着重要的作用。

参考文献

[1]邱关源.电路[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2008.

[3]周碧红,赵春宇.电能质量检测中同步采样时钟发生器的设计[J].电子测量技术.2008(6).

于久昌（1983-）， 男，锦州自来水服务公司工程师。

作者简介：