基于GPRS通訊技術(shù)的新型配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)
1前言
配電自動化是電力系統(tǒng)自動化的一個重要方面。配電自動化系統(tǒng)具備兩大基本功能：(1)故障處理功能；(2)遠方實時監(jiān)控功能［1］。配變屬于配電網(wǎng)的重要組成部分，位于配電自動化的底層，對配變的各種運行參數(shù)的實時監(jiān)控是配電自動化系統(tǒng)的一個重要方面。
本文提出了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案，解決了配變參數(shù)遠程傳輸問題，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集和實時負荷監(jiān)測的功能。并基于ARM控制器設(shè)計了一種先進的配變監(jiān)測器，為電力部門的專業(yè)分析(如負荷預(yù)測、線損分析、故障判斷、用電質(zhì)量等)提供實時數(shù)據(jù)，進而提高了配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和安全性。當配變發(fā)生故障或異常運行時，配變監(jiān)測器可以迅速地報警，監(jiān)控中心可以及時地優(yōu)化處理，保證配電網(wǎng)的正常運行，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
2GPRS技術(shù)介紹
2.1GPRS的技術(shù)優(yōu)勢
GPRS（general packet radio service）通用分組無線業(yè)務(wù)，是在GSM全球移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之上發(fā)展起來的，為用戶提供高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一種新的網(wǎng)絡(luò)。GPRS技術(shù)是當今GSM網(wǎng)向3G移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)過渡的關(guān)鍵技術(shù)，與GSM通信相比具有許多新的特點和優(yōu)點［2，3］。
（1）頻譜效率高
在GSM無線系統(tǒng)中，無線信道非常寶貴。GPRS引入了分組交換的傳輸模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。同時，GPRS用戶的計費以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)。
（2）傳輸速率高
在理論上，GPRS可以將最多8個時隙組合在一起，給用戶提供高達171.2kB/s的帶寬，從14.4kB/s到171kB/s，增大了10倍的傳輸速度，保證了更大數(shù)據(jù)的傳輸及更快的因特網(wǎng)接入。
（3）接入時間短
分組交換接入時間縮短為少于1s，能提供快速即時的連接。
（4）支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議
GPRS支持因特網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的IP協(xié)議和X.25協(xié)議。GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，使GPRS能提供Internet和其它分組網(wǎng)絡(luò)的全球性無線接入。
（5）網(wǎng)絡(luò)安全性高
GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)采用隧道技術(shù)。隧道協(xié)議將其他協(xié)議大數(shù)據(jù)包重新封裝后通過隧道發(fā)送傳輸?shù)教囟ǖ刂罚瑥亩帘嗡接芯W(wǎng)絡(luò)地址。
2.2GPRS應(yīng)用于配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的可行性
配變數(shù)目眾多、分布范圍廣、距離遠，傳統(tǒng)上依靠人工定期到現(xiàn)場抄讀，數(shù)據(jù)實時性、準確 性和應(yīng)用性等方面都有很大不足，人工成本也比較高。現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展為滿足上述技術(shù)要求提供了多種選擇。選擇合理的通信方式既要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r可靠性，又要考慮配變監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的經(jīng)濟性。
配變監(jiān)測管理系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)主要有兩類：一類是周期性的召測數(shù)據(jù)，如配變定點時刻的運 行數(shù)據(jù)；另一類是突發(fā)性的數(shù)據(jù)，如配變終端的報警信息。這兩類數(shù)據(jù)規(guī)模都不大，每幀數(shù)據(jù)遠小于1kB，GPRS網(wǎng)絡(luò)的帶寬完全可以滿足傳輸要求。同時，為保證越限報警等類突發(fā)性數(shù)據(jù)的實時傳輸，還要求配變終端時刻在線，GPRS網(wǎng)絡(luò)信道共享的特點和按流量計費方法從技術(shù)上和經(jīng)濟上均可以保證配變監(jiān)測終端時時在線。
按通信傳輸介質(zhì)劃分，現(xiàn)代通信技術(shù)大致可以分為有線通信方式（如光纖、電纜）和無線通信方式。在配變監(jiān)控應(yīng)用場合中，有線通信鋪設(shè)復(fù)雜、維護困難、成本較高［4］；采用GPRS通信技術(shù)則可直接利用覆蓋全國的中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)，可以極大節(jié)省投資、充分利用現(xiàn)有資源、接入快速、維護簡單、環(huán)保節(jié)能。
因此，在配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)中采用GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)配變參數(shù)實時且可靠傳輸?shù)睦硐脒x擇。
2.1GPRS的技術(shù)優(yōu)勢
GPRS（general packet radio service）通用分組無線業(yè)務(wù)，是在GSM全球移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之上發(fā)展起來的，為用戶提供高速的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一種新的網(wǎng)絡(luò)。GPRS技術(shù)是當今GSM網(wǎng)向3G移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)過渡的關(guān)鍵技術(shù)，與GSM通信相比具有許多新的特點和優(yōu)點［2，3］。
（1）頻譜效率高
在GSM無線系統(tǒng)中，無線信道非常寶貴。GPRS引入了分組交換的傳輸模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。同時，GPRS用戶的計費以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)。
（2）傳輸速率高
在理論上，GPRS可以將最多8個時隙組合在一起，給用戶提供高達171.2kB/s的帶寬，從14.4kB/s到171kB/s，增大了10倍的傳輸速度，保證了更大數(shù)據(jù)的傳輸及更快的因特網(wǎng)接入。
（3）接入時間短
分組交換接入時間縮短為少于1s，能提供快速即時的連接。
（4）支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議
GPRS支持因特網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的IP協(xié)議和X.25協(xié)議。GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，使GPRS能提供Internet和其它分組網(wǎng)絡(luò)的全球性無線接入。
（5）網(wǎng)絡(luò)安全性高
GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)采用隧道技術(shù)。隧道協(xié)議將其他協(xié)議大數(shù)據(jù)包重新封裝后通過隧道發(fā)送傳輸?shù)教囟ǖ刂罚瑥亩帘嗡接芯W(wǎng)絡(luò)地址。
2.2GPRS應(yīng)用于配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的可行性
配變數(shù)目眾多、分布范圍廣、距離遠，傳統(tǒng)上依靠人工定期到現(xiàn)場抄讀，數(shù)據(jù)實時性、準確 性和應(yīng)用性等方面都有很大不足，人工成本也比較高。現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展為滿足上述技術(shù)要求提供了多種選擇。選擇合理的通信方式既要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r可靠性，又要考慮配變監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的經(jīng)濟性。
配變監(jiān)測管理系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)主要有兩類：一類是周期性的召測數(shù)據(jù)，如配變定點時刻的運 行數(shù)據(jù)；另一類是突發(fā)性的數(shù)據(jù)，如配變終端的報警信息。這兩類數(shù)據(jù)規(guī)模都不大，每幀數(shù)據(jù)遠小于1kB，GPRS網(wǎng)絡(luò)的帶寬完全可以滿足傳輸要求。同時，為保證越限報警等類突發(fā)性數(shù)據(jù)的實時傳輸，還要求配變終端時刻在線，GPRS網(wǎng)絡(luò)信道共享的特點和按流量計費方法從技術(shù)上和經(jīng)濟上均可以保證配變監(jiān)測終端時時在線。
按通信傳輸介質(zhì)劃分，現(xiàn)代通信技術(shù)大致可以分為有線通信方式（如光纖、電纜）和無線通信方式。在配變監(jiān)控應(yīng)用場合中，有線通信鋪設(shè)復(fù)雜、維護困難、成本較高［4］；采用GPRS通信技術(shù)則可直接利用覆蓋全國的中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)，可以極大節(jié)省投資、充分利用現(xiàn)有資源、接入快速、維護簡單、環(huán)保節(jié)能。
因此，在配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)中采用GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)配變參數(shù)實時且可靠傳輸?shù)睦硐脒x擇。
3配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計
3.1配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的組成及VPN接入方式
配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由配變監(jiān)測器、公共GPRS網(wǎng)絡(luò)、移動部門通信終端、電力系統(tǒng)內(nèi)部通信中心服務(wù)器（監(jiān)控中心）、電力系統(tǒng)內(nèi)部客戶端等組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖如圖1所示。
3.1配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的組成及VPN接入方式
配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由配變監(jiān)測器、公共GPRS網(wǎng)絡(luò)、移動部門通信終端、電力系統(tǒng)內(nèi)部通信中心服務(wù)器（監(jiān)控中心）、電力系統(tǒng)內(nèi)部客戶端等組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖如圖1所示。
配變監(jiān)測器主要是對配變的各種實時參數(shù)進行采集和處理，并可以按照監(jiān)控中心的指令進行一定的保護操作。公共GPRS網(wǎng)絡(luò)、移動部門通信終端、電力系統(tǒng)內(nèi)部通信中心服務(wù)器組成了整個系統(tǒng)上行和下行數(shù)據(jù)的通信通道。電力系統(tǒng)內(nèi)部客戶端主要功能有：登錄查詢配變的實時參數(shù)、分析電網(wǎng)的負荷和修改配變參數(shù)等功能。考慮到電力部門行業(yè)的特殊性，接入監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)必須是安全可靠的，同時要能快速的傳輸采集的數(shù)據(jù)，以滿足數(shù)據(jù)的實時性。直接向移動部門租用專線可以滿足電力系統(tǒng)的以上要求，但是這會需要大筆的費用，同時電力部門網(wǎng)絡(luò)的可擴展性也會大大降低。因此，綜合考慮以上因素，在監(jiān)控中心采用虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)絡(luò)VPN（virtual private network）從GPRS網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)據(jù)。VPN是采用隧道技術(shù)以及加密、身份認證等方法，在公共網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。VPN采用公共網(wǎng)絡(luò)傳輸企業(yè)數(shù)據(jù)。通過實施隧道交換，可以區(qū)別用戶身份，從而采用不同的傳送優(yōu)先級進行任務(wù)處理，用公用網(wǎng)絡(luò)中的高速部分來處理企業(yè)的數(shù)據(jù)。VPN是一種可靠且經(jīng)濟的數(shù)據(jù)接入方式，可以滿足應(yīng)用于電力系統(tǒng)的要求。
3.2基于B/S結(jié)構(gòu)的配變監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)及優(yōu)點
本配變監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于B/S結(jié)構(gòu)，在整個網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3.2基于B/S結(jié)構(gòu)的配變監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)及優(yōu)點
本配變監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于B/S結(jié)構(gòu)，在整個網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
B/S結(jié)構(gòu)即Browser/Server（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)是一種在傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)上做了很大改進的新型結(jié)構(gòu)，其最顯著的特點是一部分事務(wù)邏輯在前端實現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實現(xiàn)，用戶界面完全通過Web瀏覽器實現(xiàn)，形成所謂的“數(shù)據(jù)庫服務(wù)器/WW W應(yīng)用服務(wù)器/Web瀏覽器”三層結(jié)構(gòu)。
配變監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是電力企業(yè)利用現(xiàn)有的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件和服務(wù)器建立的電力企業(yè) 內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)，用戶端采用標準的Web瀏覽器，無需另外重新開發(fā)軟件。本網(wǎng)絡(luò)歸配變監(jiān)控中心使用，對用戶有嚴格的權(quán)限控制，能夠?qū)崟r反映配變的運行參數(shù)，監(jiān)控中心內(nèi)部用戶除了查詢數(shù)據(jù)庫之外，根據(jù)不同的權(quán)限范圍還可以增加、修改和刪除數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。基于B/S結(jié)構(gòu)的配變監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與以往的配變監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相比具有以下優(yōu)點：
（1）用戶使用統(tǒng)一的Browser軟件，用Web瀏覽器即可獲得復(fù)雜專用軟件才能實現(xiàn)的強大功能（獲得配變各種參數(shù)和監(jiān)視配變運行的狀態(tài)），這不僅節(jié)約了系統(tǒng)開發(fā)成本，還有利于監(jiān)控中心軟件的體系結(jié)構(gòu)的合并；
（2）B/S模式提供了一個統(tǒng)一的客戶端，使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不再與具體的客戶環(huán)境相關(guān)，無需再關(guān)心客戶端的維護，維護工作基本上集中于服務(wù)器端，大大提高了系統(tǒng)維護的效率；
（3）通過設(shè)置防火墻與Internet連接，大大提高了監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性；
（4）TCP/IP、HTTP的標準性使采用B/S結(jié)構(gòu)的配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以直接接入In ternet，具有良好的擴展性。
配變監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是電力企業(yè)利用現(xiàn)有的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件和服務(wù)器建立的電力企業(yè) 內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)，用戶端采用標準的Web瀏覽器，無需另外重新開發(fā)軟件。本網(wǎng)絡(luò)歸配變監(jiān)控中心使用，對用戶有嚴格的權(quán)限控制，能夠?qū)崟r反映配變的運行參數(shù)，監(jiān)控中心內(nèi)部用戶除了查詢數(shù)據(jù)庫之外，根據(jù)不同的權(quán)限范圍還可以增加、修改和刪除數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。基于B/S結(jié)構(gòu)的配變監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與以往的配變監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相比具有以下優(yōu)點：
（1）用戶使用統(tǒng)一的Browser軟件，用Web瀏覽器即可獲得復(fù)雜專用軟件才能實現(xiàn)的強大功能（獲得配變各種參數(shù)和監(jiān)視配變運行的狀態(tài)），這不僅節(jié)約了系統(tǒng)開發(fā)成本，還有利于監(jiān)控中心軟件的體系結(jié)構(gòu)的合并；
（2）B/S模式提供了一個統(tǒng)一的客戶端，使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不再與具體的客戶環(huán)境相關(guān)，無需再關(guān)心客戶端的維護，維護工作基本上集中于服務(wù)器端，大大提高了系統(tǒng)維護的效率；
（3）通過設(shè)置防火墻與Internet連接，大大提高了監(jiān)控中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性；
（4）TCP/IP、HTTP的標準性使采用B/S結(jié)構(gòu)的配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以直接接入In ternet，具有良好的擴展性。
4配變監(jiān)測器的設(shè)計
4.1配變監(jiān)測器的硬件設(shè)計
配變監(jiān)測器硬件采用了性能優(yōu)越的雙CPU結(jié)構(gòu)，利用ARM控制器和DSP處理器組成了典型的雙機系統(tǒng)。ARM控制器為中心處理器，配合配變參數(shù)采集模塊和GPRS Mode m通信模塊，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，利用VPN方式接入監(jiān)控中心，將配變的實時參數(shù)（如三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電量、現(xiàn)場環(huán)境溫度等）傳送到監(jiān)控中心供分析處理，并接收監(jiān)控中心下發(fā)召測指令，從而實現(xiàn)實時監(jiān)測的功能。配變監(jiān)測器的硬件總體框圖如圖3所示。
4.1配變監(jiān)測器的硬件設(shè)計
配變監(jiān)測器硬件采用了性能優(yōu)越的雙CPU結(jié)構(gòu)，利用ARM控制器和DSP處理器組成了典型的雙機系統(tǒng)。ARM控制器為中心處理器，配合配變參數(shù)采集模塊和GPRS Mode m通信模塊，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，利用VPN方式接入監(jiān)控中心，將配變的實時參數(shù)（如三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電量、現(xiàn)場環(huán)境溫度等）傳送到監(jiān)控中心供分析處理，并接收監(jiān)控中心下發(fā)召測指令，從而實現(xiàn)實時監(jiān)測的功能。配變監(jiān)測器的硬件總體框圖如圖3所示。
（1）主處理模塊
a.主處理器采用的S3C44B0X芯片是三星公司生產(chǎn)的基于32位的ARM7系列的AR M7TDMI內(nèi)核的SOC，它是目前應(yīng)用很廣的嵌入式RISC處理器。ARM是Advanc ed RISC（reduced instruction set computer）Machines的簡稱。ARM技術(shù)是近年來十分流行的一項技術(shù)，ARM芯片高性能與靈活性相統(tǒng)一，靈活的微控制器與DSP的數(shù)據(jù)處理能力相結(jié)合，提供擴充的增強的固定長的16/32位的雙指令集［5］。S3C44B0X集成片上資源有：8 kB緩存的2.5V靜態(tài)ARM7TCMICPU核；擴展內(nèi)存控制器；帶有1個專用DMA通道的LCD控制器；2個DMA通道，1個帶外部請求引腳的DMA通道；1個I2C總線 控制器；5個PWM定時器及1個內(nèi)部定時器；看門狗定時器；71個通用I/O口，8個外部中斷源；8個10位ADC。
b.閃速存儲器和EPROM類似，可用電擦寫，使用方便而且壽命很長，系統(tǒng)中選用的是1M x 16 bit的Flash SST39VF160。
c.2片4M x 16 bit的SDRAM組成4M x 32 bit的memory，本系統(tǒng)中采用32位總線。
d.1片電源芯片TPS767D301和1片復(fù)位芯片IMP811。
（2）GPRS通信模塊
GPRS通信模塊用的是SIEMENS TC45。蜂窩通信引擎TC45是Siemens在2004年推出的新一代GSM通信模塊。TC45模塊功能框圖如圖4所示，從功能分析主要由5部分組成［6］：GSM控制器(GSM controller)，GSM射頻部分(GSM RF Tra nsceiver，RF power amplifier，RF frontend Antenna connector)；電源ASIC(Appli cation Speciffic Intergrated Circuit)；Flash；SRAM及應(yīng)用接口(Application interface)。
TC45模塊的主要特性和技術(shù)指標：①支持雙重波段EGSM900，GSM1800；②采用GPRS分時復(fù)用的Class 8的標準，支持語音、數(shù)據(jù)、短消息和傳真服務(wù)，適應(yīng)GSM Phase2/2+標準；③內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧；④支持JAVA編程；⑤單電源使 用；⑥低功耗，處于睡眠狀態(tài)時僅3.0mA電流；⑦自動波特率1 200~230 400bps，支持三種語音編碼的傳送速率；⑧支持兩種規(guī)程協(xié)議PAP(口令鑒定規(guī)程協(xié)議和CHAP (口令同步交換鑒別規(guī)程協(xié)議)，一般適合PPP連接使用。在本系統(tǒng)中選用此通信模塊，其內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧可以不對GPRS模塊編寫通信協(xié)議軟件，大大降低了軟件工作量，而且其操作簡便可以加快開發(fā)進度。
a.主處理器采用的S3C44B0X芯片是三星公司生產(chǎn)的基于32位的ARM7系列的AR M7TDMI內(nèi)核的SOC，它是目前應(yīng)用很廣的嵌入式RISC處理器。ARM是Advanc ed RISC（reduced instruction set computer）Machines的簡稱。ARM技術(shù)是近年來十分流行的一項技術(shù)，ARM芯片高性能與靈活性相統(tǒng)一，靈活的微控制器與DSP的數(shù)據(jù)處理能力相結(jié)合，提供擴充的增強的固定長的16/32位的雙指令集［5］。S3C44B0X集成片上資源有：8 kB緩存的2.5V靜態(tài)ARM7TCMICPU核；擴展內(nèi)存控制器；帶有1個專用DMA通道的LCD控制器；2個DMA通道，1個帶外部請求引腳的DMA通道；1個I2C總線 控制器；5個PWM定時器及1個內(nèi)部定時器；看門狗定時器；71個通用I/O口，8個外部中斷源；8個10位ADC。
b.閃速存儲器和EPROM類似，可用電擦寫，使用方便而且壽命很長，系統(tǒng)中選用的是1M x 16 bit的Flash SST39VF160。
c.2片4M x 16 bit的SDRAM組成4M x 32 bit的memory，本系統(tǒng)中采用32位總線。
d.1片電源芯片TPS767D301和1片復(fù)位芯片IMP811。
（2）GPRS通信模塊
GPRS通信模塊用的是SIEMENS TC45。蜂窩通信引擎TC45是Siemens在2004年推出的新一代GSM通信模塊。TC45模塊功能框圖如圖4所示，從功能分析主要由5部分組成［6］：GSM控制器(GSM controller)，GSM射頻部分(GSM RF Tra nsceiver，RF power amplifier，RF frontend Antenna connector)；電源ASIC(Appli cation Speciffic Intergrated Circuit)；Flash；SRAM及應(yīng)用接口(Application interface)。
TC45模塊的主要特性和技術(shù)指標：①支持雙重波段EGSM900，GSM1800；②采用GPRS分時復(fù)用的Class 8的標準，支持語音、數(shù)據(jù)、短消息和傳真服務(wù)，適應(yīng)GSM Phase2/2+標準；③內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧；④支持JAVA編程；⑤單電源使 用；⑥低功耗，處于睡眠狀態(tài)時僅3.0mA電流；⑦自動波特率1 200~230 400bps，支持三種語音編碼的傳送速率；⑧支持兩種規(guī)程協(xié)議PAP(口令鑒定規(guī)程協(xié)議和CHAP (口令同步交換鑒別規(guī)程協(xié)議)，一般適合PPP連接使用。在本系統(tǒng)中選用此通信模塊，其內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧可以不對GPRS模塊編寫通信協(xié)議軟件，大大降低了軟件工作量，而且其操作簡便可以加快開發(fā)進度。
（3）數(shù)據(jù)采集模塊
配變監(jiān)測器中的數(shù)據(jù)采集模塊由電壓電流高精度采樣器、高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器、高速數(shù)據(jù)處理器、實時時鐘和數(shù)據(jù)接口設(shè)備組成。其功能方框圖如圖5所示。
數(shù)據(jù)采集模塊以高速數(shù)據(jù)處理器ADSP2183為核心，主要完成對配變運行時各實時參數(shù)的采集，實時監(jiān)視配變的運行狀況。
本模塊針對從現(xiàn)場經(jīng)互感器及傳感器過來的信號進行濾波、放大、采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換等處理，其中數(shù)據(jù)采樣轉(zhuǎn)換時間為10μs，轉(zhuǎn)換精度為12位，保證了系統(tǒng)對配變運行數(shù)據(jù)的實時和高精度的要求。
配變監(jiān)測器中的數(shù)據(jù)采集模塊由電壓電流高精度采樣器、高速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器、高速數(shù)據(jù)處理器、實時時鐘和數(shù)據(jù)接口設(shè)備組成。其功能方框圖如圖5所示。
數(shù)據(jù)采集模塊以高速數(shù)據(jù)處理器ADSP2183為核心，主要完成對配變運行時各實時參數(shù)的采集，實時監(jiān)視配變的運行狀況。
本模塊針對從現(xiàn)場經(jīng)互感器及傳感器過來的信號進行濾波、放大、采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換等處理，其中數(shù)據(jù)采樣轉(zhuǎn)換時間為10μs，轉(zhuǎn)換精度為12位，保證了系統(tǒng)對配變運行數(shù)據(jù)的實時和高精度的要求。
4.2基于GPRS的配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢
（1）可靠性高
配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性包括現(xiàn)場配變運行可靠和實時數(shù)據(jù)傳輸可靠。配變監(jiān)測器的硬件 設(shè)計中采用了看門狗（WATCHDOG）設(shè)計，對主CPU和電源狀態(tài)進行監(jiān)測，從而保證程序正常運行，不會跑飛導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
配變監(jiān)測器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和配變監(jiān)測中心進行通信，而在接入Internet時采用的是VPN接入方式。VPN的安全性主要體現(xiàn)在：①網(wǎng)絡(luò)接入層安全；②終端的合法性安全；③數(shù)據(jù)在GPRS網(wǎng)絡(luò)中傳輸安全；④防火墻過濾和嚴格的認證管理提供安全保障；⑤在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸之前對自身的應(yīng)用層加密，可以確保安全。這種多層的安全保障保證了傳送到配變監(jiān)控中心的實時數(shù)據(jù)是可靠的，符合電力系統(tǒng)安全可靠的要求。
（2）數(shù)據(jù)吞吐量大
通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，配變監(jiān)控中心可以采集各個配變的各種實時數(shù)據(jù)（包括正常或者異常運行），通過實時分析，可以對配變的異常作出實時的處理。而且不必要擔心數(shù)據(jù)傳輸過程中會發(fā)生堵塞。
（3）經(jīng)濟性高
現(xiàn)在GPRS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)很完善，覆蓋范圍越來越廣。利用本文中設(shè)計的配變監(jiān)測器，可以在中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)造配變監(jiān)控系統(tǒng)，即使在偏遠地區(qū)構(gòu)建配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)也是很可行的。這是最大限度節(jié)約投資的方案。在監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)按流量計費，比較其他的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，運行費用低廉。
（1）可靠性高
配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性包括現(xiàn)場配變運行可靠和實時數(shù)據(jù)傳輸可靠。配變監(jiān)測器的硬件 設(shè)計中采用了看門狗（WATCHDOG）設(shè)計，對主CPU和電源狀態(tài)進行監(jiān)測，從而保證程序正常運行，不會跑飛導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
配變監(jiān)測器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和配變監(jiān)測中心進行通信，而在接入Internet時采用的是VPN接入方式。VPN的安全性主要體現(xiàn)在：①網(wǎng)絡(luò)接入層安全；②終端的合法性安全；③數(shù)據(jù)在GPRS網(wǎng)絡(luò)中傳輸安全；④防火墻過濾和嚴格的認證管理提供安全保障；⑤在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸之前對自身的應(yīng)用層加密，可以確保安全。這種多層的安全保障保證了傳送到配變監(jiān)控中心的實時數(shù)據(jù)是可靠的，符合電力系統(tǒng)安全可靠的要求。
（2）數(shù)據(jù)吞吐量大
通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，配變監(jiān)控中心可以采集各個配變的各種實時數(shù)據(jù)（包括正常或者異常運行），通過實時分析，可以對配變的異常作出實時的處理。而且不必要擔心數(shù)據(jù)傳輸過程中會發(fā)生堵塞。
（3）經(jīng)濟性高
現(xiàn)在GPRS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)很完善，覆蓋范圍越來越廣。利用本文中設(shè)計的配變監(jiān)測器，可以在中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)造配變監(jiān)控系統(tǒng)，即使在偏遠地區(qū)構(gòu)建配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)也是很可行的。這是最大限度節(jié)約投資的方案。在監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中，由于GPRS網(wǎng)絡(luò)按流量計費，比較其他的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，運行費用低廉。
5結(jié)語
配電變壓器通過裝設(shè)配變監(jiān)測器，構(gòu)建基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)，使配電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備得到實時監(jiān)控，符合新型遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。通過配變監(jiān)測器在供電公司的安裝運行表明，本文中設(shè)計的配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)為配電自動化提供了一個理想的方案，它對配電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定、經(jīng)濟運行和保證供電質(zhì)量等方面具有重要意義。
配電變壓器通過裝設(shè)配變監(jiān)測器，構(gòu)建基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)，使配電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備得到實時監(jiān)控，符合新型遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。通過配變監(jiān)測器在供電公司的安裝運行表明，本文中設(shè)計的配變遠程監(jiān)控系統(tǒng)為配電自動化提供了一個理想的方案，它對配電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定、經(jīng)濟運行和保證供電質(zhì)量等方面具有重要意義。
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