基于GPRS的配變監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
4 配電變壓器監(jiān)控終端硬件組成及原理
監(jiān)控終端是系統(tǒng)的核心部件,其主要作用有:
?。?)過流保護:實現(xiàn)了對配變的過流保護,保證了供電的可靠性;
?。?)遠程通信:實現(xiàn)終端的數(shù)據(jù)遠程傳輸;
?。?)采集模擬量:實現(xiàn)采集三相電壓和三相電流;
?。?)抄表:抄取電子電度表的電度示值.
配電監(jiān)控終端是由ARM 處理器、鐵電存儲器、跳閘合閘繼電器、抄表RS485 模塊、按 鍵、顯示模塊、電能AD 芯片ATT7022B、GPRS 模塊以及抄表RS485 模塊組成.其方框圖如圖 2 所示.
圖2:配變終端原理框
ARM 處理器通過SPI 接口讀取ATT7022B 內(nèi)部的數(shù)據(jù)并進行處理,將所取得的數(shù)據(jù)和通 過RS485 模塊讀取的電度表的電度示值存入鐵電存儲器,并每隔一段時間由GPRS 模塊把數(shù) 據(jù)發(fā)送到主站服務(wù)器.ARM 處理器通過AD 的數(shù)據(jù)判斷是否過流保護產(chǎn)生跳合閘信號保護配 電變壓器,并將報警通過GPRS 模塊發(fā)送主站.
4.1 CPU 模塊
CPU 是終端的核心部分,采用的是ST 公司的STR710 處理器具有ARM7 內(nèi)核,ARM7 處理器 具有低功耗的32 位RISC 處理器,支持16 位壓縮指令集Thumb,具有嵌入式ICE-RT 邏輯, 調(diào)試開發(fā)方便.STR710 處理器具有豐富的外設(shè)以及I/O 接口,內(nèi)部具有大容量的程序存儲 器FLASH 和RAM,功能強大的ARM 處理器可以處理許多復(fù)雜控制的應(yīng)用場合,由于其豐富的 外設(shè)和眾多的I/O 口可以簡化許多外設(shè),降低成本,具有低成本、低功耗和高性能等優(yōu)點.因 此STR710 可以處理數(shù)據(jù)的采集以及分析數(shù)據(jù),還要進行通訊以及其它工作的控制和協(xié)調(diào).
4.2 AD 模塊
AD 模塊采用以電能AD 芯片ATT7022B 為基礎(chǔ)的采樣模塊.ATT7022B 是一款具有高可靠性、 高精度、高穩(wěn)定性的三相基波/諧波電能計量芯片,在1000:1 的動態(tài)范圍內(nèi)功率測量精度優(yōu) 于0.1%,電流和電壓的有效值測量精度優(yōu)于0.5%.ATT7022B 可以單獨計量基波電能,消 除諧波對電能計量的負面影響,為電力部門公平計費提供參考依據(jù).其內(nèi)部集成7 通道的 16 位高精度ADC 和24 位高速DSP,第七路ADC 可用于防竊電,片上集成有溫度傳感器,通 過SPI 通訊接口輸出三相多功能電表所需的各項電能參數(shù).ATT7022B 可以同時給出總有功/ 無功電能、基波有功/無功電能、諧波有功/無功電能、視在電能等參數(shù).電壓采集方式以電 壓傳感器,電流采集方式以電流傳感器.
4.3 抄表485 模塊
STR710 處理器本身外設(shè)的串口與MAX3485 連接轉(zhuǎn)為485 通訊,通過485 通訊與電度表 相接讀出符合DL/T645 多功能電能表通信規(guī)約電度表的電度示值.
4.4 數(shù)據(jù)保存
使用鐵電存儲器FM3164 來保存各種數(shù)據(jù),防止這些數(shù)據(jù)掉電丟失.這些數(shù)據(jù)包含終端 采集的數(shù)據(jù)、主站的IP 地址、校表精度參數(shù)以及其他參數(shù)的設(shè)置.鐵電存儲器也可以保證 掉電時終端時鐘運行.STR710 處理器利用IIC 總線連接FM3164.
4.5 GPRS 模塊
GPRS 模塊是基于配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ),終端穩(wěn)定的傳輸對于系統(tǒng)正常 的運行有至關(guān)重要的作用.其工作時間要大于系統(tǒng)運行時間的99%,工作溫度在-15 度-60 度范圍.
配電變壓器監(jiān)控終端ARM 處理器外設(shè)中232 接口作為處理器與GPRS 模塊通信接口,GPRS 無線通訊模塊采用SIMCOM 公司的ITM-100 增強型.該模塊內(nèi)置TCP/IP 協(xié)議棧,支持CMNET 接入,CPU 對GPRS 模塊控制采用AT 指令集,利用AT 指令集將數(shù)據(jù)以TCP 協(xié)議形式發(fā)到主 站上.在實際運行中為了保證數(shù)據(jù)的可靠性采取了補測和重發(fā)機制.
5、配電管理系統(tǒng)主站軟件和終端軟件
配電主站軟件主要提供以下功能:
?。?)運行曲線:每天三相96 點的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度 等的曲線圖;
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