基于GPRS的箱式變電站監控器設計

0 引 言
箱式變電站適應電力系統變電設備的發展方向，主要用于取代傳統土建型變電站，實現配變電功能。電力參數檢測既是評定電能質量的重要指標，也是電力技術人員采取補償措施的依據。隨著無線通信技術的發展，GPRS技術在智能儀器儀表遠程通信領域的應用得到迅速發展。
GSM／GPRS模塊通信通過RS 232串口與控制端相連，并將所要發送的信息，通過GSM／GPRS公眾網絡，將數據信息傳送到指定的終端。同時，也可以接受其他終端通過 GSM／GPRS網絡傳來的消息。基于GPRS的箱式變電站監控器，采用TMS320F2812DSP作處理芯片，適用于35／0．4 kV，10／0．4 kV／箱式變電站。不但通訊方便，不需要去架設大量通訊線路，而且能夠實現遠方集中控制、操作及負荷監測，經濟簡單，安全可靠。

1 總體設計方案
以保證電壓合格和無功基本就地平衡為控制目標，箱式變電站監控器安裝在箱變內部，通過電壓互感器和電流互感器對變壓器二次側的電氣參數進行采集處理，并采集開關量、變壓器分接頭等信息。之后定時發送給GPRS模塊，GPRS模塊再把數據發送到GPRS網，上傳到監控中心。
箱式變電站監控器的設計主要體現模塊化。其整機結構主要包括：對各種功能模塊進行統一管理和數據分析的主控模塊，實現各種電參量測量的測量模塊，進行開關量控制的開關控制模塊，顯示測量結果與鍵盤操作的人機界面模塊，以及進行無線傳輸的GPRS模塊。其主要結構如圖1所示。

模塊式具有確定功能的獨立單元，可使產品結構具有靈活性和可變性。考慮經濟運行，多個鄰近箱式變電站的監測量通過CAN總線傳送到一個箱變上，再利用IP通過GPRS傳輸到監控中心；箱變作為一個無人堅守的變電所，其顯示模塊也可以根據需求即插即用。
設計要求：
(1)測量功能。監測箱式變電站二次測電力參數(相電壓、線電壓、相電流、線電流、功率、功率因數、頻率、電能等)。
(2)分析功能。對電壓、電流波形進行波形采樣記錄，通過分析運算，算出波形質量、電壓(電流)諧波總畸變率、1～25次諧波電壓、三相電壓不平衡度及負序電流。
(3)負荷控制功能。對長期的運行參數進行分析，對峰、谷、平的各個用電時段繪制出過程曲線，為最佳的補償方案提供準確數據，從而實現電費計量的自動化管理。
(4)開關量控制功能。對開關的位置和狀態進行檢測，并記錄其動作時刻和原因。可根據定時編程或條件編程執行開關控制，實現遙測、遙信、遙調、遙控功能。
(5)傳輸功能。支持RS 232，RS 485的標準接口用于接入GPRS和人機模塊，CAN總線接口用于鄰近箱式變電站數據的傳輸，提供GPRS傳輸方式用于信息發送，支持各種通信信道，兼容多種通信規約。