基于GPRS技术的智能电压监测仪的研制

　　0　引言

　　电压质量是衡量电网传输电能优劣的一个重要标准,对电网稳定与安全运行、线损和居民用电以及电能计量标准设备的准确度和使用寿命有直接影响。因此,对其运行参数与状态的监测是十分必要的。目前,国内电压监测主要依靠人工定期到现场抄取电表数据,这种方法存在很多问题,比如工作量大、效率低、实时性差等。近年来,随着全球移动通信系统(GSM)网络迅速发展,GSM短信服务(SMS)在电力监测方面的应用也越来越广泛,但是GSM网络通讯也存在许多不足之处,比如实时性差;通信流量较小,不适宜大数据量通讯;按条收费,运行费用高[1]。

　　为解决上述问题,采用GPRS无线通讯技术,研制了一种智能电压检测仪。GPRS网络不仅具有覆盖面广、可靠性高、组网简单、高速传输、按量收费等优点[2],而且可与分组数据网直接互通,有效提高了数据传输速度和数据流量,特别适用于分散大批数据远程实时监测的场合,降低了运行成本[3]。该仪器以TMS320F2806为核心处理器,具有电气结构简单、可靠性高、功能完善、实时性强、成本低等优势,应用前景广阔。

　　1　电网远程监控系统总体方案

　　基于GPRS的电网远程监测系统由4部分组成:带有GPRS模块的电压监测仪、GPRS网络、Internet网和监控中心具有固定IP地址的上位机。具体如图1所示。电压监测仪对电网电压数据进行采集、计算,将计算统计出的各种电压参数(整点电压值、电压合格率、电压合格时间、运行时间、电压超上限率及超上限时间、电压超下限率及超下限时间、最大值及最大值发生时刻、最小值及最小值发生时刻等)依据特定的通信规约[4],通过内部的RS-232通信线传送至GPRS通信模块。GPRS通讯模块负责接收和发送采集终端及客户端发送的数据,它具有动态分配的IP地址,将数据定时或及时地传送至GPRS网络,通过GPRS网关GGSN与Internet网络的数据交换,进入Internet网,由监控中心的上位机进行接收,该计算机运行可视化监测界面软件,可将接收的各种实时的或历史的电压统计数据及各种告警信息进行显示、打印、存档,使相关人员可方便地了解远方监测点相对实时的电压运行状况。

　　2　智能电压监测仪的硬件结构与功能

　　电压检测仪的硬件电路主要由核心控制模块、采样模块、通讯模块、电源模块以及人机接口模块组成。具体的硬件结构如图2所示。

　　2·1　核心控制模块

　　核心控制模块包括主控制芯片TMS320F2806、外接晶振。主要功能是完成电压数据的运算处理、协调并控制各外围电路模块的工作,是仪器的核心单元。32位定点TMS320F2806型DSP芯片,将实时信号处理能力和控制器外设功能集于一身,特别适合于工业控制应用。该芯片供电电压为3·3 V,工作频率高达100 MHz,片内有10 K字的SRAM, 32 K字的FlashROM,并提供了16通道12位的A/D, 2个SCI串行通信接口, 4个SPI串行外设接口, 1个I2C串行外围接口以及高达35个可单独编程或功能复用的通用输入/输出引脚,具有低成本、低功耗、高速运算能力和高性能处理能力的优点。