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才茂基于GPRS DTU的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)

概述 

近年來，隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展及電力系統(tǒng)容量不斷擴(kuò)大，電能的使用面臨著一種新的問題:一方面是電能需求量在不斷增加;另一方面是社會(huì)對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高,要求在電能使用中實(shí)現(xiàn)質(zhì)和量的統(tǒng)一。隨著中國電力市場的逐步建立，電能逐步實(shí)現(xiàn)按質(zhì)論價(jià)，電力用戶也要求高質(zhì)量的電能來保證其設(shè)備、儀器和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 

系統(tǒng)架構(gòu)  

系統(tǒng)由監(jiān)測終端、通信系統(tǒng)、監(jiān)測主站和客戶端構(gòu)成，采集和展示所有監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，能夠監(jiān)測的全部電能質(zhì)量指標(biāo)，提供了對(duì)全網(wǎng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的瀏覽，統(tǒng)計(jì)、分析和整合，為電力系統(tǒng)運(yùn)行、監(jiān)督、管理部門及其他相關(guān)單位提供用戶訪問功能。  

監(jiān)測主站由通信前置機(jī)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器、（本地、異地）管理工作站、Web服務(wù)器等構(gòu)成。   

監(jiān)測中心設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，與每類監(jiān)測終端的通信各設(shè)置一個(gè)通信前置機(jī)，設(shè)置應(yīng)用服務(wù)器和管理工作站各一個(gè)，設(shè)置一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器，設(shè)置磁盤陣列和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，安裝電能質(zhì)量分析軟件，完成主站的運(yùn)行管理功能。 

系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

總體設(shè)計(jì) 

以電網(wǎng)運(yùn)行方式而言，目前的電能質(zhì)量問題可分為暫態(tài)電能質(zhì)量問題和穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題2大類。暫態(tài)電能質(zhì)量問題通常以頻譜和持續(xù)時(shí)間為特征，分為脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)2 大類，其主要性能指標(biāo)是電壓波動(dòng)和閃變、電壓跌落及瞬間電壓中斷，其中，電壓跌落的影響為普遍。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量以波形畸變?yōu)橹饕卣?，持續(xù)時(shí)間較長，其主要性能指標(biāo)是諧波電壓、諧波電流、三相電壓不平衡、電壓偏差等。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量參數(shù)是進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測的主要對(duì)象。 

電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)控主站、GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測終端3 部分構(gòu)成。 

系統(tǒng)工作原理 

監(jiān)測終端通過自身裝配的GPRS 無線模塊(GPRS DTU)接入GPRS 網(wǎng)絡(luò)，再通過GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)連接到Internet 公用數(shù)據(jù)網(wǎng)，繼而連接到監(jiān)控主站，將數(shù)據(jù)送監(jiān)測主站作進(jìn)一步分析和處理。 

根據(jù)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)督管理的實(shí)際需要，確定監(jiān)測單元數(shù)量和安裝地點(diǎn)。 

監(jiān)測終端的GPRS 模塊( GPRS DTU) 內(nèi)嵌TCP /IP 協(xié)議，每個(gè)模塊有可隨時(shí)設(shè)置和修改的僅有的ID 號(hào)，并保存主站的IP 地址。GPRS DTU上電后進(jìn)行初始化，設(shè)置相應(yīng)的通信參數(shù)，終端按設(shè)置的參數(shù)主動(dòng)向主站發(fā)出連接請求，GPRS 網(wǎng)絡(luò)的SGSN 處理該請求，為其分配一個(gè)動(dòng)態(tài)IP 地址;終端與主站建立連接后，主站報(bào)告自身的終端地址，主站收到后將其加到動(dòng)態(tài)地址數(shù)據(jù)庫中，然后根據(jù)管理員的設(shè)定，完成任務(wù)及警告的主動(dòng)上傳。如果終端不能建立與主站的有效TCP 連接，會(huì)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)，待建立連接后再發(fā)送到主站。 

監(jiān)測主站是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測終端的監(jiān)控和信息管理，并通過后臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集的各種電能質(zhì)量信息的統(tǒng)計(jì)、分析和處理，實(shí)現(xiàn)*數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。其有固定的IP 地址，并對(duì)終端開放相應(yīng)的偵聽端口;接收GPRS DTU的連接請求，向終端下發(fā)參數(shù)和命令。由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)流經(jīng)公網(wǎng)，為保證系統(tǒng)的安全性，數(shù)據(jù)傳輸至GPRS DTU 前可通過數(shù)據(jù)加密，而遠(yuǎn)程監(jiān)測主站的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后，由處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密和校驗(yàn)。 

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 

監(jiān)測終端的硬件結(jié)構(gòu) 

監(jiān)測終端主要測量系統(tǒng)電壓波動(dòng)、短時(shí)閃變和長時(shí)閃變;測量50 次以內(nèi)諧波電壓和諧波電流的含有率、電壓和電流總諧波畸變率;測量三相電壓、電流基波的幅值和相位，以及正序、負(fù)序、零序分量的幅值、相位和不平衡度;測量系統(tǒng)電壓偏差和頻率偏差。它具有友好的人機(jī)交互功能，用戶可方便地得到相關(guān)的信息;具有遠(yuǎn)程傳輸功能，服務(wù)于更高層的信息管理和分析系統(tǒng)。 

結(jié)語 

電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行*、連續(xù)的監(jiān)測，全面掌握電能質(zhì)量狀況，從而為改善電能質(zhì)量提供依據(jù)是十分必要的。GPRS數(shù)據(jù)傳輸具 有便捷性、穩(wěn)定性、傳輸速率快等特點(diǎn)，將GPRS傳輸應(yīng)用于電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測有較高的性價(jià)比和適用性。