基于GPRS+交流采樣小型RTU的配電變壓器物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方案

1、前 言隨著無線通訊技術(shù)和測(cè)控技術(shù)的飛速發(fā)展，基于GPRS+交流采樣RTU來實(shí)現(xiàn)配電變壓器監(jiān)控，越來越成為一種趨勢(shì)。配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)是一種SCADA系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集監(jiān)視和控制系統(tǒng)。分為三個(gè)部分組成：監(jiān)控中心、通訊、終端。監(jiān)控中心硬件采用工控機(jī)，軟件平臺(tái)采用最新的組態(tài)軟件技術(shù)，基于B/S模式，可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行瀏覽。監(jiān)測(cè)中心軟件為用戶提供一個(gè)可視化的監(jiān)測(cè)界面。該監(jiān)測(cè)界面讓用戶直觀、方便、快捷地了解變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。通過此界面，用戶可以及時(shí)了解各變壓的工作狀況，并具有聲光報(bào)警等功能。同時(shí)，用戶通過查詢歷史數(shù)據(jù)庫，可以調(diào)出變壓器的歷史運(yùn)行狀態(tài)曲線，從而預(yù)測(cè)變壓器的負(fù)荷情況，并完成上位機(jī)相應(yīng)的數(shù)據(jù)

2、管理功能。通訊選用GPRS，利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供的無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)SCADA，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的一個(gè)重要發(fā)展方向。由于GSM網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)已經(jīng)成熟，覆蓋面又廣，利用GSM無線通信方式來實(shí)現(xiàn)變壓器參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，無疑是對(duì)現(xiàn)有資源的最大利用。最重要的是GSM網(wǎng)絡(luò)是由移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商投控系統(tǒng)，可以節(jié)省數(shù)以千億計(jì)的導(dǎo)線材料及人工費(fèi)用，達(dá)到環(huán)保、節(jié)能、資源最大共享的目的，而且免除了網(wǎng)絡(luò)的日常修改和維護(hù)工作，最大限度地節(jié)省了投資。無論何時(shí)何地，只要有一部電腦和可以上網(wǎng)的電話線就能實(shí)現(xiàn)對(duì)各地變壓器進(jìn)行監(jiān)控。和有線方式比較起來，成本低，易安裝、易維護(hù)，可靠性高。RTU采用工業(yè)級(jí)RTU，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的工作狀況，包括變

3、壓器的三相電壓、三相電流、三相功率(負(fù)荷)、三相無功功率、三相不平衡電流、功率因數(shù)、諧波、脈沖表的電度、變壓器的溫度等，通過變壓器的工作狀況，可以進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)進(jìn)行故障排除，減少停電時(shí)間，減少經(jīng)濟(jì)損失和降低對(duì)用戶造成的不便，提高供電的質(zhì)量。 1 主要特點(diǎn)（1）管控一體化的軟件強(qiáng)大的Web功能和Internet/Intranet瀏覽器技術(shù)，直接支持多文檔。WWW功能全部用VC+實(shí)現(xiàn)，因此當(dāng)在Internet上遠(yuǎn)程訪問監(jiān)控畫面時(shí)，具有更好的實(shí)時(shí)性。同時(shí)易于使用ASP等快速開發(fā)工具構(gòu)建B/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可以直接訪問單窗口。國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架，支持B/S和C/

4、S訪問方式，支持多層次網(wǎng)絡(luò)冗余及故障切換。提供多重冗余結(jié)構(gòu)，支持IO設(shè)備冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余、數(shù)據(jù)庫冗余等；在基于PC控制的“軟PLC”套件得到大量應(yīng)用的基礎(chǔ)上， 控制策略生成器更加完善和符合現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn),輕松的基于PC構(gòu)建復(fù)雜控制系統(tǒng)；設(shè)備通訊和力控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)支持GPRS、CDMA等移動(dòng)通訊功能；GSM手機(jī)短信報(bào)警管理系統(tǒng)方便管理報(bào)警信息；重新設(shè)計(jì)的加密系統(tǒng)，支持工程加密；（2） HMI新特點(diǎn)重新設(shè)計(jì)的HMI開發(fā)系統(tǒng),更多的組件和控件來方便您構(gòu)成強(qiáng)大的系統(tǒng)；豐富的函數(shù)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序使您集成更容易；增強(qiáng)的過渡色與漸進(jìn)色功能，從根本上解決了很多同類軟件在過多使用過渡色、漸進(jìn)色時(shí)，嚴(yán)重影響畫面刷新速度和系統(tǒng)運(yùn)

5、行效率的問題；優(yōu)化設(shè)計(jì)的工具箱和調(diào)色板，在顏色選擇時(shí)更直觀、方便；開發(fā)更靈活,更多的矢量子圖，制作工程畫面更快捷。提供面向?qū)ο缶幊谭绞?，?nèi)置間接變量、中間變量、數(shù)據(jù)庫變量，支持自定義函數(shù),支持大畫面和自定義菜單，方便您構(gòu)造強(qiáng)大的企業(yè)級(jí)運(yùn)行系統(tǒng),腳本類型和觸發(fā)方式多樣，支持?jǐn)?shù)組運(yùn)算和循環(huán)。（3）開放性直接EXCEL已VBA的方式訪問數(shù)據(jù)庫；符合工程規(guī)范的設(shè)計(jì)：更多的功能組件是為了滿足工程技術(shù)人員的需要而設(shè)計(jì)的，足夠的靈活性保證了它具有廣泛的適應(yīng)性；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)組件靈活方便，OPC技術(shù)直接支持時(shí)間戳和質(zhì)量戳；多國(guó)語言版本保證了您的項(xiàng)目的拓展（4）開發(fā)系統(tǒng)力控®提供了一個(gè)高度集成化、可視化的開

6、發(fā)環(huán)境。極為友好的界面風(fēng)格使您“上手”非常容易。* 圖庫集成化的開發(fā)環(huán)境、增強(qiáng)的圖形功能，豐富的圖形元素及超級(jí)子圖精靈圖庫集，提供子圖精靈開發(fā)工具，用戶可以方便地生成自己的圖庫；力控®優(yōu)化設(shè)計(jì)的圖庫，提供了豐富的子圖和“子圖精靈”，任意拖拽不變形，使您的工程畫面精益求精。* 內(nèi)部組件 視頻組件：進(jìn)行視頻的捕捉和回放； 溫控曲線組件：可以進(jìn)行溫度的自動(dòng)升溫和保溫控制； 瀏覽器組件：可以作為標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器客戶端； 標(biāo)準(zhǔn)WINDOWS組件：支持標(biāo)準(zhǔn)的文本框、單選框、列表框等組件； 增強(qiáng)的報(bào)警組件：集成的報(bào)警管理和查詢； XY曲線組件：可以自由的進(jìn)行曲線分析和查詢； 幻燈片組件：靈活的幻燈片播

7、放，可進(jìn)行自由控制； 自由曲線組件：方便的繪制各種曲線和動(dòng)畫連接； 萬能報(bào)表組件：類EXCEL的報(bào)表工具，方便您完成管理報(bào)表； 立體棒圖組件：直方圖的分析工具； 歷史追憶組件：可以追憶帶毫秒標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，方便事故查詢； 手機(jī)短信組件：簡(jiǎn)單的手機(jī)短信發(fā)送組件* 報(bào)表組件：歷史報(bào)表:方便快速的歷史報(bào)表生成工具，能進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)的生成，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間范圍、間隔、起始時(shí)間可進(jìn)行任意指定，并可以根據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間進(jìn)行查詢歷史數(shù)據(jù)，組態(tài)時(shí)在力控的繪畫菜單內(nèi)進(jìn)行歷史報(bào)表的選取。內(nèi)嵌多功能報(bào)表：靈活的報(bào)表生成方式，可以任意設(shè)置報(bào)表格式，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印等。既可以制作實(shí)時(shí)報(bào)表，

8、也可以制作歷史報(bào)表。可以在報(bào)表上同時(shí)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和任意時(shí)刻的歷史數(shù)據(jù)，并加以統(tǒng)計(jì)處理，例如取行平均、列平均，統(tǒng)計(jì)出最大最小值。內(nèi)嵌多功能報(bào)表提供了相應(yīng)的報(bào)表函數(shù)，可以制作各種報(bào)表模板，實(shí)現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作，組態(tài)時(shí) 在力控的子圖內(nèi)。內(nèi)置數(shù)據(jù)表：內(nèi)置數(shù)據(jù)表是力控開發(fā)人員總結(jié)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)開發(fā)出的內(nèi)置實(shí)時(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)表，利用報(bào)表模板可以將力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的變量和報(bào)表字段進(jìn)行任意綁定，可以對(duì)任意的數(shù)據(jù)進(jìn)行插入、刪除、遍歷、存盤，內(nèi)置的報(bào)表過濾器可以任意設(shè)定不同情況下的查詢條件，根據(jù)查詢條件對(duì)所查出的記錄進(jìn)行選取來參與數(shù)據(jù)處理。動(dòng)作腳本動(dòng)作腳本類型和觸發(fā)方式多樣，具備自定義函數(shù)功能，支持?jǐn)?shù)組運(yùn)算和循環(huán)

9、控制。內(nèi)置多種打印函數(shù)，可根據(jù)畫面的大小進(jìn)行任意設(shè)置打印范圍。自定義運(yùn)行菜單力控®支持用戶自定義菜單，其中包括窗口彈出式菜單和定義在各個(gè)圖形對(duì)象上的右鍵菜單。配合腳本程序與自定義菜單，可以實(shí)現(xiàn)更為靈活與復(fù)雜的人機(jī)交互過程。系統(tǒng)安全性力控®提供了完備的安全保護(hù)機(jī)制，以保證生產(chǎn)過程的安全可靠。力控®的用戶管理將用戶分為操作工、班長(zhǎng)、工程師、系統(tǒng)管理員等多個(gè)級(jí)別，并可根據(jù)級(jí)別限制對(duì)重要工藝參數(shù)的修改，以有效避免生產(chǎn)過程中的誤操作。報(bào)警和事件記錄力控®在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)記錄系統(tǒng)狀態(tài)變化、操作過程等重要事件。一旦發(fā)生事故，可就此作為分析事故原因的依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)事故追憶，提

10、供 基礎(chǔ)資料。（5）分布式網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)力控®是真正的分（）（）式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在工程項(xiàng)目中用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，靈活地構(gòu)建符合要求的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)力控節(jié)點(diǎn)可以構(gòu)建B/S和C/S等方式。網(wǎng)絡(luò)冗余力控®支持多層次網(wǎng)絡(luò)冗余，支持報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘的同步。在雙機(jī)冗余基礎(chǔ)上，其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)跟蹤冗余主/從機(jī)的切換。各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅可以監(jiān)視，還能夠進(jìn)行控制。開放方式軟件為開放式體系結(jié)構(gòu)，全面支持DDE、OPC、ODBC/SQL、ActiveX、DNA標(biāo)準(zhǔn)。以O(shè)LE、COM/DCOM、動(dòng)態(tài)鏈接庫等多種形式提供外部訪問接口，便于用戶利用各種常用開發(fā)工具（如：VC+、VB等）進(jìn)行深層的

11、二次開發(fā)。多國(guó)語言支持力控®同時(shí)具有英文版、繁體、簡(jiǎn)體中文版，在蘇丹、埃及、馬來西亞、孟加拉國(guó)、緬甸都有力控?軟件的應(yīng)用實(shí)例。力控®將加速國(guó)際化進(jìn)程，適應(yīng)入世的要求。（6）區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)處理：力控監(jiān)控組態(tài)軟件內(nèi)置區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫，區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫內(nèi)置多種功能塊，來完成數(shù)據(jù)處理，可實(shí)現(xiàn)累計(jì)、統(tǒng)計(jì)、控制、線形化、PID控制、各種運(yùn)算等多種功能。區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警檢查、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等功能。數(shù)據(jù)庫對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)按區(qū)域、單元、子單元管理，分為6層結(jié)構(gòu)，方便數(shù)據(jù)的管理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為可組態(tài)的“活結(jié)構(gòu)”，用戶可根據(jù)實(shí)際需要自定義自己的各類數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，方便對(duì)數(shù)據(jù)的管理和查找。力控&

12、#174;數(shù)據(jù)庫具備真正意義上的分布式特征。力控®的HMI（人機(jī)界面）部分與數(shù)據(jù)庫部分可以分別運(yùn)行在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，任意一臺(tái)操作站上的HMI都可以訪問任意一臺(tái)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫。運(yùn)行于不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫還可以互相訪問。真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布處理，界面的集中監(jiān)控與管理。豐富的數(shù)據(jù)庫組件：ODBC雙向轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)組件：可以和各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫通過ODBC驅(qū)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)向關(guān)系數(shù)據(jù)庫的雙向轉(zhuǎn)儲(chǔ)；GSM短信管理組件：完善的報(bào)警短信管理，生產(chǎn)出現(xiàn)問題的時(shí)候，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息及時(shí)的發(fā)送到管理者的手機(jī)上； PORT SERVER數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)組件:支持網(wǎng)絡(luò)其它的節(jié)點(diǎn)通過串口、網(wǎng)絡(luò)、MODEM、GPRS

13、、CDMA等方式的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問；NETSERVER組件：專用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器組件，構(gòu)成分布式應(yīng)用的核心DBCOM控件：標(biāo)準(zhǔn)的Activex控件，允許第三方開發(fā)工具來訪問實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，支持C/S網(wǎng)絡(luò)訪問。SoftPLC組件：控制策略生成器構(gòu)筑PC控制的靈魂； OPC/DDE SERVER：標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，第三方軟件可通過DDE和OPC標(biāo)準(zhǔn)來遍歷數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的各種實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。4.GPRS DTU介紹Saro3130P GPRS DTU是一款基于移動(dòng)2.5G GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、內(nèi)嵌TCP/UDP協(xié)議及功能強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸終端。采用Siemens MC35i工業(yè)級(jí)通訊模塊，工業(yè)規(guī)格設(shè)計(jì)。

14、提供RS232/RS485/RS422等標(biāo)準(zhǔn)串行接口，直接與PLC、RTU、FTU、TTU等采集設(shè)備透明連接。實(shí)現(xiàn)GPRS遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸功能。 5.STC-2 RTU介紹（1）STC-2功能示意： （2） STC-2功能簡(jiǎn)介：測(cè)量變壓器三相電壓、三相電流、三相有功功率、三相無功功率、三相總有功功率、三相總無功功率、頻率、功率因數(shù)、1-31次諧波(STC-2XB有此功能)、積分電度、三相不平衡電流等，數(shù)據(jù)刷新速度快，電壓、電流輸入均隔離，精度0.5% 以內(nèi) 2路直流模擬量輸入(0-20mA或0-5V)，可通過溫度變送器測(cè)量變壓器精度 3路開關(guān)量繼電器隔離輸出(觸點(diǎn)容量250VAC 5A、30VDC 5A)，可以作為遙控、跳閘或者告警 6路開關(guān)量光電隔離輸入，可兼作脈沖輸入(測(cè)量電度表輸出脈沖)，帶SOE(事件記錄)功能 隔離的兩路485或232， MODBUS RTU通訊協(xié)議 貼片安裝，無外部總線，較高的EMC性能 卡式導(dǎo)軌或螺絲固定 工作溫度：-20到70 EMC測(cè)試能達(dá)到IV級(jí)本系統(tǒng)由國(guó)內(nèi)知名廠商的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品組成，采用開放式的協(xié)議MODBUS，應(yīng)用在許多類似的SCADA系統(tǒng)，具有可靠性高、綜合性價(jià)比