該文介紹了配電變壓器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及工作原理,包括現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程終端的數(shù)據(jù)采集?運(yùn)算?處理?遠(yuǎn)程傳輸和后臺(tái)監(jiān)控等幾個(gè)方面,并以硬件框圖和軟件框圖的方式描述整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程?

    在配電變壓器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中,遠(yuǎn)程終端通過(guò)對(duì)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(jì)算出低壓側(cè)的線電壓?三相電流?有功功率?無(wú)功功率?功率因數(shù)?頻率,并能計(jì)算有功電量?無(wú)功電量?測(cè)量變壓器溫度;四路脈沖計(jì)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(wú)功脈沖電能表的脈沖數(shù),由脈沖數(shù)測(cè)量出電量;八路遙信量,可檢測(cè)配電變壓器各種事故和開(kāi)關(guān)變位;二路遙控,可對(duì)變壓器的開(kāi)關(guān)和電容器進(jìn)行遠(yuǎn)方控制;配有RS-485接口同智能電能表集抄器進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表;并將所有遙測(cè)數(shù)據(jù)由RS-232接口與TC35i進(jìn)行通信,通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)以短信息傳送給后臺(tái)主站,實(shí)現(xiàn)多臺(tái)配電變壓器遠(yuǎn)程終端組網(wǎng)運(yùn)行?

1配電變壓器遠(yuǎn)程終端的設(shè)計(jì)
    配電變壓器遠(yuǎn)程終端包括6個(gè)功能單元電路:N80C196KB單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路?遙測(cè)電路?開(kāi)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(gè)單元電路構(gòu)成整個(gè)遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)?

1.1N80C196KB單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路
    該電路由單片機(jī),程序存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,地址鎖存器,地址譯碼器,系統(tǒng)時(shí)鐘組成?N80C196KB為16位單片機(jī),系統(tǒng)所有操作都由其完成?因?yàn)镹80C196KB內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,所以需要在單片機(jī)外部對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展?

    程序存儲(chǔ)器D3選用EPROM27C256(32K)存放應(yīng)用程序和檢查程序,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器D4選用RAM61C256(32K)存放采集數(shù)據(jù),計(jì)算中間結(jié)果及設(shè)置參數(shù),地址鎖存器D2為單片機(jī)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(shí)鐘?這樣單片機(jī)尋址能力可達(dá)64KB空間,并且ROM?RAM統(tǒng)一編址?

1.2遙測(cè)電路
    該電路由單片機(jī),地址譯碼器,2個(gè)輸入緩沖器,A/D轉(zhuǎn)換器,多路選擇開(kāi)關(guān),5個(gè)采樣保持器,2個(gè)電壓互感器(TV),3個(gè)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(jìn)行采樣保持,然后經(jīng)過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行切換?把每路信號(hào)送到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的信號(hào)存放在輸入緩沖器中,單片機(jī)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(jì)算?

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

1.3遙信電路
    在配電變壓器遠(yuǎn)程終端中,有8路遙信量(開(kāi)關(guān)量)輸入,對(duì)變壓器斷電?缺相等事故信號(hào)及隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合信號(hào)進(jìn)行顯示,并通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)傳送給后臺(tái)主站,使操作員及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器故障及開(kāi)關(guān)狀態(tài)?該電路由單片機(jī)?地址譯碼器?輸入緩沖器和光電耦合器及保護(hù)電路組成?

    外部開(kāi)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(duì)輸入緩沖器進(jìn)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(jī)?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(tái)主站下發(fā)的遙控命令后,首先通過(guò)RS-232標(biāo)準(zhǔn)總線向遠(yuǎn)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(hào)再經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)繼電器的信號(hào),驅(qū)動(dòng)合或跳繼電器動(dòng)作,完成遙控功能?

1.5接口電路
    配電變壓器遠(yuǎn)程終端有兩個(gè)通信接口,一個(gè)是RS-232?另一個(gè)是RS-485/RS-422,RS-232用于與GSM通信模塊進(jìn)行通信,通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù),RS-485/RS-422與智能電能表集抄器進(jìn)行通信,采集每個(gè)用戶(hù)電能表中的電量數(shù),通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)傳給后臺(tái)主機(jī),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能?

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

    RS-232接口:由單片機(jī)?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(wú)線雙頻調(diào)制解調(diào)器,主要是為語(yǔ)音傳輸?短消息發(fā)送提供無(wú)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(jī)串行口采用TTL電平邏輯,所以GSM通信模塊與單片機(jī)通信時(shí)必須通過(guò)電平轉(zhuǎn)換,這種轉(zhuǎn)換通過(guò)D10(82C50)?D11(MAX232)來(lái)完成?

2主站監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
    主站管理監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)遠(yuǎn)程終端設(shè)備的監(jiān)測(cè)?控制和管理,其主要功能包括:通信管理?遠(yuǎn)程終端管理?臺(tái)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(tái)計(jì)算機(jī)相連的GSM通信設(shè)備,連接?斷開(kāi)設(shè)備以及對(duì)收到的短信息進(jìn)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(xún)?刪除收到的原始通信短信息?其他信息管理:查詢(xún)?刪除收到的其它短信息?[nextpage]

    遠(yuǎn)程終端管理模塊包括遠(yuǎn)程終端設(shè)置?遙測(cè)參數(shù)設(shè)置?遙信遙控參數(shù)設(shè)置?定時(shí)傳送設(shè)置等?遠(yuǎn)程終端設(shè)置:系統(tǒng)所管理的每個(gè)遠(yuǎn)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(yuǎn)程終端設(shè)備,設(shè)置的項(xiàng)目包括:設(shè)備編碼?設(shè)備名稱(chēng)?規(guī)格型號(hào)?所在臺(tái)區(qū)?SIM卡號(hào)?報(bào)警卡號(hào)等?遙測(cè)參數(shù)設(shè)置:該單元的功能是設(shè)置遠(yuǎn)程終端設(shè)備遙測(cè)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(gè)狀態(tài)量和2路遙控?該單元用于設(shè)置每個(gè)狀態(tài)量的類(lèi)型和名稱(chēng),以及每路遙控對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)項(xiàng)?定時(shí)傳送設(shè)置:遠(yuǎn)程終端設(shè)備定時(shí)向主站上傳遙測(cè)?遙信或SOE數(shù)據(jù),該單元設(shè)置遠(yuǎn)程終端設(shè)備向主站自動(dòng)傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔和主站的電話號(hào)碼?

    臺(tái)區(qū)設(shè)備監(jiān)控模塊包括臺(tái)區(qū)設(shè)備監(jiān)控?事故/事件查詢(xún)?歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)?設(shè)備遙控等?臺(tái)區(qū)設(shè)備監(jiān)控:該單元通過(guò)查看每個(gè)遠(yuǎn)程終端設(shè)備上傳的最新遙測(cè)?遙信?SOE數(shù)據(jù),監(jiān)測(cè)臺(tái)區(qū)變壓器的運(yùn)行狀況?若臺(tái)區(qū)設(shè)備發(fā)生事故或事件即遙信變位,遠(yuǎn)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(bào)警?屏幕彈出事故窗口顯示的方式進(jìn)行報(bào)警,并同時(shí)將事故信息以短信息的方式發(fā)送到有關(guān)人員的手機(jī)中;另外若發(fā)生某些遙測(cè)值越線,主站也以同樣的方式報(bào)警?事故/事件查詢(xún):該單元主要查詢(xún)歷史的事故?事件?遙測(cè)值越線等數(shù)據(jù)?歷史數(shù)據(jù)查詢(xún):主要查詢(xún)遙測(cè)?遙信數(shù)據(jù)?“臺(tái)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(xún)”顯示的是所有接收到數(shù)據(jù),可根據(jù)日期范圍和臺(tái)區(qū)設(shè)備進(jìn)行組合查詢(xún)?設(shè)備遙控:遙控操作用于控制遠(yuǎn)程臺(tái)區(qū)斷路器的分?合,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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?