油田电量集中抄表系统研究

赵立辉 耿盺睿

(辽宁工业大学 电气工程学院，辽宁 锦州 121001)

1 前言

长期以来，供电企业电能数据的抄表大都基于电能表的手工作业方式。随着电子、通信技术的发展，人们在研究新型的抄表系统。用于抄表技术有很多种，如人工抄表，RS485，红外和电力线载波等。其中RS485和红外抄表的技术比较成熟，并且被广泛采用，但电力线载波抄表在小范围内使用，RS485抄表需要布线。这几种抄表技术在小区、办公场所、小范围可行，但油田企业的用电用户处在较远的地理范围，以有线的抄送方式不方便布线，尤其对于低压分散用户重要的用电设备上，有线方式需要大量布线，技术上虽然可行但成本高［1，3］。本文提出一种基于GPRS网络的无线远程抄表系统，具有布置方便、耗电低、性能稳定可靠等优点。

设计终端电量采集模块、远端处理中心主机。在分散用户安装采集终端模块，实现电量数据抄收、处理、通信，远端供电公司设计上位机接收程序，经GPRS网络接收各分散用户电量信息。远程电量集中抄表系统功能是把安装在各条线路上的电能计量表及主表读数，在同一时间或人工随机选定的时间抄录下来，并及时准确的传送到电力销售中心的主控计算机。

2 总体方案设计

油田集中抄表系统，设计GPRS抄表处理中心和无线采集终端模块两部分。抄表处理中心设计安装高性能服务器、网络通信设备，安装上位机通信软件，配置WWW服务器，用于对油田各分散用户和集中用户电量信息的采集、处理和分析，随时处理终端模块的告警、故障等信息。通信网对于分散用户采用GPRS无线通信网络。

3 终端模块硬件设计

3.1 硬件结构

无线采集终端由单片机系统、无线数传模块、通信接口模块等组成。终端包括一块电量计量专用芯片CS5460、一块SIEMENS公司生产的MC35无线数传模块、一块ATMEL公司的AT89S55单片机。计量芯片用来进行交流供电掉电检测，GSM模块用来实现无线数据接收与发送，单片机用来进行数据采集作一些相应的控制处理2。

3.2 电量计量接口

CS5460是具有能量计算引擎的CMOS单片功率测量芯片。输入电流信号经过一个可编程增益放大器，进入Δ∑调制器和高速数字滤波器，电压信号则经过固定增益放大器进入Δ∑调制器和数字滤波器，两个滤波器的字输出速率可程控，其输出速率为(MCLK/K)/1024［4，5］。经过滤波器输出的即是电流、电压的瞬时值，相乘就得到功率的瞬时值，每得到一次瞬时值就是完成一次转换。电流、电压的瞬时值经过高通滤波器滤掉直流成分后，运算得到IRMS、VRMS和电能值。每个IRMS、VRMS和电能值的计算周期需要经过N次转换，因此电能的计算周期为(MCLK/K)/1024×N。即有效值采样周期是瞬时值采样周期的N倍。所有这些数据由串行接口和单片机进行数据交换。

3.3 GPRS通信模块

系统为了实现GPRS通信，完成油田分散用户电量信息采集功能，设计采用MC35i模块，完成相应的电路。MC35i是Siemens公司推出的新一代无线通信GPRS模块，可以实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务。模块支持AT命令集，文本和PDU模式的短消息。

4 软件系统

系统设计下位机即采集模块的软件以及上位机即主站系统软件。采集模块完成电量信息采集、转换与传输功能。主站系统主要实现远程读表、告警、数据维护以及存储等功能。以下几部分组成：主程序模块、数据采集及计算模块、显示模块及通讯模块。主程序首先完成系统的初始化，包括系统的自检、CS5460工作方式的设置、时钟芯片的设置及主菜单显示等工作，然后进入系统主循环程序段。主站系统软件主要包括数据处理、查询统计两大部分组成。数据处理有：远程读取模块、数据存储模块、告警存储模块及组态配置模块;查询统计模块包括数据查询模块、统计分析模块、数据维护模块及用户维护模块。

5 结论

系统运行在辽河油田远程电量采集环境中，GPRS通信方式具有更高的实时性和可靠性。采用GPRS方式，布线工作量小，数据采集、传递迅速从现场的实际运行情况可以看出，利用GPRS网络进行电力大客户服自动抄表有着良好的市场前景。

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