配电变压器在线监测系统

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1、配电变压器在线监测系统配电变压器在线监测系统　　配电变压器在电力系统中具有设备数量多、需监控范围广、监控数据量大、配置分散的特点，需要采集和传输的数据量很大，基于GPRS/GSM等2G网络的监测系统因数据传输速率较低已无法满足对配变进行高质量实时监测的要求。　　本文针对电力系统对配电变压器的监测要求，设计了基于中国移动的TD?SCDMA(3G)通信网络的配变远程在线监测系统，借助3G网络的高速率、高抗干扰性、高频谱利用率、高灵活性和低成本等优点[1-3]，可全面实现对配电变压器的运行参数的实时采集和高速传输。同时，为满足对大量的配变运行

2、数据进行分析、处理和信息管理的要求，在上位机中利用美国国家仪器(NI)公司的LabVIEW软件开发了配变运行参数的数据采集、波形显示和数据管理系统。　　系统由配变监测终端和监测主站(上位机)两大部分组成，总体结构如图1所示。监测终端安装在配电变压器现场，实现对配电变压器的三相电参量、变压器油温等信号的采集、上传和就地监测功能，配置于不同地理位置的多个监测终端通过3G通信网络将监测数据上传至监测主站;监测主站利用LabVIEW软件完成人机操作、信号分析、数据显示、系统管理和给各监测终端发送命令的功能，并兼有数据管理、网络化监控、资源共享等

3、功能。　　综合考虑系统对配电变压器在线监测的精度、速率、稳定性、可靠性、成本等指标要求，以ATmega128单片机为核心，结合三相电参量测量模块、3G模块和温度变送器，设计综合性能优良的配电远程监测终端，负责对配电变压器的三相电参量运行数据以及油温数据进行采集，并通过3G网络与监测主站进行双向数据通信。　　三相电参量测量　　电参量测量选用山东力创科技有限公司的EDA9033D智能型三相电参数综合采集模块，配变二次侧的三相电信号经PT、CT进行信号调理后接入EDA9033D模块，该模块以ARM7嵌入式处理器为核心，可实现对三相电压、三相电

4、流、有功/无功功率、功率因数、基波有功/无功、谐波有功、基波无功、频率、正反向有功电量、正反向无功电量等电参数的高精度计量和存储，电量测量精度达级，数据更新周期最小可达40ms，并具有超限报警和脉冲输出功能。　　EDA9033D模块的工作由ATmega128单片机进行控制，考虑抗电磁干扰和传输距离等方面的要求，二者通过RS-485总线进行通信(图1中ATmega128的串口0经RS-232TORS-485转换电路后与EDA9033D的二线制RS-485接口相连)。ATmega128单片机一方面将监测主站通过3G网络发送来的控制命令转换成

5、MODBUS-RTU通讯规约语句后，发送给EDA9033D模块以设置其测量数据类型、量程、采样周期、报警上下限、通信速率等工作参数，另一方面将EDA9033D测量到的配变运行参数通过3G模块上传至监测主站，同时，ATmega128配置有LCD触摸屏，供工作人员在现场与监测终端进行数据读取、参数设置等人机交互操作。　　变压器油温测量　　本系统将Pt100热电阻插入配变的测温孔，通过温度变送器将油温转换为1～5VDC标准电压信号后，由ATmega128单片机使用自带的10位ADC进行采样，在对采样数据进行滤波和非线性校正后计算出配变油温，并

6、根据监测主站的控制命令将油温数据上传至监测主站，以反映运行负荷和环境温度等参数。　　3G通信系统的选择　　本系统采用中国移动TD-SCDMA(3G)标准的CM8250P模块(厦门才茂通信科技有限公司产品)作为连接监测终端和监测主站的通信节点。　　在设计中采用了配变监测终端与监测中心(上位机)间通过TD-SCDMA(3G)网络与Internet网结合的组网方案。配变监测终端中的ATmega128主控制器通过RS-232串口(图1中的串口1)与CM8250P(3G)模块连接，利用CM8250P登陆3G网络，再与连接在Internet的网上监

7、测主站建立连接，然后将采集到的配变三相电参量和油温数据经3G网络上传至监测中心。为提高通信的可靠性和稳定性，监测中心配置为公网固定IP，同时，为简化软件设计，监测主站使用TCP2COM软件将CM8250P模块上传的TCP数据转换为虚拟串口COM数据，在LabVIEW虚拟仪器软件应用VISA串口读写工具进行串口读写。监测主站下发的控制命令也是利用TD-SCDMA网络经CM8250P模块发送给监测终端。　　LabVIEW是美国NI公司推出的一款基于PC平台的图形化编程开发环境，拥有丰富的函数库和工具包，支持常用的网络协议，具备强大的数据采集

8、、信号处理、可视化分析和网络化测控功能。利用LabVIEW开发虚拟仪器，具有开发时间短、成本低、功能灵活、可移植性强等优点，已在电力系统测控领域得到广泛应用[4-6]。本系统基于LabVIEW开发配电变压器