電網(wǎng)低壓配電遠程自動(dòng)監控系統

　　本文利用移動(dòng)GPRS模塊的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )功能，開(kāi)發(fā)配電臺區的實(shí)時(shí)監控系統，可很好地解決對配電變壓器的遠程監控及各種電參數的采集、運轉、存儲、調用等問(wèn)題。當發(fā)生故障或出現異常時(shí)，迅速發(fā)短信給責任人報警，以便及時(shí)讓責任人處理故障，可以減少停電時(shí)間，及時(shí)恢復正常供電。在正常供電時(shí)，根據數據采集器采集的電壓、電流、功率、電能等各項參數，可以及時(shí)調整或平衡配變的負載，降低線(xiàn)損，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )的運行，改善供電質(zhì)量。另外，低壓配電實(shí)時(shí)監控系統還具有防竊電功能，有效防止竊電行為發(fā)生，提高了監控的及時(shí)性和準確性。

　　1 電網(wǎng)配電UML監控的結構

　　UML易于表達且功能強大，適用于許多不同系統的開(kāi)發(fā)，如Web應用程序、信息管理系統、實(shí)時(shí)系統、分布式系統、監控系統等?，F以低壓配電網(wǎng)實(shí)時(shí)監控系統為實(shí)例，采用基于RUP軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的UML建模方法，分別繪制用例圖、順序圖和類(lèi)圖等UML圖形對電網(wǎng)低壓配電監控系統進(jìn)行建模。

　　1．1監控系統構成

　　由下位機與上位機系統組成，下位機系統負責命令的交互、數據的采集、數據的傳輸和實(shí)時(shí)監控，上位機系統負責命令的交互、數據的傳輸、和數據的處理以及自動(dòng)生成報表。數據采集器與GPRS通訊模塊通訊接口通過(guò)RS232總線(xiàn)，控制GPRS模塊的接收命令或發(fā)送數據。系統結構如圖1所示。

圖1系統結構圖.

　　當數據采集器接收到終端主機要求采集命令后，采集多功能表的數據，進(jìn)行數據處理并存儲數據，通過(guò)GPRS通訊模塊發(fā)送到供電所終端主機上；終端主機實(shí)時(shí)接收數據采集器傳送的各種數據并分析。數據管理軟件對本地數據庫進(jìn)行數據記錄管理，通過(guò)人機交互界面管理所有轄區內的多功能表的歷史信息及自動(dòng)生成報表等工作。一旦發(fā)生報警，報警數據將主動(dòng)上傳供電所終端，同時(shí)以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )短信形式發(fā)送到指定責任人手機上。

　　1．2系統的用例設計

　　用例圖表示一個(gè)系統對于系統外部的交互者的功能，用例是系統提供的高級功能塊，監控系統的執行者主要包括操作員和管理員以及下位機的數據采集終端部分，操作員和管理員的操作權限不一樣¨J。根據用戶(hù)需求設計系統用例如下：①系統登錄；②系統工具(記錄操作人員及進(jìn)出系統的時(shí)間以及對每個(gè)臺區進(jìn)行校時(shí)，設定數據采集時(shí)需查看的當前實(shí)時(shí)數據和采集歷史數據)；③臺帳管理(對每個(gè)臺區臺變信息進(jìn)行增加、刪除、修改及查看所有臺區的臺變信息)；④數據采集：⑤數據查詢(xún)(對已采集的歷史數據用曲線(xiàn)圖或表格的形式顯示)：

　?、迗蟊泶蛴?對已采集的歷史數據可自動(dòng)生成單個(gè)臺變或綜合的日、月、季、年報表)；⑦系統維護(管理操作員和管理員信息)⑧系統管理(注銷(xiāo)、鎖定系統，修改密碼)。系統的用例圖如圖2。

圖2系統的用例圖.

　　2數據采集器

　　數據采集器實(shí)現多功能表的數據采集和對上位機終端數據的傳輸，采用雙串口的單片機，可實(shí)現同時(shí)與多功能表和無(wú)線(xiàn)GPRS模塊通訊。該電路由單片機W77E58B、數據存儲模塊、串行通訊接口、看門(mén)狗電路、硬件時(shí)鐘模塊、人機界面模塊，擴展接口8255等部分組成。硬件框圖如圖3。

圖3數據采集器.

　　數據采集包括當前數據采集，一個(gè)星期的歷史數據采集，校時(shí)功能，停電、全失壓、失電以及撤消命令事件處理功能等。擴展接口8255可進(jìn)行事件報警、遠程通訊、備用電源、工作指示等作用。多功能電能表采用的是河南許繼集團的產(chǎn)品，具有可編程測量、顯示、數字通訊和電能脈沖變送輸出等功能的多功能智能電表，能夠完成電量測量、電能計量、數據顯示、采集及傳輸，實(shí)現LED現場(chǎng)顯示和遠程RS．485數字接口通訊，數據采集順序如圖4。

圖4數據采集順序圖.

　　3 GPRS通訊模塊

　　采用的是天工實(shí)驗室研制的M300A型GPRS模塊，它是一款完全透明的GPRS無(wú)線(xiàn)調制解調器，模塊提供靈活透明的數據傳輸、內嵌TCP／IP協(xié)議、動(dòng)態(tài)IP地址管理等功能。對于GPRS模塊可以采用超級終端對包括通訊波特率設置、接入網(wǎng)關(guān)設置、移動(dòng)終端類(lèi)別設置。由于GPRS是基于IP協(xié)議的，數據包在主機與GPRS服務(wù)器群中間的傳輸使用IP的分組，一般采用PPP協(xié)議進(jìn)行GPRS數據傳送，通過(guò)RS232串口和AT命令集來(lái)控制GPRS模塊完成控制接收與數據發(fā)送。

　　(1)數據包數據格式.

　　120個(gè)字節的一天一個(gè)數據包內容：月，日，U∞“，U鋤in，Ua，Um，UbrIlin，Ub，UcM，UcIIlin，Uc，I刪，IaIIlin，1a，lb眥，lbIIlin，lb，eⅢ，Iclnin，Ic，A相正常運行時(shí)I'日q(min)，A相超上限運行時(shí)間，A相超下限運行時(shí)間，B相正常運行時(shí)間(rain)，B相超上限運行時(shí)間，B相超下限運行時(shí)間， C相正常運行時(shí)間(min)，C相超上限運行時(shí)間，C相超下限運行時(shí)間，三相有功最大需量(kW)，月日時(shí)分有功最大需量產(chǎn)生時(shí)間，三相無(wú)功最大需量(kvar)，月日時(shí)分無(wú)功最大需量產(chǎn)生時(shí)間，費率1有功電能(kWh)，費率2有功電能，費率3有功電能，費率4有功電能，費率1無(wú)功電能(kvarh)，費率2無(wú)功電能，費率3無(wú)功電能，費率4無(wú)功電能。

　　(2)事件記錄與短信息功能.

　　GPRS通訊模塊接通電源后，就擁有了一個(gè)動(dòng)態(tài)m地址，它主動(dòng)向監控中心發(fā)出連接申請，監控中心為其建立連接，數據轉接單元通過(guò)串口送給GPRS模塊的數據就被發(fā)送到監控中心，實(shí)現終端主機與采集器實(shí)時(shí)通訊連接。發(fā)生事故時(shí)的短信內容見(jiàn)表1。

表1短信內容與事故的對應關(guān)系.

　　4系統功能及應用

　　4．1系統主要功能

　　軟件包括下位機應用軟件和上位機終端應用軟件，終端軟件在Delphi7．0與SQL SERVER數據庫方式上構建而成。

　　(1)遠程電量抄收，可以采集多功能表的實(shí)時(shí)數據和凍結數據，包括有功和無(wú)功總電能、有功最大需量及發(fā)生時(shí)間、有功峰、平、谷電量，以及三相電壓、電流等，并可實(shí)時(shí)監控電能表的現場(chǎng)運行狀態(tài)[41。

　　(2)故障自動(dòng)上傳報警和短信通知功能。當失壓、失流、斷相、電池欠壓和逆相序等情況時(shí)立即主動(dòng)上報給主站，并同時(shí)通過(guò)發(fā)送短信的及時(shí)通知管理人員。

　　(3)可隨時(shí)查詢(xún)電能表異常情況記錄，設定操作權限，如用戶(hù)登錄、抄收、檔案管理，參數設定、修改等。對抄收的電能表數據進(jìn)行統計分析，生成查詢(xún)報表、電量和需量曲線(xiàn)，打印抄收報表及各類(lèi)分析圖表。

　　(4)通過(guò)安裝控制裝置，可以實(shí)現遠程斷電，記錄停電及恢復時(shí)間，計算供電可靠率。

　　4．2系統主要特點(diǎn)

　　(1)實(shí)時(shí)通信。通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )，管理中心可以實(shí)時(shí)抄收電能表的數據，通過(guò)數據分析，可以及時(shí)發(fā)現終端設備的異常運行并做出相應處理。

　　(2)適用范圍廣。由于GMS網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍廣，開(kāi)通GPRS業(yè)務(wù)的地區越來(lái)越多，上網(wǎng)方便，基于GPRS的數據采集系統