基于GPRS的配變監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　4 配電變壓器監(jiān)控終端硬件組成及原理

　　監(jiān)控終端是系統(tǒng)的核心部件，其主要作用有：

　?。?）過(guò)流保護(hù)：實(shí)現(xiàn)了對(duì)配變的過(guò)流保護(hù)，保證了供電的可靠性；

　　（2）遠(yuǎn)程通信：實(shí)現(xiàn)終端的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸；

　　（3）采集模擬量：實(shí)現(xiàn)采集三相電壓和三相電流；

　?。?）抄表：抄取電子電度表的電度示值．

　　配電監(jiān)控終端是由ARM 處理器、鐵電存儲(chǔ)器、跳閘合閘繼電器、抄表RS485 模塊、按 鍵、顯示模塊、電能AD 芯片ATT7022B、GPRS 模塊以及抄表RS485 模塊組成．其方框圖如圖 2 所示．

　　圖2：配變終端原理框

　　ARM 處理器通過(guò)SPI 接口讀取ATT7022B 內(nèi)部的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，將所取得的數(shù)據(jù)和通 過(guò)RS485 模塊讀取的電度表的電度示值存入鐵電存儲(chǔ)器，并每隔一段時(shí)間由GPRS 模塊把數(shù) 據(jù)發(fā)送到主站服務(wù)器．ARM 處理器通過(guò)AD 的數(shù)據(jù)判斷是否過(guò)流保護(hù)產(chǎn)生跳合閘信號(hào)保護(hù)配 電變壓器，并將報(bào)警通過(guò)GPRS 模塊發(fā)送主站．

　　4.1 CPU 模塊

　　CPU 是終端的核心部分，采用的是ST 公司的STR710 處理器具有ARM7 內(nèi)核，ARM7 處理器 具有低功耗的32 位RISC 處理器，支持16 位壓縮指令集Thumb，具有嵌入式ICE－RT 邏輯， 調(diào)試開(kāi)發(fā)方便．STR710 處理器具有豐富的外設(shè)以及I/O 接口，內(nèi)部具有大容量的程序存儲(chǔ) 器FLASH 和RAM,功能強(qiáng)大的ARM 處理器可以處理許多復(fù)雜控制的應(yīng)用場(chǎng)合，由于其豐富的 外設(shè)和眾多的I/O 口可以簡(jiǎn)化許多外設(shè)，降低成本，具有低成本、低功耗和高性能等優(yōu)點(diǎn)．因 此STR710 可以處理數(shù)據(jù)的采集以及分析數(shù)據(jù)，還要進(jìn)行通訊以及其它工作的控制和協(xié)調(diào)．

　　4.2 AD 模塊

　　AD 模塊采用以電能AD 芯片ATT7022B 為基礎(chǔ)的采樣模塊．ATT7022B 是一款具有高可靠性、 高精度、高穩(wěn)定性的三相基波/諧波電能計(jì)量芯片，在1000:1 的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)功率測(cè)量精度優(yōu) 于0.1%，電流和電壓的有效值測(cè)量精度優(yōu)于0.5％．ATT7022B 可以單獨(dú)計(jì)量基波電能，消 除諧波對(duì)電能計(jì)量的負(fù)面影響，為電力部門(mén)公平計(jì)費(fèi)提供參考依據(jù)．其內(nèi)部集成7 通道的 16 位高精度ADC 和24 位高速DSP，第七路ADC 可用于防竊電，片上集成有溫度傳感器，通 過(guò)SPI 通訊接口輸出三相多功能電表所需的各項(xiàng)電能參數(shù)．ATT7022B 可以同時(shí)給出總有功/ 無(wú)功電能、基波有功/無(wú)功電能、諧波有功/無(wú)功電能、視在電能等參數(shù)．電壓采集方式以電 壓傳感器，電流采集方式以電流傳感器．

　　4.3 抄表485 模塊

　　STR710 處理器本身外設(shè)的串口與MAX3485 連接轉(zhuǎn)為485 通訊，通過(guò)485 通訊與電度表 相接讀出符合DL/T645 多功能電能表通信規(guī)約電度表的電度示值．

　　4.4 數(shù)據(jù)保存

　　使用鐵電存儲(chǔ)器FM3164 來(lái)保存各種數(shù)據(jù)，防止這些數(shù)據(jù)掉電丟失．這些數(shù)據(jù)包含終端 采集的數(shù)據(jù)、主站的IP 地址、校表精度參數(shù)以及其他參數(shù)的設(shè)置．鐵電存儲(chǔ)器也可以保證 掉電時(shí)終端時(shí)鐘運(yùn)行．STR710 處理器利用IIC 總線連接FM3164．

　　4.5 GPRS 模塊

　　GPRS 模塊是基于配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，終端穩(wěn)定的傳輸對(duì)于系統(tǒng)正常 的運(yùn)行有至關(guān)重要的作用．其工作時(shí)間要大于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的99%，工作溫度在-15 度－60 度范圍．

　　配電變壓器監(jiān)控終端ARM 處理器外設(shè)中232 接口作為處理器與GPRS 模塊通信接口，GPRS 無(wú)線通訊模塊采用SIMCOM 公司的ITM-100 增強(qiáng)型．該模塊內(nèi)置TCP/IP 協(xié)議棧，支持CMNET 接入，CPU 對(duì)GPRS 模塊控制采用AT 指令集，利用AT 指令集將數(shù)據(jù)以TCP 協(xié)議形式發(fā)到主 站上．在實(shí)際運(yùn)行中為了保證數(shù)據(jù)的可靠性采取了補(bǔ)測(cè)和重發(fā)機(jī)制．

　　5、配電管理系統(tǒng)主站軟件和終端軟件

　　配電主站軟件主要提供以下功能:

　　（1）運(yùn)行曲線：每天三相96 點(diǎn)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、電度 等的曲線圖；