基于GPRS無線通信的配變自動化系統(tǒng)研究

1 前言

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)的配電變壓器終端裝置已不能滿足配電自動化系統(tǒng)的要求，而且它們的數(shù)據(jù)傳輸多以有線通信方式為主，加之當(dāng)前的電力產(chǎn)品功能單一，增加功能比較復(fù)雜，重復(fù)投資現(xiàn)象嚴(yán)重，增加了用戶的負(fù)擔(dān)。隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于GSM網(wǎng)絡(luò)，以SMS為載體的自動抄表系統(tǒng)也發(fā)展起來，但這些方式都有各自的缺陷。而GPRS技術(shù)使得配變監(jiān)測系統(tǒng)利用Internet實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、寬范圍的數(shù)據(jù)傳輸和管理成為可能。

針對以上問題，設(shè)計了一種基于通用無線分組業(yè)務(wù)(GPRS)的新型智能化、低功耗、集成化的智能型配變自動化系統(tǒng)。配變監(jiān)測系統(tǒng)主要實現(xiàn)對線路配變變壓器運行狀態(tài)的監(jiān)視和無功功率動態(tài)補償，同時對低壓用戶進行抄表，并采用先進的無線通信技術(shù)彌補當(dāng)前配變監(jiān)測系統(tǒng)的缺陷，更好地保證電網(wǎng)系統(tǒng)的正確運行，提高電網(wǎng)質(zhì)量。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

基于GPRs無線通信的配變自動化系統(tǒng)主要包括基于GPRS的配變監(jiān)測系統(tǒng)和配變主站管理系統(tǒng)。配變監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)電量數(shù)據(jù)采集，并通過GPRS無線通信與主站管理系統(tǒng)連接，將電量數(shù)據(jù)上傳到主站，從而完成電力數(shù)據(jù)的管理，并實現(xiàn)無功補償。圖1示出配變監(jiān)測和管理系統(tǒng)的組成。低壓配變監(jiān)測系統(tǒng)終端與GPRS無線通信模塊組成配變監(jiān)測系統(tǒng)子站。

                     

3 配變監(jiān)測系統(tǒng)終

3．1 硬件設(shè)計

3．1．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

低壓配變監(jiān)測系統(tǒng)終端的組成邏輯框圖如圖2所示，裝置以T1公司的TMS320LF2407型DSP為核心，終端與GPRS無線通信模塊通過RS-485總線進行通信。

                
 
3．1．2 CPU模塊

CPU是控制器的核心部分，它不僅要處理輸入信號和輸出信號，而且要控制和協(xié)調(diào)各部分的工作。配變監(jiān)測終端控制器采用TI公司的TMS320LF-2407型低功耗DSP，它除了具有程序、數(shù)據(jù)分開的哈佛總線結(jié)構(gòu)、流水線操作功能、單周期完成乘法的硬件乘法器之外，還具有低成本、低功耗、高性能等特點。

3．1．3電力數(shù)據(jù)采集模塊

在低壓配變監(jiān)測系統(tǒng)終端中，數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確與否直接影響系統(tǒng)最后的性能指標(biāo)。采樣方法選用交流采樣，可以精確地得到電壓或電流的有效值、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等。

電壓模擬信號采樣一般是通過電阻器和電容器相結(jié)合來分壓得到小電壓即阻容降壓。而電流采樣是通過并聯(lián)電流分流的原理對電流進行采樣取值。本系統(tǒng)同時采用鐵芯互感器和空心互感器。鐵芯互感器主要用來實現(xiàn)正常情況下電流值的測量，空心互感器只在過載情況下起作用，這樣就兼顧了電流的測量精度和測量范圍。

3．1．4人機接口模塊

人機界面主要包括鍵盤和液晶顯示。

(1)液晶顯示模塊

由于系統(tǒng)顯示的信息量較大，因此終端采用液晶顯示器作為系統(tǒng)的輸出設(shè)備。選用的液晶顯示器是肇慶金鵬科技有限公司的OCM4