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时间:2018-08-09
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1、基于GPRS和PLC的远程抄表系统研究 摘要通过对人工抄表的现状研究,提出了基于GPRS和PLC的远程抄表系统。系统中包括上位机监控、无线通信和下位机数据采集及控制部分。其中下位机PLC负责采集电量参数及实现相应的控制,上位机采用的是组态王软件开发的监控界面,实时在线的监控电量参数及PLC的工作状态等。上位机与下位机的无线通信采用的是GPRS技术。实践证明,该系统实现简单,通讯可靠,而且具有很好的扩展性。 【关键词】远程抄表;GPRS;PLC;上位机 1前言 近年来,随着城市变配电改造工程的深入和电力企业改革的不断深化
2、,变配电管理的现代化建设已成为电力系统改革的重点和热点之一。由于人工抄、读变配电系统参数时存在时效、准确性等方面的缺陷,很难满足配电自动化和用电管理现代化的要求。因此,利用计算机技术、通信技术和智能控制理论来建设变配电测控系统就显得尤其重要。本文设计了基于GPRS和PLC的远程抄表系统,节约了成本和时间,增加了效率,有较好的应用前景。 2硬件电路设计 系统框图如图2.1所示,本系统可分为:下位机采集及控制部分、上位机监控部分、GPRS无线通信部分。 2.1下位机的采集及控制 下位机(变配电监测终端)由采集模块、控制输出
3、电路以及人机接口等组成。基本工作原理是:利用SIEMENSPLC作为下位机,实时采集变配电系统的各类电力参数,包括:三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数以及三相不平衡率等。然后,将所采集的信号进行分析与处理并给出相应的调整策略。根据系统要求,一方面将计算、分析的数据进行存储以备查询或下次调用,同时通过GPRS无线通信将数据传输给上位机进行监控;另一方面,PLC还实时接收上位机发送的信息,以便及时调整系统给定值或执行其它操作指令。 2.1.1采集部分 配电室电量参数的采集设备应用的是杭州盈图科技有限公司的HD19
4、4E-2SY系列的多功能电力仪表,它是一种用于电力质量监测的理想设备。该仪表同时对电网中电流、电压、频率、有功功率、无功功率、视在功率、电能、功率因数等进行测量外,还具有对所测试的电量转换成4路模拟量输出或2路脉冲量输出功能。此设备把采集到的配电室电量参数,转换成模拟量输出给PLC,然后PLC通过GPRS通信传送给上位机进行显示。 2.1.2控制部分 CRT触摸屏显示器用于PLC的参数设置、数据修改、数据显示及查询等。PLC控制部分还加了工作及故障状态显示装置。 2.2GPRS通信 现有的通信手段很多,如有线通信、无线
5、扩频通信、载波通信等。由于地理位置、可靠性等的限制均不能很好满足系统的要求。光纤通信虽然是目前最好的通信方法,但由于其高昂的造价限制了它的应用,而且不适应配电网经常更换的需要。因此,通信问题已成为目前制约变配电自动化发展的瓶颈。而且变配电设备数量庞大、布局分散,所处地理位置复杂、数据传输频繁、要求通信实时性高、突发性强、但每次传输的数据流量并不大。 而无线通信技术的发展正好解决了这个问题。无线通信方式则显得非常灵活,具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在工业领域,GPRS技术是发展最快、应用最为广泛的一种
6、无线通信技术。它所依托的网络稳定可靠、覆盖面广、数据传输速度快,甚至对地处偏远的变配电点也能实现监控,而且能够满足变配电监控系统对通信速度的要求,达到实时监控的目的。此外利用GPRS组网,具有建设速度快、工期短,质量高的特点。因此,建立基于GPRS服务平台的变配电测控系统无论在技术方面,还是在经济方面都是可行的。 系统中应用的GPRS模块是宏电公司开发的H7000系列的H7710DTU,此产品为用户提供高速、永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络。具备RS232/422/485或TTL电平接口,高性能、工业级,外置式,
7、适用于使用环境恶劣的各种工业监控、交通管理、气象等应用场合。 3软件系统 3.1下位机软件 下位机实现以下功能: 实时数据采集功能:可整点或定时记录变配电变压器的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、三相线圈温度等数据。 实时监测功能:实时监测变配电系统电参量的变化情况,记录并统计各种参数最大值、最小值出现的时间,计算平均值,超标时间以及累计数据等,可形成24小时负荷曲线记录过程。 数据报表及存储功能:可以按日、月统计各种数据,日统计数据和月统计数据均保存在寄存器中。日统计数据可连续保存30天
8、,月统计数据可连续保存4个月。 数据通信与报警功能:提供与上位机通信接口,借助GPRS网络平台,定时上传各种测量和统计数据,提供远方参数设置功能。在发生故障和异常工况时,形成上报的故障事项信息和异常报警信息机制,及时上报主站工作人员并显示可能的故障部件以及必要的解决措施。
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