基于GPRS的变电站调试电气量切换技术的研究

刘卫明 杨朋威 杜智超 李斯特

摘 要：在变电站继电保护装置校验过程中，通流和加压是必做试验项目。目前采用的试验方法为用继电保护测试仪模拟输出一定量电压电流，由于其输出端口有限，试验需要1-2人在室外端子箱或汇控柜、或保护装置的端子排上来回反复接线，1-2人在不同保护小室同时查看装置显示电气量值。针对采用继电保护仪加量接线繁琐、效率低、不能远程操作的问题，本文提出一种基于GPRS通讯系统的变电站调试电气量切换技术有效的解决了上述问题。

关键词：GPRS；变电站；继保校验

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.149

1 引言

无论在变电站的建设时期还是运维时期，变电站内的继电保护设备和自动控制设备的校验都是一项重要的工作。调试人员往往要分成两组，一组人员在升压站现场使用继电保护校验仪对电流互感器二次侧进行通流和电压互感器二次侧加压，另外一组人员则要在继保室观察试验数据。由于现场一般情况只配备一到两台的继电保护校验仪，整个校验工作为了在不同组路的端子上通入电气量就需要频繁的接线工作，才能完成各种试验和校验项目。在现场校验的时候还会遇到两组工作人员需要完成时间同步性要求很高的试验，目前的做法是通过对讲机或者手机通讯的方式，一方发出命令另一方接收命令并且执行。这种操作方式无法让整个试验操作做出及时地反应。因此设计出一种既具有电气量多路输出又可以远程遥控的校验方案是有必要的。文中采用了GPRS通讯技术，以电气量的多路切换作为研究对象，设计了一套继保校验多路远程切换系统。

2 系统总体架构设计

整个系统由继电保护校验仪、电量切换电路、GPRS通讯模块、手机应用程序和云服务器组成，系统结构图如图1所示。继电保护校验仪主要用于产生需要的电压电流量，电量切换电路负责对每一路输入的电压电流量进行输出通路切换，GPRS通讯模块负责接收来自基站传送来的指令，同时也将执行结果通过基站反馈回云服务器。云服务器不仅作为以太网数据的接收和发送中心，也作为操作数据的运算和统计中心。

3 系统硬件电路设计

3.1 电量切换电路

电量切换电路分为电压切换电路和电流切换电路，如图2所示。电压切换电路由图2中的KM1-KM4 四个继电器组成，其触点电流为10A、触点电压为240VAC。每个继电器都具有4组常开触点，分别接入三相电压和中性点连接线，利用每个继电器的通断来控制每一路电压的输出。电流切换电路由图2中的KM5-KM9 五个大电流继电器组成，它们的触点电流为40A、触点电压为240VAC。每个继电器具有4组常开触点，由于继保校验仪电流输出设定完成后，只能带一路电流，在电流切换时会出现短暂的开路现象，为了避免这个情况发生，设计中加入了KM9继电器，每当切换动作发生前先让KM9吸合，切换完成后再让KM9断开，这样便有效的防止了电流源开路。

3.2 GPRS通讯及控制模块

GPRS通用无线分组业务，是在现有GSM 系统基础上发展出来的一种无線分组交换技术，它支持TCP/IP 协议，可以与Internet 网络直接互联，方便用户进行远程网络的接入[1]。设计中GPRS通讯模块选用了GTM900B，GTM900B是一款两频段GSM/GPRS 无线模块，它支持900 MHz /1800 MHz 双频自动选择，支持标准的AT 命令交互数据模式。[2] STM32F103 组成的控制器系统负责处理通过GPRS通讯模块接收来的信号，并对信号进行解码，最终得到一个驱动信号，此信号通过功率放大后驱动相应的继电器线圈，完成整个控制流程。

4 系统软件

如图4所示，系统使用手机APP作为人机交互界面对远端电路进行切换。在控制界面中每一路电压电流输出继电器的合分均由一个按键进行控制，其中每个电压按钮是独立的，彼此之间没有逻辑关联。电流按钮状态是互斥的，每个时刻只能有一组继电器吸合，而且在操作的时候软件会自动在电流切换前向KM9发送吸合指令，在操作完成后，在向KM9发出断开指令。

5 总结

本文提到的变电站调试电气量转换装置，可以由一人远程操作，首先通过手机应用软件与装换装置相连接，人机交互终端采用手机软件形式，设置好继电保护测试仪产生相应电流或电压输出；然后在室内利用手机应用软件上的操作按钮，来实现各间隔的输出：需要哪个间隔的量值便点击相应按钮即可，这样可以极大的减少变电站继电保护调试人员的工作量，同时增强试验的实时操作性。

参考文献：

[1]孙利民，梁江涛，魏然.基于GPRS与ZigBee 的远程分散多点监控系统[J].郑州大学学报（工学版），2012，33（01）：24-27.

[2]樊超，杨铁军，张德贤等.基于ZigBee 和GPRS相结合的粮食数量无限监控系统设计[J].河南工业大学学报（自然科学版），2012，33

（01）：69-73.