基于GPRS的柱上式無功補(bǔ)償裝置通信模塊設(shè)計(jì)

龔康 徐志高 王雅銘

摘 要：為響應(yīng)和支持配電網(wǎng)智能化的深入建設(shè)，保證配電網(wǎng)運(yùn)行安全，研究和開發(fā)適用于頻繁自動投切的無功補(bǔ)償裝置迫在眉睫。柱上無功補(bǔ)償具有補(bǔ)償效率高、投資小、回收快，便于管理和維護(hù)及檢修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的關(guān)注。本文設(shè)計(jì)了一種基于GPRS的柱上式無功補(bǔ)償裝置通信模塊，該通信方式能夠很好地滿足柱上式無功補(bǔ)償裝置分布偏遠(yuǎn)、投切頻繁等特點(diǎn)所帶來的要求。

關(guān)鍵詞：通信；GPRS；無功補(bǔ)償

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.094

0 引言

柱上式無功補(bǔ)償裝置的安裝位置一般為10kV線路，位置比較偏遠(yuǎn)，工作人員不可能時時刻刻到現(xiàn)場巡視裝置的工作情況[1]，因此，必須要為裝置配備無線通信的功能，實(shí)現(xiàn)柱上式無功補(bǔ)償裝置與主站之間通信，即實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償裝置自動化運(yùn)作。主站只有實(shí)時了解線路運(yùn)行的狀況，讀取、分析現(xiàn)場實(shí)時采集的數(shù)據(jù)以及裝置所發(fā)出的警告信號，才能夠做出遠(yuǎn)程判斷，控制裝置的投切、或者對裝置的定值參數(shù)進(jìn)行校正、修改等。

1 基于GPRS的通信模塊

采用GPRS通信，實(shí)現(xiàn)無線通信，是裝置解決上述問題的較好選擇，中國移動公司提供的GPRS通信服務(wù)，其信息覆蓋面廣、性能穩(wěn)定、實(shí)時性突出，非常適合用于戶外柱上式無功補(bǔ)償裝置與主站之間進(jìn)行信息的交流。

GPRS通過移動通信系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，具有以下優(yōu)點(diǎn)[2-3]：

（1）具有較高的傳輸速率，且其數(shù)據(jù)按照分組分批的方式進(jìn)行發(fā)送，能夠達(dá)到56～115Kbps。

（2）分組交換技術(shù)在GPRS中的使用，優(yōu)化了用戶接入網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)隨時接入網(wǎng)絡(luò)，可以使用戶隨時保持在線的狀態(tài)，不間斷為用戶提供服務(wù)。

（3）中國移動公司所經(jīng)營的GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，即使在有些偏遠(yuǎn)的山區(qū)也在服務(wù)區(qū)范圍內(nèi)，因此其信號在各種環(huán)境下都可以方便使用，特別適用于柱上式無功補(bǔ)償設(shè)備這種安裝位置一般比較偏僻的設(shè)備。

（4）GPRS可以采用流量計(jì)費(fèi)的方式，由于柱上式無功補(bǔ)償裝置與主站之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小且實(shí)時性高，因此若是采用該計(jì)費(fèi)方式，其價格會比較優(yōu)惠。

（5）GPRS內(nèi)置特定的Internet應(yīng)用，可以非常靈活實(shí)現(xiàn)與接入Internet計(jì)算機(jī)之間的的數(shù)據(jù)通信。

（6）GPRS通信過程中，其數(shù)據(jù)采用加密設(shè)計(jì)，可以防止數(shù)據(jù)內(nèi)容的泄露。

由上可知，GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)成熟，綜合性能很好，技術(shù)優(yōu)點(diǎn)突出，因此其可作為柱上無功補(bǔ)償設(shè)備與主站之間無線通信很好的選擇。

2 通信模塊硬件設(shè)計(jì)

本文采用的GPRS無線通信模塊為上海移遠(yuǎn)通信技術(shù)有限公司生產(chǎn)的M72-D模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。該模塊是一款能夠?qū)崿F(xiàn)兩段頻的GSM/GPRS的無線模塊，其性能穩(wěn)定，其工作頻段為GSM900MHz和DCS1800MHz。其能夠很好支持GPRS數(shù)據(jù)傳輸。M72-D模塊使用的是TCP/UP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，當(dāng)然，其也支持FTP、PPP、HTTP等數(shù)據(jù)協(xié)議等。M72-D模塊在睡眠模式下，其工作電流達(dá)到驚人的1.3mA，具有很好的節(jié)能效果，其采用的低功耗技術(shù)使其在能耗方面的優(yōu)點(diǎn)很突出。該模塊工作的電壓范圍為3.3V～4.6V之間，但是其典型的供電電壓為4V，因此在GPRS通信模塊的設(shè)計(jì)中，其供電電壓設(shè)定為4V。

遠(yuǎn)程無線通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。裝置中電壓互感器和電流互感器將10kV線路上的電壓信號和電流信號變換為標(biāo)準(zhǔn)的100V電壓和5A電流，之后對信號進(jìn)行濾波和縮小后進(jìn)行A/D變換，CPU中數(shù)據(jù)采集模塊完成數(shù)據(jù)量的采集，并且計(jì)算模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，加些來信息處理模塊對所得到的數(shù)據(jù)加密處理、壓縮整合后傳送到GPRS模塊。通過移動公司提供的GPRS通信網(wǎng)絡(luò)將加密數(shù)據(jù)包發(fā)送給主站，主站對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密處理后再次在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，在后臺主站上就可以登錄賬戶進(jìn)行數(shù)據(jù)查看。在一般情況下，若主站需要對柱上式無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行操作，則先將指令進(jìn)行加密處理，之后同樣通過GPRS通信將加密處理后的數(shù)據(jù)傳送給無功補(bǔ)償裝置，裝置對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密后得到相應(yīng)的控制操作指令，進(jìn)行動作。通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)柱上式無功補(bǔ)償裝置與主站之間的遠(yuǎn)程通信，且該該過程數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，保證了數(shù)據(jù)的安全。

3 結(jié)論

柱上式無功補(bǔ)償裝置一般分布偏遠(yuǎn)，且需頻繁投切，設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)可靠的通訊方式是其穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。本文設(shè)計(jì)的基于GPRS的通信方式具有信號覆蓋廣、運(yùn)行穩(wěn)定、資費(fèi)便宜的特點(diǎn)，能夠很好的完成柱上式無功補(bǔ)償裝置和主站之間的通信任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郅建杰.戶外柱上高壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置[J].電力設(shè)備，2006（09）：44-47.

[2]董謹(jǐn).淺析GPRS技術(shù)在電力數(shù)據(jù)采集終端的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（17）：131.

[3]張成偉，杜旭，楊宗凱.基于MiniGUI和嵌入式Linux的GSM/GPRS無線通信模塊[J].計(jì)算機(jī)工程，2004（21）：173-175.