基于GPRS变压器远程抄表自动化系统

刘星平， 张 进

(1.湖南工程学院电气信息学院，湖南湘潭 411101;2.郑州新强电子技术有限公司，河南郑州 461000)

0 引言

对于电力部门来说，抄表工作需要投入大量的人力、物力和财力，特别是在人口众多、居户分散、变电站偏远、专变重点监测的情况下，给工作人员带来极大的不方便，各个大工业用户的抄表在实际管理中易出现漏洞。所以，在用电营业管理中，抄表自动化已经是一种不可缺少的手段，可以根据各种图表数据随时跟踪用户或表计，提高工作效率。

1 系统组成及工作原理

抄表自动化系统组成如图1所示。自动化系统由远方后台主站、通信 Modem、Internet网卡、变压器监测终端和电能表等设备组成。用户表计可以是多功能表、多费率表、单相表和脉冲表，最多可以多达6块表计，变压器监测终端和电能表属于前端设备，安装在变压器计量箱内。

变压器监测终端还可以与集抄系统的集中器连接，读取集抄系统的电表数据。

远方后台主站位于电业局内，通过通信Modem与各个监测终端进行通信，设置相应参数，在IP地址设置好以后，通过Internet网卡上 Internet网，通过GPRS网络服务器与各个监测终端通信，收集各个监测终端的数据。

图1 抄表自动化系统组成

远方后台主站系统包括计算机、打印机、通信Modem和网卡等4种设备，前端系统包括变压器监测终端和电能表。

系统的实时数据有以下3种方式显示:

(1)针对某台变压器直接监视，在主站的“设备显示图”界面显示所选择的变压器图片和各种实时数据。

(2)主站的“打印/报表”界面可以实时显示数据表格，既有所有台区同时显示的表格，也有针对某个台区的实时数据显示表格，可看出通信的阻塞现象，便于系统的改进和完善。

(3)“图形/曲线”界面有实时数据的曲线显示，可以看到实时曲线的移动。

变压器监测自动化系统的后台主站采用Windows操作系统，可以加入现场的变压器和电表图片，界面友好，总容量可达到数千个变压器的数据，仅受计算机硬盘容量的限制，报表多而灵活，可以根据用户要求定制。

2 网络构成

系统的通信方式是GSM网络的SMS方式和GPRS转Internet网方式。SMS短信的使用并不多，只是在终端刚开始使用时，为终端设置IP地址使用和可能偷电等报警时使用。数据的传输主要靠GPRS/Internet网络实现。系统的灵活性很大，在采用手机卡GPRS服务的包月费用中，通过适当增大采集间隔来减少数据量，来达到适当减少GPRS服务的数据流量，即降低运行费用。

监测终端与表计485口的通信波特率为1 200 b/s，与GPRS网络模块的通信波特率为115 200 b/s，GPRS网络模块与 Internet网络的通信速率根据GPRS网络现状自动调整。后台服务器与变压器监测终端之间的通信采用抢占式竞争握手方式，进一步提高通信效率。

3 自动化系统的远方主站监控软件设计

软件采用Visual C++6.0开发，操作友好，可以与其他数据库方便地进行数据转储，如ORACLE数据库等。

系统可以管理成千上万个变压器监测终端的电表数据，根据硬盘的容量来决定。软件具有自动补抄数据功能，当后台服务器因故掉电时，在上电后能自动补抄掉电时的未抄数据。系统有自动存储功能，能够存储有功电量，最长时间可达31 d以上，数据存储是循环式刷新处理，即追溯已经存储的历史数据31 d以上。其他参数的存储以1 d为周期，在1 d以内，可以追溯1 d内的历史数据。

其他参数包括反向有功电量、正反向无功电量、三相电压、三相电流、三相瞬时有功功率、三相分相有功功率、三相瞬时无功功率、三相分相无功功率、三相总功率因数、三相分相无功功率、最近断相起始时刻、最近断相终止时刻等。还可以非标设计，如果电表的规约中有单相电量，则还可以读出电表的分相电量。

系统菜单由登录/下线、台区管理、设备显示图、图形/曲线、报表/打印、数据库、报警等组成。远方后台主机的主界面图2如所示。

图2 远方后台主机的主界面

3.1 密码管理

由权限高的高级管理员增删管理员，管理员可以修改密码，当管理员忘记密码时，可以由高级管理员删除、重建。

3.2 台区管理

该界面设置台区参数和变压器参数。台区参数设置界面如图3所示，主要功能是增删台区，当双击界面表格部分会出现增删台区界面，当双击表格的空白部分时，表示没有选择台区，不能删除，也不能修改，只能增加。

图3 台区参数设置界面

选择变压器参数设置时，进入台区变电能表参数设置界面，可以设置IP地址和其他参数，也可以对时。界面显示当前已经连通的监测终端数量，并显示已选监测终端的连通状态和手机号码。台区变电能表参数设置如图4所示。

3.3 设备显示

当进入设备界面时，显示的是第1个台区的界面，在目录树中可以选择要监视的台区变压器。

设备参数显示界面如图5所示，可以监视该变压器电表的正反向有功、无功电量、电流、电压等报警内容。

图5 设备参数显示界面

此外，系统还可以通过曲线实时显示和历史追溯所选择的数据，在目录树中可以选择“所有台区实时数据监视表”、“所有台区历史数据查询表”、“所有台区有功电量年报表”、“所有台区有功电量月报表”、“所有台区有功电量日报表”和单个台区的“台区历史数据查询表”、“台区有功电量年报表”、“台区有功电量月报表”、“台区有功电量日报表”，自动检索数据库数据，形成报表，实现报表的打印。

另外，除了在监视画面和报表实时数据监视中有报警指示之外，还有历史报警记录可以查询等。

4 结语

变压器远程抄表自动化系统将B/S结构和C/S结构结合在一起，经现场使用，效果良好，其功能强大，同时伸缩性、兼容性和扩展性都很强，可以与不同的软件平台以中间库的方式任意接口，可以根据操作习惯修改界面，方便实用，对提高配电网综合自动化水平具有十分重要的意义。

［1］ 刘小波，肖登明，王俏华.基于 GPRS的分布式配电网络远程监控系统［J］.高压电器，2005(5):40-42.

［2］ 陈积明，王智，孙优贤.工业以太网的研究现状及展望［J］.化工自动化与仪表，2002(6):1-4.

［3］ 张浩.现场总线与工业以太网络应用技术手册(第一册)［M］.上海:上海科学技术出版社，2002.