基于GPRS的遠程電力計量監(jiān)測系統(tǒng)的研究

【摘要】針對我國當前10kV以下的電力系統(tǒng)設計了一種基于DPRS的遠程電力計量監(jiān)測系統(tǒng)，文章分析了該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和基本原理，并對硬件設計和軟件實現(xiàn)分別作了分析。

【關(guān)鍵詞】GPRS；監(jiān)測；數(shù)據(jù)傳輸

1.前言

前幾年，我國供電系統(tǒng)中10kV以下的電網(wǎng)主要在城市中，分布形式錯綜復雜，而且數(shù)量龐大，給管理帶來非常大的困難。供電系統(tǒng)多采用電訊系統(tǒng)中使用的光纜通訊、局部通訊、電力載波通訊等手段，而這些通訊手段都有一定的局限性，不能形成真正的實時監(jiān)測網(wǎng)絡。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，特別是移動電訊技術(shù)的日新月異，中國移動公司開發(fā)的GPRS技術(shù)為實時網(wǎng)絡監(jiān)測提供了強有力的技術(shù)支持。GPRS（General Package Radio Service），中文名稱為通用分組無線業(yè)務，它可以讓用戶能夠在端到端分組的傳送模式下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受，雖然用戶與網(wǎng)絡一直處于連接狀態(tài)，但是只有當用戶需要使用數(shù)據(jù)時才會占用無線通道，而不需要傳輸數(shù)據(jù)時不會占用任何的無線通道，這樣可以節(jié)省網(wǎng)絡資源，提高網(wǎng)絡利用率。由于GPRS網(wǎng)絡系統(tǒng)具有鏈路建立時間短、傳輸效率高、成本低等優(yōu)點，因此電網(wǎng)企業(yè)10kV以下的系統(tǒng)多應用GPRS建立了集供電、收費、質(zhì)量管理自動化的平臺，而且還可以為用戶的使用電量情況提供可靠有效的分析與預測數(shù)據(jù)，方便供電企業(yè)形成科學的決策方案。

2.系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

GPRS網(wǎng)絡系統(tǒng)為電力網(wǎng)絡提供了廣域的無線IP連接，從而能夠縮短建設周期，提高效率。目前的遠程電力計量監(jiān)測系統(tǒng)多是在GPRS網(wǎng)絡通訊平臺的基礎上，集成了計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)等多種技術(shù)為一體的綜合性系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力檢測設備統(tǒng)一監(jiān)控和分布式管理。該系統(tǒng)的主站主要由配電中心、帶GPRS的數(shù)據(jù)采集點和電表等部分構(gòu)成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電力計量監(jiān)測系統(tǒng)的主站和各終端之間進行實時數(shù)據(jù)傳輸。整個監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般采用分布式分層次的開放式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以適應數(shù)量浩大的不同型號和不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，從而提高了產(chǎn)品的可替換性，方便廣大用戶和電網(wǎng)企業(yè)選擇適合自己的電力產(chǎn)品。

電力數(shù)據(jù)的監(jiān)測點是由電力數(shù)據(jù)采集器和終端通訊裝置，并配備專業(yè)的電源構(gòu)成，數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)由GPRS終端發(fā)送到中國移動網(wǎng)絡中，然后中國移動公司使用專用的接收服務器設置APN網(wǎng)絡，接收用戶的電力計量數(shù)據(jù)。電力監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡的拓撲圖如下：

用戶據(jù)電力數(shù)據(jù)監(jiān)測中心主要包括軟件和硬件兩個部分，其中硬件部分主要有數(shù)據(jù)服務器，通訊服務器，網(wǎng)絡發(fā)射和接收機等；軟件平臺主要用微軟的windows XP系統(tǒng)，它支持GIS系統(tǒng)。其它的部分還有SQL Server 2000的數(shù)據(jù)庫、C++或JAVA等開發(fā)語言、TCP/IP或UDP通訊協(xié)議以及DL476-92的電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應用層協(xié)議等等。

3.系統(tǒng)原理

電力計量監(jiān)測系統(tǒng)主要由各個地區(qū)的電力監(jiān)測下位機和中心上位機構(gòu)成的分布式監(jiān)測系統(tǒng)。前者主要包括多功能電能表、電壓/電流互感器、GPRS采集器以及專業(yè)的電源塊等幾部分。當用戶使用電量時，互感器能將用戶使用的電量輸入到電能表中，從而能準確計量用戶消耗的電量。GPRS采集器將收集到的電量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成特定的格式后輸送到數(shù)據(jù)監(jiān)測中心。后者主要是數(shù)據(jù)監(jiān)測中心，其服務器擁有不變的IP地址，并使用專用的DDN線與GPRS連接，這樣可以方便監(jiān)測系統(tǒng)擴充容量，以便適應越來越多的電力用戶。下位機在向數(shù)據(jù)監(jiān)測中心發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，也要接收數(shù)據(jù)中心發(fā)送過來的各種命令，達到實時監(jiān)測的目的。

4.硬件設計和軟件實現(xiàn)

上述已經(jīng)說過，系統(tǒng)主要包括監(jiān)測中心和監(jiān)測點，監(jiān)測中心的結(jié)構(gòu)圖2已經(jīng)給出，監(jiān)測點的組成如圖1，它的主要設計點在于GPRS模塊。因為目前市場上該模塊較貴，所以本系統(tǒng)采用采集匯總器和電表以RS485手段通訊，它的配置主要包括兩個：1.居民電量采集系統(tǒng)：一般來說居民比較集中，消耗的電量不多，所以從成本上來考慮，將居民單相電子式電表通過RS485接口連接到數(shù)據(jù)采集匯總器中，然后連接到GPRS網(wǎng)絡中；2.企業(yè)用戶：他們的電表多采用三相多功能電表，通過RS485接口與采集匯總器連接。

軟件部分有：1.采集匯總器的軟件主要使用C++開發(fā)，需要控制的部分有GPRS通信，數(shù)據(jù)的采集和整個系統(tǒng)的通訊。GPRS網(wǎng)絡采用自動撥號上網(wǎng)模式，也就是說一旦出現(xiàn)掉線情況，軟件會自動重撥并連接網(wǎng)絡，一般按照數(shù)據(jù)流量來計算費用。數(shù)據(jù)采集主要是由采集匯總器與電表接口進行數(shù)據(jù)通信，讀取電表中的電量數(shù)據(jù)并匯總保存，然后轉(zhuǎn)換格式后發(fā)送給監(jiān)測中心。2.監(jiān)測中心管理軟件主要是將采集到的數(shù)據(jù)保存、建立對應關(guān)系、計算和提供訪問服務等，簡而言之，就是對數(shù)據(jù)庫作統(tǒng)一處理。該軟件在使用過程中，不能更改原始數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以防丟失歷史數(shù)據(jù)；在原始數(shù)據(jù)庫的基礎上建立派生庫，并可以對派生庫中的數(shù)據(jù)進行編輯，以求得到需要的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計后的結(jié)果應當另外存放，以方便查閱和備份。3.通信協(xié)議一般有建立在TCP/IP協(xié)議的基礎上的控制協(xié)議和監(jiān)測協(xié)議。4.系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性必須得到強有力地保障，如數(shù)據(jù)加密，防火墻的有效設置、訪問權(quán)限設置等都有利于保護系統(tǒng)。

5.結(jié)束語

本文在電力計量監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎上對系統(tǒng)實現(xiàn)DPRS遠程監(jiān)測作了具體分析，為以后DPRS遠程電力計量監(jiān)測系統(tǒng)的研究作了鋪墊。隨著3G技術(shù)的發(fā)展以及4G技術(shù)的不斷開發(fā)，無線傳輸在電力計量監(jiān)測中將發(fā)揮越來越大的作用。

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