基于GPRS的變電站調(diào)試電氣量切換技術(shù)的研究

劉衛(wèi)明 楊朋威 杜智超 李斯特

摘 要：在變電站繼電保護(hù)裝置校驗(yàn)過(guò)程中，通流和加壓是必做試驗(yàn)項(xiàng)目。目前采用的試驗(yàn)方法為用繼電保護(hù)測(cè)試儀模擬輸出一定量電壓電流，由于其輸出端口有限，試驗(yàn)需要1-2人在室外端子箱或匯控柜、或保護(hù)裝置的端子排上來(lái)回反復(fù)接線，1-2人在不同保護(hù)小室同時(shí)查看裝置顯示電氣量值。針對(duì)采用繼電保護(hù)儀加量接線繁瑣、效率低、不能遠(yuǎn)程操作的問題，本文提出一種基于GPRS通訊系統(tǒng)的變電站調(diào)試電氣量切換技術(shù)有效的解決了上述問題。

關(guān)鍵詞：GPRS；變電站；繼保校驗(yàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.149

1 引言

無(wú)論在變電站的建設(shè)時(shí)期還是運(yùn)維時(shí)期，變電站內(nèi)的繼電保護(hù)設(shè)備和自動(dòng)控制設(shè)備的校驗(yàn)都是一項(xiàng)重要的工作。調(diào)試人員往往要分成兩組，一組人員在升壓站現(xiàn)場(chǎng)使用繼電保護(hù)校驗(yàn)儀對(duì)電流互感器二次側(cè)進(jìn)行通流和電壓互感器二次側(cè)加壓，另外一組人員則要在繼保室觀察試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)場(chǎng)一般情況只配備一到兩臺(tái)的繼電保護(hù)校驗(yàn)儀，整個(gè)校驗(yàn)工作為了在不同組路的端子上通入電氣量就需要頻繁的接線工作，才能完成各種試驗(yàn)和校驗(yàn)項(xiàng)目。在現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的時(shí)候還會(huì)遇到兩組工作人員需要完成時(shí)間同步性要求很高的試驗(yàn)，目前的做法是通過(guò)對(duì)講機(jī)或者手機(jī)通訊的方式，一方發(fā)出命令另一方接收命令并且執(zhí)行。這種操作方式無(wú)法讓整個(gè)試驗(yàn)操作做出及時(shí)地反應(yīng)。因此設(shè)計(jì)出一種既具有電氣量多路輸出又可以遠(yuǎn)程遙控的校驗(yàn)方案是有必要的。文中采用了GPRS通訊技術(shù)，以電氣量的多路切換作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套繼保校驗(yàn)多路遠(yuǎn)程切換系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)由繼電保護(hù)校驗(yàn)儀、電量切換電路、GPRS通訊模塊、手機(jī)應(yīng)用程序和云服務(wù)器組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。繼電保護(hù)校驗(yàn)儀主要用于產(chǎn)生需要的電壓電流量，電量切換電路負(fù)責(zé)對(duì)每一路輸入的電壓電流量進(jìn)行輸出通路切換，GPRS通訊模塊負(fù)責(zé)接收來(lái)自基站傳送來(lái)的指令，同時(shí)也將執(zhí)行結(jié)果通過(guò)基站反饋回云服務(wù)器。云服務(wù)器不僅作為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送中心，也作為操作數(shù)據(jù)的運(yùn)算和統(tǒng)計(jì)中心。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 電量切換電路

電量切換電路分為電壓切換電路和電流切換電路，如圖2所示。電壓切換電路由圖2中的KM1-KM4 四個(gè)繼電器組成，其觸點(diǎn)電流為10A、觸點(diǎn)電壓為240VAC。每個(gè)繼電器都具有4組常開觸點(diǎn)，分別接入三相電壓和中性點(diǎn)連接線，利用每個(gè)繼電器的通斷來(lái)控制每一路電壓的輸出。電流切換電路由圖2中的KM5-KM9 五個(gè)大電流繼電器組成，它們的觸點(diǎn)電流為40A、觸點(diǎn)電壓為240VAC。每個(gè)繼電器具有4組常開觸點(diǎn)，由于繼保校驗(yàn)儀電流輸出設(shè)定完成后，只能帶一路電流，在電流切換時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫的開路現(xiàn)象，為了避免這個(gè)情況發(fā)生，設(shè)計(jì)中加入了KM9繼電器，每當(dāng)切換動(dòng)作發(fā)生前先讓KM9吸合，切換完成后再讓KM9斷開，這樣便有效的防止了電流源開路。

3.2 GPRS通訊及控制模塊

GPRS通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有GSM 系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一種無(wú)線分組交換技術(shù)，它支持TCP/IP 協(xié)議，可以與Internet 網(wǎng)絡(luò)直接互聯(lián)，方便用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的接入[1]。設(shè)計(jì)中GPRS通訊模塊選用了GTM900B，GTM900B是一款兩頻段GSM/GPRS 無(wú)線模塊，它支持900 MHz /1800 MHz 雙頻自動(dòng)選擇，支持標(biāo)準(zhǔn)的AT 命令交互數(shù)據(jù)模式。[2] STM32F103 組成的控制器系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理通過(guò)GPRS通訊模塊接收來(lái)的信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，最終得到一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，此信號(hào)通過(guò)功率放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器線圈，完成整個(gè)控制流程。

4 系統(tǒng)軟件

如圖4所示，系統(tǒng)使用手機(jī)APP作為人機(jī)交互界面對(duì)遠(yuǎn)端電路進(jìn)行切換。在控制界面中每一路電壓電流輸出繼電器的合分均由一個(gè)按鍵進(jìn)行控制，其中每個(gè)電壓按鈕是獨(dú)立的，彼此之間沒有邏輯關(guān)聯(lián)。電流按鈕狀態(tài)是互斥的，每個(gè)時(shí)刻只能有一組繼電器吸合，而且在操作的時(shí)候軟件會(huì)自動(dòng)在電流切換前向KM9發(fā)送吸合指令，在操作完成后，在向KM9發(fā)出斷開指令。

5 總結(jié)

本文提到的變電站調(diào)試電氣量轉(zhuǎn)換裝置，可以由一人遠(yuǎn)程操作，首先通過(guò)手機(jī)應(yīng)用軟件與裝換裝置相連接，人機(jī)交互終端采用手機(jī)軟件形式，設(shè)置好繼電保護(hù)測(cè)試儀產(chǎn)生相應(yīng)電流或電壓輸出；然后在室內(nèi)利用手機(jī)應(yīng)用軟件上的操作按鈕，來(lái)實(shí)現(xiàn)各間隔的輸出：需要哪個(gè)間隔的量值便點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕即可，這樣可以極大的減少變電站繼電保護(hù)調(diào)試人員的工作量，同時(shí)增強(qiáng)試驗(yàn)的實(shí)時(shí)操作性。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫利民，梁江濤，魏然.基于GPRS與ZigBee 的遠(yuǎn)程分散多點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2012，33（01）：24-27.

[2]樊超，楊鐵軍，張德賢等.基于ZigBee 和GPRS相結(jié)合的糧食數(shù)量無(wú)限監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，33

（01）：69-73.