該文介紹了配電變壓器遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及工作原理,包括現(xiàn)場遠程終端的數(shù)據(jù)采集?運算?處理?遠程傳輸和后臺監(jiān)控等幾個方面,并以硬件框圖和軟件框圖的方式描述整個系統(tǒng)的工作過程?

    在配電變壓器遠程監(jiān)控系統(tǒng)中,遠程終端通過對配電變壓器低壓側(cè)線路上的三相電壓和三相電流的交流采樣,計算出低壓側(cè)的線電壓?三相電流?有功功率?無功功率?功率因數(shù)?頻率,并能計算有功電量?無功電量?測量變壓器溫度;四路脈沖計數(shù),記錄配電變壓器低壓側(cè)出口處有功脈沖電能表和無功脈沖電能表的脈沖數(shù),由脈沖數(shù)測量出電量;八路遙信量,可檢測配電變壓器各種事故和開關(guān)變位;二路遙控,可對變壓器的開關(guān)和電容器進行遠方控制;配有RS-485接口同智能電能表集抄器進行通信,實現(xiàn)遠程抄表;并將所有遙測數(shù)據(jù)由RS-232接口與TC35i進行通信,通過GSM網(wǎng)絡(luò)以短信息傳送給后臺主站,實現(xiàn)多臺配電變壓器遠程終端組網(wǎng)運行?

1配電變壓器遠程終端的設(shè)計
    配電變壓器遠程終端包括6個功能單元電路:N80C196KB單片機存儲器擴展電路?遙測電路?開關(guān)量輸入電路(遙信)?脈沖量輸入電路?遙控電路?通訊接口電路?這6個單元電路構(gòu)成整個遠程終端系統(tǒng)?

1.1N80C196KB單片機存儲器擴展電路
    該電路由單片機,程序存儲器,數(shù)據(jù)存儲器,地址鎖存器,地址譯碼器,系統(tǒng)時鐘組成?N80C196KB為16位單片機,系統(tǒng)所有操作都由其完成?因為N80C196KB內(nèi)部沒有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器,所以需要在單片機外部對存儲器進行擴展?

    程序存儲器D3選用EPROM27C256(32K)存放應(yīng)用程序和檢查程序,數(shù)據(jù)存儲器D4選用RAM61C256(32K)存放采集數(shù)據(jù),計算中間結(jié)果及設(shè)置參數(shù),地址鎖存器D2為單片機提供尋址地址?地址譯碼器D5確定了所有I/O口的地址?12MHz晶振為系統(tǒng)時鐘?這樣單片機尋址能力可達64KB空間,并且ROM?RAM統(tǒng)一編址?

1.2遙測電路
    該電路由單片機,地址譯碼器,2個輸入緩沖器,A/D轉(zhuǎn)換器,多路選擇開關(guān),5個采樣保持器,2個電壓互感器(TV),3個電流互感器(TA)組成?0~380V交流電壓和0~6A交流電流,經(jīng)TV和TA互感器變成0~5V的交流電壓經(jīng)采樣電阻分壓加到采樣/保持器的輸入端,進行采樣保持,然后經(jīng)過多路模擬開關(guān)對信號進行切換?把每路信號送到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端進行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的信號存放在輸入緩沖器中,單片機從緩沖器中讀取轉(zhuǎn)換值,再利用交流算法完成有關(guān)電力參數(shù)的計算?

    電網(wǎng)頻率的檢測是通過TV把0~380V正弦交流電壓變成0~5V的正弦交流電壓經(jīng)過電壓跟隨器及過零比較器進行過零比較,把正弦波形轉(zhuǎn)換成方波,單片機對方波進行采集計算出相應(yīng)的頻率值?[nextpage]

1.3遙信電路
    在配電變壓器遠程終端中,有8路遙信量(開關(guān)量)輸入,對變壓器斷電?缺相等事故信號及隔離開關(guān)開合信號進行顯示,并通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳送給后臺主站,使操作員及時發(fā)現(xiàn)變壓器故障及開關(guān)狀態(tài)?該電路由單片機?地址譯碼器?輸入緩沖器和光電耦合器及保護電路組成?

    外部開關(guān)狀態(tài)經(jīng)光電耦合器光電隔離后,把狀態(tài)反映到輸入緩沖器的輸入端,CPU對輸入緩沖器進行讀入操作,把狀態(tài)讀入CPU,完成遙信功能?

1.4遙控電路
    該電路由單片機?輸出鎖存器?電平轉(zhuǎn)換器?繼電器組成?TC35i通信模塊由GSM網(wǎng)絡(luò)接收到后臺主站下發(fā)的遙控命令后,首先通過RS-232標(biāo)準(zhǔn)總線向遠方終端發(fā)出遙控命令,CPU接到遙控命令后將與遙控合或跳繼電器相連的輸出鎖存器的相關(guān)位置轉(zhuǎn)成有效,此信號再經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動繼電器的信號,驅(qū)動合或跳繼電器動作,完成遙控功能?

1.5接口電路
    配電變壓器遠程終端有兩個通信接口,一個是RS-232?另一個是RS-485/RS-422,RS-232用于與GSM通信模塊進行通信,通過GSM網(wǎng)絡(luò)與后臺計算機交換數(shù)據(jù),RS-485/RS-422與智能電能表集抄器進行通信,采集每個用戶電能表中的電量數(shù),通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳給后臺主機,實現(xiàn)遠程抄表功能?

    RS-485/RS-422接口:由單片機?光電隔離器D8?D9(75LBC184)組成,收發(fā)信號通過光電隔離器后,由D8?D9進行發(fā)送和接收,當(dāng)選用RS-485方式時,D8完成收發(fā)功能?當(dāng)選用RS-422方式時,D8完成發(fā)送功能?D9完成接收功能?

    RS-232接口:由單片機?D10(82C50)?D11(MAX232)GSM模塊構(gòu)成?GSM通信模塊的異步通訊適配器的核心是TC35i,它是GSM無線雙頻調(diào)制解調(diào)器,主要是為語音傳輸?短消息發(fā)送提供無線接口?僅支持異步通信,且采用標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口,由于RS-232接口采用EIA電平邏輯,而N80C196KB單片機串行口采用TTL電平邏輯,所以GSM通信模塊與單片機通信時必須通過電平轉(zhuǎn)換,這種轉(zhuǎn)換通過D10(82C50)?D11(MAX232)來完成?

2主站監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計
    主站管理監(jiān)控系統(tǒng)負責(zé)對遠程終端設(shè)備的監(jiān)測?控制和管理,其主要功能包括:通信管理?遠程終端管理?臺區(qū)設(shè)備監(jiān)控三部分?

    通信管理模塊主要用于管理和后臺計算機相連的GSM通信設(shè)備,連接?斷開設(shè)備以及對收到的短信息進行管理等,該模塊包括通信參數(shù)設(shè)置?通信信息管理和其他信息管理?通信參數(shù)設(shè)置:設(shè)置和GSM通信設(shè)備相連的RS232端口通信參數(shù)?通信信息管理:查詢?刪除收到的原始通信短信息?其他信息管理:查詢?刪除收到的其它短信息?[nextpage]

    遠程終端管理模塊包括遠程終端設(shè)置?遙測參數(shù)設(shè)置?遙信遙控參數(shù)設(shè)置?定時傳送設(shè)置等?遠程終端設(shè)置:系統(tǒng)所管理的每個遠程終端設(shè)備都必須在此增加,該單元用于增加?修改或刪除遠程終端設(shè)備,設(shè)置的項目包括:設(shè)備編碼?設(shè)備名稱?規(guī)格型號?所在臺區(qū)?SIM卡號?報警卡號等?遙測參數(shù)設(shè)置:該單元的功能是設(shè)置遠程終端設(shè)備遙測參數(shù)的上限值?下限值?標(biāo)準(zhǔn)值;TV?TA變比系數(shù);電量脈沖系數(shù)和底數(shù)等?遙信遙控參數(shù)設(shè)置:系統(tǒng)有8個狀態(tài)量和2路遙控?該單元用于設(shè)置每個狀態(tài)量的類型和名稱,以及每路遙控對應(yīng)的開關(guān)項?定時傳送設(shè)置:遠程終端設(shè)備定時向主站上傳遙測?遙信或SOE數(shù)據(jù),該單元設(shè)置遠程終端設(shè)備向主站自動傳送數(shù)據(jù)的時間間隔和主站的電話號碼?

    臺區(qū)設(shè)備監(jiān)控模塊包括臺區(qū)設(shè)備監(jiān)控?事故/事件查詢?歷史數(shù)據(jù)查詢?設(shè)備遙控等?臺區(qū)設(shè)備監(jiān)控:該單元通過查看每個遠程終端設(shè)備上傳的最新遙測?遙信?SOE數(shù)據(jù),監(jiān)測臺區(qū)變壓器的運行狀況?若臺區(qū)設(shè)備發(fā)生事故或事件即遙信變位,遠程終端設(shè)備立即將事故或事件數(shù)據(jù)包發(fā)送到主站,主站以聲音報警?屏幕彈出事故窗口顯示的方式進行報警,并同時將事故信息以短信息的方式發(fā)送到有關(guān)人員的手機中;另外若發(fā)生某些遙測值越線,主站也以同樣的方式報警?事故/事件查詢:該單元主要查詢歷史的事故?事件?遙測值越線等數(shù)據(jù)?歷史數(shù)據(jù)查詢:主要查詢遙測?遙信數(shù)據(jù)?“臺區(qū)設(shè)備監(jiān)控”顯示的是最新數(shù)據(jù);“歷史數(shù)據(jù)查詢”顯示的是所有接收到數(shù)據(jù),可根據(jù)日期范圍和臺區(qū)設(shè)備進行組合查詢?設(shè)備遙控:遙控操作用于控制遠程臺區(qū)斷路器的分?合,實現(xiàn)遠程遙控操作?系統(tǒng)提供了2路遙控功能,一路用于電容器的投切?一路用于斷路器的分?合,本單元的功能就是下發(fā)遙控命令?