基于GPRS的配變監控系統的設計與實現

　　4 配電變壓器監控終端硬件組成及原理

　　監控終端是系統的核心部件，其主要作用有：

　　（1）過流保護：實現了對配變的過流保護，保證了供電的可靠性；

　　（2）遠程通信：實現終端的數據遠程傳輸；

　　（3）采集模擬量：實現采集三相電壓和三相電流；

　　（4）抄表：抄取電子電度表的電度示值．

　　配電監控終端是由ARM 處理器、鐵電存儲器、跳閘合閘繼電器、抄表RS485 模塊、按 鍵、顯示模塊、電能AD 芯片ATT7022B、GPRS 模塊以及抄表RS485 模塊組成．其方框圖如圖 2 所示．

　　圖2：配變終端原理框

　　ARM 處理器通過SPI 接口讀取ATT7022B 內部的數據并進行處理，將所取得的數據和通 過RS485 模塊讀取的電度表的電度示值存入鐵電存儲器，并每隔一段時間由GPRS 模塊把數 據發送到主站服務器．ARM 處理器通過AD 的數據判斷是否過流保護產生跳合閘信號保護配 電變壓器，并將報警通過GPRS 模塊發送主站．

　　4.1 CPU 模塊

　　CPU 是終端的核心部分，采用的是ST 公司的STR710 處理器具有ARM7 內核，ARM7 處理器 具有低功耗的32 位RISC 處理器，支持16 位壓縮指令集Thumb，具有嵌入式ICE－RT 邏輯， 調試開發方便．STR710 處理器具有豐富的外設以及I/O 接口，內部具有大容量的程序存儲 器FLASH 和RAM,功能強大的ARM 處理器可以處理許多復雜控制的應用場合，由于其豐富的 外設和眾多的I/O 口可以簡化許多外設，降低成本，具有低成本、低功耗和高性能等優點．因 此STR710 可以處理數據的采集以及分析數據，還要進行通訊以及其它工作的控制和協調．

　　4.2 AD 模塊

　　AD 模塊采用以電能AD 芯片ATT7022B 為基礎的采樣模塊．ATT7022B 是一款具有高可靠性、 高精度、高穩定性的三相基波/諧波電能計量芯片，在1000:1 的動態范圍內功率測量精度優 于0.1%，電流和電壓的有效值測量精度優于0.5％．ATT7022B 可以單獨計量基波電能，消 除諧波對電能計量的負面影響，為電力部門公平計費提供參考依據．其內部集成7 通道的 16 位高精度ADC 和24 位高速DSP，第七路ADC 可用于防竊電，片上集成有溫度傳感器，通 過SPI 通訊接口輸出三相多功能電表所需的各項電能參數．ATT7022B 可以同時給出總有功/ 無功電能、基波有功/無功電能、諧波有功/無功電能、視在電能等參數．電壓采集方式以電 壓傳感器，電流采集方式以電流傳感器．

　　4.3 抄表485 模塊

　　STR710 處理器本身外設的串口與MAX3485 連接轉為485 通訊，通過485 通訊與電度表 相接讀出符合DL/T645 多功能電能表通信規約電度表的電度示值．

　　4.4 數據保存

　　使用鐵電存儲器FM3164 來保存各種數據，防止這些數據掉電丟失．這些數據包含終端 采集的數據、主站的IP 地址、校表精度參數以及其他參數的設置．鐵電存儲器也可以保證 掉電時終端時鐘運行．STR710 處理器利用IIC 總線連接FM3164．

　　4.5 GPRS 模塊

　　GPRS 模塊是基于配電變壓器監控系統數據傳輸的基礎，終端穩定的傳輸對于系統正常 的運行有至關重要的作用．其工作時間要大于系統運行時間的99%，工作溫度在-15 度－60 度范圍．

　　配電變壓器監控終端ARM 處理器外設中232 接口作為處理器與GPRS 模塊通信接口，GPRS 無線通訊模塊采用SIMCOM 公司的ITM-100 增強型．該模塊內置TCP/IP 協議棧，支持CMNET 接入，CPU 對GPRS 模塊控制采用AT 指令集，利用AT 指令集將數據以TCP 協議形式發到主 站上．在實際運行中為了保證數據的可靠性采取了補測和重發機制．

　　5、配電管理系統主站軟件和終端軟件

　　配電主站軟件主要提供以下功能:

　　（1）運行曲線：每天三相96 點的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電度 等的曲線圖；