基于GPRS的柱上式无功补偿装置通信模块设计

龚康 徐志高 王雅铭

摘 要：为响应和支持配电网智能化的深入建设，保证配电网运行安全，研究和开发适用于频繁自动投切的无功补偿装置迫在眉睫。柱上无功补偿具有补偿效率高、投资小、回收快，便于管理和维护及检修费用低等优点，得到广泛的关注。本文设计了一种基于GPRS的柱上式无功补偿装置通信模块，该通信方式能够很好地满足柱上式无功补偿装置分布偏远、投切频繁等特点所带来的要求。

关键词：通信；GPRS；无功补偿

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.094

0 引言

柱上式无功补偿装置的安装位置一般为10kV线路，位置比较偏远，工作人员不可能时时刻刻到现场巡视装置的工作情况[1]，因此，必须要为装置配备无线通信的功能，实现柱上式无功补偿装置与主站之间通信，即实现无功补偿装置自动化运作。主站只有实时了解线路运行的状况，读取、分析现场实时采集的数据以及装置所发出的警告信号，才能够做出远程判断，控制装置的投切、或者对装置的定值参数进行校正、修改等。

1 基于GPRS的通信模块

采用GPRS通信，实现无线通信，是装置解决上述问题的较好选择，中国移动公司提供的GPRS通信服务，其信息覆盖面广、性能稳定、实时性突出，非常适合用于户外柱上式无功补偿装置与主站之间进行信息的交流。

GPRS通过移动通信系统GSM网络实现，具有以下优点[2-3]：

（1）具有较高的传输速率，且其数据按照分组分批的方式进行发送，能够达到56～115Kbps。

（2）分组交换技术在GPRS中的使用，优化了用户接入网络，能够实现随时接入网络，可以使用户随时保持在线的状态，不间断为用户提供服务。

（3）中国移动公司所经营的GPRS网络覆盖面广，即使在有些偏远的山区也在服务区范围内，因此其信号在各种环境下都可以方便使用，特别适用于柱上式无功补偿设备这种安装位置一般比较偏僻的设备。

（4）GPRS可以采用流量计费的方式，由于柱上式无功补偿装置与主站之间传输的数据量小且实时性高，因此若是采用该计费方式，其价格会比较优惠。

（5）GPRS内置特定的Internet应用，可以非常灵活实现与接入Internet计算机之间的的数据通信。

（6）GPRS通信过程中，其数据采用加密设计，可以防止数据内容的泄露。

由上可知，GPRS网络通信技术成熟，综合性能很好，技术优点突出，因此其可作为柱上无功补偿设备与主站之间无线通信很好的选择。

2 通信模块硬件设计

本文采用的GPRS无线通信模块为上海移远通信技术有限公司生产的M72-D模块，其内部结构如图1所示。该模块是一款能够实现两段频的GSM/GPRS的无线模块，其性能稳定，其工作频段为GSM900MHz和DCS1800MHz。其能够很好支持GPRS数据传输。M72-D模块使用的是TCP/UP数据传输协议，当然，其也支持FTP、PPP、HTTP等数据协议等。M72-D模块在睡眠模式下，其工作电流达到惊人的1.3mA，具有很好的节能效果，其采用的低功耗技术使其在能耗方面的优点很突出。该模块工作的电压范围为3.3V～4.6V之间，但是其典型的供电电压为4V，因此在GPRS通信模块的设计中，其供电电压设定为4V。

远程无线通信组网结构图如图2所示。装置中电压互感器和电流互感器将10kV线路上的电压信号和电流信号变换为标准的100V电压和5A電流，之后对信号进行滤波和缩小后进行A/D变换，CPU中数据采集模块完成数据量的采集，并且计算模块对数据进行计算，加些来信息处理模块对所得到的数据加密处理、压缩整合后传送到GPRS模块。通过移动公司提供的GPRS通信网络将加密数据包发送给主站，主站对数据进行解密处理后再次在数据处理系统中对数据进行分析处理，在后台主站上就可以登录账户进行数据查看。在一般情况下，若主站需要对柱上式无功补偿设备进行操作，则先将指令进行加密处理，之后同样通过GPRS通信将加密处理后的数据传送给无功补偿装置，装置对数据进行解密后得到相应的控制操作指令，进行动作。通过GPRS网络，实现柱上式无功补偿装置与主站之间的远程通信，且该该过程数据进行加密处理，保证了数据的安全。

3 结论

柱上式无功补偿装置一般分布偏远，且需频繁投切，设计一种经济可靠的通讯方式是其稳定可靠运行的关键。本文设计的基于GPRS的通信方式具有信号覆盖广、运行稳定、资费便宜的特点，能够很好的完成柱上式无功补偿装置和主站之间的通信任务。

参考文献：

[1]郅建杰.户外柱上高压无功动态补偿装置[J].电力设备，2006（09）：44-47.

[2]董谨.浅析GPRS技术在电力数据采集终端的应用[J].山东工业技术，2018（17）：131.

[3]张成伟，杜旭，杨宗凯.基于MiniGUI和嵌入式Linux的GSM/GPRS无线通信模块[J].计算机工程，2004（21）：173-175.