基于GPRS的远程电力计量监测系统的研究

谢玮　夏水斌

摘 要：近年来，随着自动化和信息化技术的快速发展，传统的人工超表电力计量模式已经无法满足现实要求。GPRS技术的出现和应用使电力计量和监测的远程控制成为可能。简要分析了GPRS技术应用基础上的远程电力计量监测系统整体结构，并在此基础上阐述了个人的观点和认识，以供参考。

关键词：GPRS；电力计量；远程监测系统；信息化技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.19.086

对于GPRS系统而言，由于其具有链路构建用时短、成本低和传输效率高等特点，所以，在国内10 kV以下电网系统中，多基于GPRS建立一个集供电、质量控制和收费为一体的平台，为用户安全用电和用电情况查询提供比较可靠的分析数据。这样做，对供电企业据此及时作出决策起到了非常重要的作用。

1 远程电力计量监测系统整体架构

从实践情况来看，GPRS系统提供了非常广域的IP连接，可以缩短链路建设周期，而且能够有效提高通信效率。经调查发现，目前，国内多数电力计量远程监测系统都是基于GPRS的通讯平台，集成计算机网络、数据采集和数字通信等多种技术。实际上，这是一个综合性很强的系统，可统一监控电力检测设备，并且进行分布式的控制。对于该系统而言，其主站构成主要有配电中心、电表和带有GPRS的数据采集点。这些可以实现电力计量远程监测系统中主站与终端数据的实时传输，即GPRS技术的应用，为现代电力事业的发展提供高效、简单的数据传输手段。GPRS网络系统能够提供无线IP连接，基于GPRS业务平台，建立电力计量远程监测系统，从而有效实现电表信息的无线传输。基于GPRS的电力计量远程监测系统，主要是以带电力计量监测系统软件作为主站，并由处于电力系统配电中心、居住区和企业带GPRS模块的信息采集点、电表和相关配套设施组成。对于电表上的数据信息，则通过GPRS/GSM网络传输。就该监测系统而言，其结构通常采用的是分层次、分布式开放结构。这种结构能够有效适应数量较多的各种型号、厂家的产品，进而增强了其可替换性、兼容性，有利于用户以及供电企业根据所需和现有的条件选择适合的产品。对于电力信息监测点而言，其主要是由采集器和终端通讯设备构成的，并且还配备了专门的电源。采集器收集的数据和信息，经GPRS终端发至网络，然后移动公司再利用专门的接收服务器设置APN网络，最终接收到用户的电力数据信息和用电情况。

对于电力计量远程监测系统而言，其网络拓扑如图1所示。

电力计量监测中心包括软件和硬件2个部分。对于硬件部分，集中体现为数据、通讯服务器和网络发射与接收器等；对于软件部分，主要有微软的Windows系统，并且可以支持GIS。此外，还包括SQL Server2000数据库、JAVA或者C++开发语言以及TCP/IP通讯协议和电力系统应用层协议。

2 系统的基本原理

综上所述，电力计量远程监测系统是由不同地区的监测下位机和中心上位机组成的，实际上就是一个分布式的远程监测系统。其中，地区下位机又包括多功能的电压或电流互感器、电能表、GPRS采集器和电源块等。当用户用电时，互感器就可以将用户用电量信息输入电能表，然后准确计量用户用电量。在此过程中，GPRS数据采集器可以将汇集到的所有电量数据信息转换成某种格式后，将其输送至监测中心。对于中心上位机而言，作为监测中心，服务器IP地址不变，而且利用专门的DDN线连接GPRS，如此便可以实时监测系统扩充情况。当下位机发送数据时，也要接收各种命令，从而达到监测的目的。

在收集数据时，可从以下2套抄表方案中择优选择。

2.1 为企业用户抄表

对于企业用户而言，它的用电量是非常大的，建议直接采集企业用户变压器上的电量。这是一种相对比较经济、高效的方式。具体而言，基于多功能高压电表的应用，可直接采集和处理变压器上使用的电量，再通过接口连接GPRS采集终端。

2.2 为居民用户抄表

对于居民用户而言，数量非常庞大。在实践过程中，如果为各个用户的电表都配装GPRS采集终端，则必然会产生非常的成本开支。针对这一问题，笔者建议可以在居民小区内选择一个合适的位置，建立信息中心，用户用电信息由复费率电表连接到电表集中器，然后再通过接口连接GPRS采集终端。就电表集中器而言，其通过接口与电表连接，不仅可以支持某个单一的电表，而且还可以同时支持多个电表。这样有利于收集、存储和预处理电表参数，而且可将收集到的电表数据信息实时传送到配电中心。在此过程中，电表集中器能够将配电中心的遥控指令及时传给控制模块，实现对电表的有效操控。

基于对2种不同远程抄表方案的分析可知，企业用户、居民用户的用电情况和数据信息能够经GPRS采集终端微处理器处理数据信息，并且经过协议封装发送至GPRS网络，并传送至数据中心。通过构建电力计量远程监测系统，可以实现对用户电表数据信息和处理中心的实时连接。值得一提的是，GPRS数据采集终端采用的SIM卡一定是统一的，而且用户手中的本卡仅有与配电中心进行数据通信的功能。

3 监测系统硬件与软件

远程监测系统包括监测点和监测中心，其中，监测点的设计点是GPRS模块。由于该模块的市场价格比较高，因此，本系统采用数据汇总器、电表以RS485方式通讯。其配置包括以下2个内容：①居民用电采集系统。通常情况下，居民居住的比较集中，而且耗电量相对比较少。基于对成本的考虑，将居民单相电子式电表经接口与数据信息汇总器相连接，然后再连接到GPRS系统中。②企业用户。对于企业用户而言，其电表多采用的是三相多功能电表，经接口连接采集汇总器。

对于软件部分而言，主要表现在以下3个方面：①汇总器软件采用C++研发，需对GPRS通信、信息数据采集和系统通讯进行控制。对于GPRS网络而言，其采用的是自动拨号模式，一旦掉线，软件就会重拨，然后与网络相连。对于数据采集而言，主要由汇总器、电表接口等用于通信，读表中的数据，然后汇总并保存，最后经转换送至监测中心。②管理软件是将采集的数据信息保存并建立一定的对应关系，并计算它，以便于访问，即统一处理数据库。在软件利用的过程中，不可更改原始数据库信息和数据，以免导致历史数据信息丢失，无法找回来。在原来的数据库上建立派生库，编辑派生库内的信息数据，从而获得所需数据。在此需要注意的是，数据库统计结果必须另存，以便日后查阅或者备份。③通信协议和安全防范。通信协议通常会建立在/IP协议基础之上，以保障系统安全。

4 结束语

总而言之，在现代网络技术快速发展的背景下，数据库技术和电子技术的发展使得GPRS系统不断完善，而且GPRS技术可被广泛应用。在供电管理系统中，基于GPRS的数据网络监控电力节点，可以自动读取所需的数据和信息，在对其进行综合分析的基础上实现远程监测。

参考文献

[1]张礼昌.简析基于GPRS技术的远程电力在线监测系统[J].企业技术开发，2015（11）.

[2]王念.基于GPRS的电能质量远程监测系统研究与实现[D].长沙：中南大学，2012.

〔编辑：白洁〕