基于GPRS网络在智能箱式变电站监控中的应用

摘要：介绍基于GPRS网络无线监控在智能箱式变电站系统监控中的解决方案，描述了系统结构及各其构成模块功能，对系统特点进行了分析。

0概述

随着我国城市现代化建设的飞速发展，城市配电系统的不断改造更新，一种新型的智能箱式变电站应运而生，如图1所示，这种新型的箱式变电站将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，由于其具有集成化程度高、工厂预安装、节能、节地、安全、美观等特点，因此在城网建设与改造中得到广泛应用。

图1 智能箱式变电站

信息化、网络化和智能化的快速发展，要求箱变不仅要安全稳定运行，同时还要具有“四遥”（遥测、遥信、遥调、遥控）的智能化功能；达到故障区段快速准确定位、故障及时切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证快速恢复供电。

但是，智能箱式变电站一般安装在负荷密集的工矿企业、港口、机场、城市公共建筑、高速公路、地下设施和居民住宅小区等场所；要对智能箱式变电站进行远程监控、系统组网，由于其布线施工比较苦难，一般的现场总线组网方式就很难实现。

本文介绍的就是一种基于GPRS网络在智能箱式变电站监控系统的应用实例，该系统成功解决了对箱式变电站进行监控监控中存在的布线困难问题，实现了远程监测系统的通讯问题，比有线通讯方式有着无可比拟的优越性。目前该系统在山东淄博电力环网改造箱式变电站系统监控中得以成功的应用，系统运行稳定可靠，达到了预期的效果和设计要求。

1 基于GPRS箱变远程监控系统内部设计

基于GPRS箱变远程监控系统采用三层网络结构，如图2所示，即现场层、通讯层、管理层。现场层主要由智能仪表组成主要完成箱变内部电量与非电量的数据采集；通讯层主要由智能通讯服务器、GPRS MODEM组成，主要实现现场数据的集中采集和通讯管理；管理层不设监控中心，主要由移动数据终端（用户手机、email邮箱等）组成，主要用于接收箱变内部运行数据；系统借助于移动的GPRS网络实现数据的远程采集和管理。

图2系统内部网络结构图

箱变内部智能元器件由进线多功能网络电力仪表、漏电报警装置、温湿度控制装置、馈线测量仪表、开关量I/O模块、风机故障检测装置、智能通讯服务器、无线GPRS modem等智能器件组成。

进线回路实现对低压进线侧的全电参量的测量：如检测进线回路的电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量；同时还可以实现对进线回路遥信量的检测，如：进线刀闸，断路器位置，断路器故障等；通过自身的继电器输出模块，完成远程合分断路器的功能。

馈线回路通过多回路监控单元实现对多条馈线回路点参量的集中采集，主要采集箱变内部馈线回路的电流参量和开关位置信息；直观的了解箱变内部各个馈线的运行负荷状态和开关位置。

漏电报警装置通过安装在各个回路的零序电流互感器分别采集各回路的漏电流，同时对超出安全警戒的漏电信息发出报警；提高各馈线回路用电安全指数。

温湿度控制器主要检测箱变内部的温湿度和变压器铁心温度；通过箱变内部的风机和加热器，调节箱变内部的温湿度指数；为箱变内部元器件提供稳定的工作环境；从而提高内部元器件的使用寿命和安全运行指数。

风机故障检测装置完成对风机制冷风机运行状态进行检测判断，提高整个系统安全运行环境的指数。

智能通讯服务器为一台嵌入式计算机，其具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统（内嵌uCLinux操作系统）及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。支持用户编程操作，通过用户设计应用程序，实现对箱变内部数据采集、运算处理、任务管理、发送信息存储和与无线GPRS MODEM的通讯等功能。

无线GPRS MODEM主要实现智能服务器与无限公网的数据传输；GPRS是GSM的一种新数据业务，它在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP和X.25 分组数据接入服务。GPRS （General Packet Radio Service）中文含义为通用分组无线服务，它是利用“包交换”（Packet-Switch）的概念所发展出的一套无线传输方式。所谓的包交换就是将Date 封装成许多独立的封包，再将这些封包一个一个传送出去，形式上有点类似寄包裹，采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对用户来说是比较合理的计费方式，因为象Internet 这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。此外，在GSM phase 2+的标准