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基于GPRS 配电变压器远程监测系统是以铁路低压配电系统为监控对象，基于GPRS 公用网的无线远程监测系统。研究内容为应用GPRS 通信技术对变台低压端总回路电参数及各分回路通断情况进行远程采集、传输和故障诊断；实现及时报警、实时数据采集和实时负荷监测功能。研究目标为该系统在低压配电中的应用可以改变目前变台人工监测、变台数据测量不及时、故障处理时间长、效率低的缺点。可使低压配电管理更为完善，减轻维护人员工作量，提高电力运行维护管理效率。对于降低故障处理成本、缩短故障处理时间能起到积极的作用。
1 基于GPRS 配变远程监测系统总体设计
基于GPRS 配变远程监测系统由监控中心、GPRS 通信网络和配变监测终端（TransformerTerminal Unit，缩写为TTU）3 大部分构成。系统总体结构如图1 所示。
配变监测终端安装在变压器现场，通过电压互感器（PT）和电流互感器（CT）对变压器二次端的电气参数进行采集后定时发送给GPRS 模块，GPRS 模块再把数据发送到GPRS 网中，上传到监控中心。同时，在变压器三相电力参数出现异常事件时主动上传报警信息，实现对配电变压器运行状态的实时监测。GPRS 通信网络是监控中心与配电变压器监测终端之间数据传输的桥梁。监控中心可以借助专线（ADSL）经由INTERNET 进入GPRS网络，就可与现场配电变压器监测终端进行远程通信。通过GPRS 网络使现场变压器的相关参数能够及时传送到监控中心计算机中。同时监控中心的查询命令或控制命令也可以通过GPRS 网发送到GPRS 模块，再由GPRS 模块传送给相应的配电变压器监测终端，对它们进行控制操作。
2 系统整体通信方式的选择
通信系统是建设配电自动化系统的关键技术，通信系统的好坏从很大程度上决定了自动化系统的优劣。配电自动化系统要借助可靠的通信手段，将控制中心的控制命令下发到各执行机构或远方终端，同时将各远方监测终端所采集的各种信息上传至控制中心。对通信系统的要求取决于配电网自动化的规模、复杂程度以及预期达到的自动化水平。总体来说，有如下要求：具有较高的可靠性和抗干扰能力，并且网络扩展方便；双向通信（个别情况下不需要）；容易操作、维护方便；此外，建设成本要低，并且通信要不受停电的影响。
随着通信手段的不断出新，目前可供使用、选择的通信方式有多种多样。比较常用的有电力线载波通信、光纤接入、数传电台、GSM（Global System for Mobile communication）短消息等方式。电力线载波通信是以电力线作为通道，由于配电网结构复杂，干扰噪声显著，使得信号衰减较大，通信的可靠性难以得到保证。数传电台的缺点是可靠性、实时性较差，无法主动上报。光纤通信有成本投入大、技术要求高、维护和扩展不方便等不足之处。GSM短消息方式缺点是按条收费，运行费用高，而且在节假日短消息中心服务器繁忙时延时相当长。而GPRS 通信则避免了以上问题。
GPRS 的英文全称为General Packet RadioService，中文含义为通用分组无线服务。GPRS 是一种基于GSM 系统的无线分组交换技术，提供端到端的广域的无线IP 连接。GPRS 网络的技术核心是在GSM 网络中传送分组数据业务。与原有的GSM 相比，GPRS 在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势：（1）资源利用率高；（2）传输速率高；（3）接入时间短；（4）支持IP 协议和X.25协议；（5）按流量收费，计费方式更加灵活。
GPRS 在数据通信领域独有的技术优势为它赢得了广泛的应用，在数据采集和监控、移动办公、调度和定位等方面有很好的应用前景。
3 系统的需求分析
配电变压器远程监测管理信息系统（MIS）的开发目标是建立一个安全可靠、能提供各种高级服务，并有为应用程序的执行和实施提供较强功能的开放式平台和运行在该平台的多个相对独立的应用子系统组成的系统，成为一个符合配电系统现代化管理要求的，分布式、开放式、模块化，可扩充的配电变压器综合管理系统。基础平台除提供基本的硬件技术和操作系统内核外，还提供诸如数据库系统、信息传递、人机界面、实时环境应用程序等基础服务。基于基础平台之上的各应用子系统包括：数据查询、报表、图表和其它系统的接口等。
这些子系统在开放式系统结构基础上实现有机的横向和纵向集成，形成一个完整的配电变压器综合管理信息系统。
3.1 系统功能要求
配电变压器远程监测MIS 应具备如下功能：（1）遥测、遥信量实时接收、存储。遥测量主要包括三相电压、电流，有功功率，无功功率，功率因数，频率，时间。遥信量主要是断路器的位置状态，可以有2 种状态值，用开关量“0”和“1”表示。监控中心实时接收从配电变压器监测终端上传的这些数据，并经过格式转换，将其存入数据库。
（2）遥控。即远程控制命令，它是从监控中心发出的改变变压器运行状态的命令。主要用来远程控制断路器状态、时钟设置、精度修正。遥控命令执行成功后将保存有关记录在数据库中，便于操作人员查询以往所发出的遥控命令。
（3）集中监视。具有监控系统总貌显示、变压器运行状态显示、报警显示、模拟、状态量统计结果显示、打印等功能。①监控系统总貌显示：即监控系统的主界面，应是一张根据实际情况标有所有被监控变压器的电子地图。操作员可以在总貌显示下切换到对某一变压器信息的显示。②变压器运行状态显示。监控中心可以实时显示各个变压器的运行状态，包括最近上传的电力参数以及各相断路器状态等。其中，各相断路器的图形化显示还应具有颜色提示和警示功能。③报警显示。系统应具有强制报警显示功能，不论画面上正在显示何种内容，只要接收到配电变压器监测终端上传的报警信息，就在屏幕上强制显示出报警提示框，并启动蜂鸣器。提示框内显示事故发生的信息，便于操作人员快速、准确处理事故，并能将发生事故的变压器序号、时间以及有关信息记录储存，以供事故分析使用。④模拟量、状态量统计结果显示。系统存储有历史数据，可根据操作员需求显示在某一时间段内某个变压器的某项参数。显示方式包含图、表等。系统还应可以统计一天内某一模拟量的最大、最小值及系统正常运行时间、电压合格率等。⑤打印功能。系统可定时打印或手动打印统计报表、报警信息记录、遥控信息记录等。⑥其他一些辅助功能，如数据库的维护等。
3.2 系统结构
根据配电变压器监控的实际情况和设计要求，采用结构化系统开发方法对该管理信息系统进行自顶向下整体的分析与设计和自底向上逐步实施的开发。结构化分析方法的主要工具之一是数据流图。通过对用户需求的分析、研究和调查得出配电变压器监测管理信息系统基本的数据流图，如图2所示。
由图2 可以看出系统主要实现对配电变压器数据进行处理、存储和显示。根据配电变压器监测系统的事务类型（配变数据的实时接收显示、历史数据的查询显示、人员信息的设置、修改等）将系统分为8 大模块，分别是系统管理模块、实时监测报警模块、远程数据采集模块、历史数据查询模块、打印作业模块、数据统计图模块、数据备份模块及帮助说明模块。
确定了系统的基本功能和具体过程后其相应的基本系统结构图为图3。从图上可以看出，对系统管理模块和帮助说明模块以外的模块的操作前提是要求进行登录以判定操作人员是否具有该权限，保证了系统重要信息的正确性与安全性。
根据系统结构图分别分析各个模块之间的关系和数据处理的情况，给出了系统的详细数据流图，如图4 所示。
系统结构决定了系统的数据流可分为2 类：数据流①是监控中心主机之间的数据交换（包括同一计算机内部不同应用程序之间的数据交换）；数据流②是监控中心与远程配变监测终端之间的通信。
4 数据库的设计
软件设计的关键是数据库系统，只有从系统的角度仔细设计数据库，才能把不同的应用软件联成有机整体，并能适应低压配电系统的扩展和软件功能的扩展。数据可分为以下几种：（1）实时测量数据，如电压、电流、有功功率、无功功率等。（2）基本数据，低压配电系统中基本不变或缓慢变换的数据。低压配电设备及其控制系统的参数、测量设备的配置及其参数等等。（3）历史数据，一种是正常运行状态的保存，一种是非正常状态的保存（事故记录）。历史数据主要用于低压配电系统运行状态的分析、预测等。（4）系统的登录信息、实时数据和故障记录都写入数据库中，建立用户信息库、数据记录库、故障记录库等各种数据库。
在系统数据库中主要包含的表有操作用户表、模拟量记录表、状态量记录表、错误信息表、遥控记录表、系统参数表等。
5 结论
管理信息系统采用模块化设计方法，交互性好，功能全面。可对采集进来的数据进行实时、正确的处理，对故障做出立即响应和报警。而且，友好的界面操作系统，强大的数据库管理系统与网络控制，可以使工作人员通过远程控制，方便、正确地对配变实施监控和管理，进行及时分析，做出快速反应。GPRS 技术有着其他通信方式不可比拟的优越性，将其应用于配变监测，可准确及时获取更完整的配电网运行数据。这不仅有利于配变运行的安全性、经济性管理，而且为配电网的运行及性能指标的监视、优化管理提供了有效手段。