基于GPRS的电能质量检测终端设计.pdf

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1、第2期总第200期农业科技与装备No．2TotalNo．200一—垫!!±呈墨垒碰!业趔兰!!!些!壁!!!廷垒殳!旦殴塑鱼里型P里曼苎!迪：垫盟一基于GPRS的电能质量检测终端设计赵洪军(九台市农电有限公司，长春130500)摘要：针对E1常电网运行过程中电能质量检测运用不规范，传统检测技术缺少实时性、可移植性、可操控性等问题，设计出一种基于GPRS通讯技术，以DTU无线数据为传输平台的一套嵌入式检测终端设计，实现对电网运行可靠性的实时检测，以提高用电系统的电能质量。关键词：农业工程：电能质量监测；GPRS；嵌入式；DTU中图分

2、类号：TM933．4文献标识码：A文章编号：1674-1161(201I)024)082-03电网发展的广域化、复杂化以及电力用户的多种使用，都对电能质量产生了严重影响。对电能质量进行监测和有效、准确的分析。能够为电能质量的稳定和供用电市场的规范运行提供重要依据。传统电能质量监测设备多为现场监测分析，无法实现远程监控、数据共享及长期评估和预测。因此，设计一种基于GPRS通讯技术、以DTU无线数据为传输平台的嵌入式检测终端设计．以实现对供电网多点电能质量的监测。1系统概述1．1系统组成本系统由上、下位机两部分构成。上位机负责召唤下位

3、机工作、波形显示、数据分析3项任务：下位机负责采集数据、整理及传输数据2项任务。当上位机发出开始命令后，下位机开始采样，并把数据进行整理，最后送往DTU，通过把数据传给上位机。当上位机发出结束命令时，下位机暂停工作，等待接收下一次开始命令。1．2系统特点分析数据传输可以使用以太网、电力线载波(PLC)、GPRS这3种方式。1)以太网方式技术成熟，传输速度快，资料较多。但是对于很多位置偏僻的监控点，网络经常覆盖不到，如果在此进行网络搭建，需要较大的设备投资和维护投资。2)电力载波通信是指利用现有电力线。通过载波方式将模拟或数字信号进

4、行传输的技术。它是在工收稿日期：2011-02—22作者简介：赵洪军(196卜)，男。工程师。从事农电企业生产管理工作。作频率为50Hz的电力输电线路上传输的一种载波通信。根据所使用的耦合方式的不同。分为相地结合和相相结合高频通道。通信所采用有载波通信为相地结合的高频通道，保护专用载波收发信机通常采用相相结合的高频通道。电力载波通信的传输频带一般为40～500kHz。但是有几个缺点导致电力线载波未能大规模的应用，一是配电变压器对电力载波信号有阻隔作用；二是三相电力线间有很大信号损失(10～30dB)；三是不同信号耦合方式对电力线载

5、波信号损失不同；四是电力线存在固有的脉冲干扰；五是电力线对载波信号造成高消减等等。3)与电力载波通信相比，GPRS具有无法比拟的优点。一是可靠性高，由于采用TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象；二是实时性强，由于GPRS具有实时在线的特性，数据传输时延小，并支持多点同时传输。因此GPRS监测数据中心可以多个管网监控点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时陛的要求；三是监控范围广，GPRS网络已经实现全国范围内覆盖．接人地点无限制；四是系统建设成本低，由于采用GPRS公网平台，无需建设网络，只需安装设备即

6、可；五是GPRS传输功耗小，适合野外供电环境。正是由于这些优点，使其在远程抄表、工业控制、遥感／测、智能交通领域都得到了广泛的应用。采用GPRS作为数据传输手段．在经济性上是最合适的，监控点只需要有移动通信网络覆盖就可以了，而且开发难度相应较低。但是现阶段GPRS作为数据传输的缺点也是比较明显的。它上行传输速率只能达到20Kbps。不过最近开始进行的3G网络建设．可以很好地克服这个问题，在3G网络上数据上行传输速率可达200Kbps，这样的传输速度对于电网谐2011年第2期赵洪军：基于GPRS的电能质量检测终端设计‘83波的稳态分

7、析是比较合适的。2系统结构设计2．1系统整体结构整个系统主要由5部分组成：前端调理电路，GPS模块，1138开发板，GPRS模块和PC。系统结构如图1所示。图1整体框图Figure1Overallblockdiagram采集系统用GPRS来进行无线传输．将采样数据进行处理．再经过GPRS将数据通过无线网络发送给上位机。GPRS设备是众山ZSD3110型DTU，支持透明传输，连接到1138的UART2上。上位机的软件主要是发送开始命令、接收数据、数据处理、数据显示和发送结束命令。2．2系统工作流程首先上电复位之后．程序进人等待开始命

8、令时刻，如果上位机没有给出开始命令。处理器将一直在此处等待；如果上位机给出一个开始命令“b”，程序进行下面的部分。此时从GPS中读取时间，然后将数据经过GPRS发送到上位机。发送完时间之后就要用ADC采集前端电路的电压．并且把采集的数据存到数组中，