GPRS控制模塊在電網(wǎng)信息采集中的應(yīng)用研究

劉宗峰

摘要：文中詳細闡述了基于GPRS的控制模塊在電網(wǎng)采集中的基本工作原理和作用，針對目前電網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備本身的缺點采用GPRS模塊對電力系統(tǒng)進行故障診斷和采集，完成各監(jiān)控機之間的數(shù)據(jù)交換，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能及時提供監(jiān)控數(shù)據(jù)，并及時預控。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)監(jiān)控； GPRS；故障判斷；硬件電路

前言

隨著自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備和系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控和維護正趨于普遍化?；贕PRS控制模塊的電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，能通過監(jiān)測電網(wǎng)的運行狀態(tài)，對電網(wǎng)進行維護和管理，并及時有效地響應(yīng)設(shè)備故障。

1.研究目的發(fā)展前景

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，為了保證供電和用電的安全以及良好的經(jīng)濟效益，對電能、電網(wǎng)、供電質(zhì)量的計量、監(jiān)測和控制越來越受到供電、用電部門的高度重視。傳統(tǒng)的監(jiān)控方式效率、準確度以及自動化程度都比較低下，不能滿足電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的要求。以往工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控系統(tǒng)每臺設(shè)備都伴以測試儀器及儀表，不僅傳統(tǒng)的儀器、儀表系統(tǒng)布線復雜，而且需要大量的人力、物力來記錄、維護、維修，當設(shè)備出現(xiàn)預料不到的故障時不能及時地反應(yīng)給現(xiàn)場管理人員，致使損失進一步擴大。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)以及智能儀表技術(shù)的發(fā)展，使得遠距離進行監(jiān)測和控制成為可能。遠程監(jiān)控技術(shù)是故障監(jiān)測與診斷技術(shù)和計算機通信技術(shù)相結(jié)合的高級診斷技術(shù)。提供故障診斷服務(wù)的遠程客戶端和服務(wù)器端通過計算機通信網(wǎng)絡(luò)連接起來。當現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可以通過計算機通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)信息傳輸?shù)竭h程診斷專家中心，由專家對設(shè)備故障進行診斷。當需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備的數(shù)量時，無需增設(shè)新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，這既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計、安裝的工作量。由于監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備的連線減少，現(xiàn)場儀表的內(nèi)部功能加強，減少了信號的往返傳輸，因此提高了系統(tǒng)的工作可靠性。

2.工作原理和電路介紹

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，電力線路正逐漸考慮采用無線監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)對電力線路的數(shù)據(jù)采集和運行狀態(tài)監(jiān)控。相比人工方式，無線監(jiān)控系統(tǒng)具有很多優(yōu)點：節(jié)省了大量的人力物力，可以隨時抽測電力線路的各項運行參數(shù)，實時發(fā)現(xiàn)環(huán)境變化，實現(xiàn)對電力線路的實時控制等，真正地體現(xiàn)了智能化管理。

系統(tǒng)主要由通信模塊（GPRS模塊）、外部存儲器、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、信號調(diào)理模塊、顯示模塊和MCU（微處理器）組成。數(shù)據(jù)的采集處理主要由AT89C51、ADC0809、 X25045和74LS373四個芯片來實現(xiàn)，AT89C51負責電壓、電流等數(shù)據(jù)的采集、顯示與數(shù)據(jù)遠程傳輸，并根據(jù)上位機的指令做出相應(yīng)的動作。為了保證數(shù)據(jù)不會因為掉電而丟失，系統(tǒng)采用X25045外部存儲器對數(shù)據(jù)進行存儲。通信模塊主要包含MAX232和MC35T兩部分，其中MC35T的功能是將數(shù)據(jù)或命令通過與其連接的天線發(fā)射出去，或接收遠端監(jiān)控中心發(fā)送的數(shù)據(jù)，再將接收到的數(shù)據(jù)或命令通過MAX232送入單片機進行處理。MAX232起電平轉(zhuǎn)換和串口通信的功能。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功能是將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，作為單片機處理信息源。電路設(shè)計時采用了ADC0809芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，先將模擬信號送入ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再送入AT89C51芯片進行計算和處理。

GPRS數(shù)據(jù)終端的硬件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計，主要包含GPRS無線模塊、SIM卡和串口模塊MAX232三部分，GPRS無線模塊采用SIEMENS公司的MC35T模塊，其功能是將數(shù)據(jù)或命令通過與其連接天線發(fā)射出去，或接收遠端監(jiān)控中心發(fā)送的數(shù)據(jù)，再將接收到的數(shù)據(jù)或命令進行相應(yīng)的協(xié)議處理后，通過MAX232送入單片機進行處理，MAX232起電平轉(zhuǎn)換和串口通信的功能，由于傳輸數(shù)據(jù)的承載方式是GPRS網(wǎng)絡(luò)，故SIM卡是不可缺少的，功能是存儲數(shù)據(jù)和在安全條件下完成客戶身份鑒權(quán)和客戶信息加密算法的全過程。

顯示模塊主要包括HD7279A液晶顯示器和SED1335控制芯片，主要是考慮到當現(xiàn)場有管理人員巡視時，可以方便實時地了解現(xiàn)場情況，系統(tǒng)使用了一種管理鍵盤和LCD顯示器的專用智能控制芯片SED1335，SED1335與處理器之間采用串行接口，其接口電路和外圍電路簡單，占用口線少，具有較高的性價比。

3. GPRS通訊協(xié)議介紹與實現(xiàn)

GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)GPRS與現(xiàn)有的GSM語音系統(tǒng)最根本的區(qū)別是，GSM是一種電路交換系統(tǒng)，而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此，GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸，這一特點正適合大多數(shù)移動互聯(lián)的應(yīng)用。

硬件連接完成后，在進行GPRS上網(wǎng)操作之前，首先要對GPRS模塊進行一定的設(shè)置。系統(tǒng)采用了西門子的MC35T作為GPRS模塊， 該模塊設(shè)計小巧、功耗很低，可以為很多通信應(yīng)用提供經(jīng)濟高效的解決方案。適用的范圍包括便攜電腦的低功耗通信設(shè)備、遙測、遙感、遠程信息處理和通信等工業(yè)領(lǐng)域。對于電力遠程監(jiān)控系統(tǒng)來說，采用這種模塊是比較適合的。

基于GPRS電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)依靠軟硬件的結(jié)合，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上位機與下位機之間的數(shù)據(jù)傳輸，便可以方便的對電力線路實施無線監(jiān)控了。

4.結(jié)論

根據(jù)近年來監(jiān)控系統(tǒng)、GPRS數(shù)據(jù)通信技術(shù)等發(fā)展的趨勢，本文提出了基于GPRS網(wǎng)絡(luò)通信的遠程監(jiān)控終端系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)將采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心，也可以接收遠端發(fā)送的數(shù)據(jù)，再根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容相應(yīng)地完成各種命令，對電網(wǎng)故障進行判斷監(jiān)控。

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