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1、本 科 毕 业 论 文 论文题目：基于GPRS的电力远动通道监控系统硬件设计摘 要GPRS是通用分组无线服务技术General Packet Radio Service的简称,它是GSM移动用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。在GPRS系统中采用的就是分组通信技术,用户在数据通信过程并不固定占用无线信道,因此对信道资源能够更合理地应用。 故应用GPRS系统设计一款电力远动通道监控系统可也有效提高日常应用效率。当电力远动通道发生故障时,一般很难及时有效地指出发生故障的位置并加以处理,这就要求对电力远动通道进行实时监控,以保证电力调度的正常进行目前,电力远动通道监控系统的结构大
2、致分为下位机、上位机和通信信道三部分文献中的通信信道采用的是有线方式,这种系统结构简单、实用性强,但是利用有线方式传输数据受覆盖围限制,而且遇到自然灾害,不能保证可靠的通信在此基础上,有人设计了基于GSM无线方式的监控系统,可以有效地避免由有线方式带来的问题但是GSM 通信的速率比较低,不能很好地满足监控的实时性要求GPRS具有传输速率高、实时在线、覆盖围广、按流量计费等特点,不仅可以满足远动通道监控系统的实时性要求,而且成本低、可靠性高因此,本文将设计基于GPRS电力远动通道监控系统硬件的设计关键词：单片机；电力监控系统；GPRSAbstractGPRS is General Packet
3、Radio Service technology , it is GSM mobile phone users available a mobile data services. GPRS is GSM continue. The system by the GPRS is grouping communications technology, users in data communication process does not occupy a radio channel, therefore fixed to channel resources can more reasonably
4、applications. So application of a power system design of GPRS dynamic channel monitoring system can far also effectively improve daily application efficiency. The documents of the communication channel, this system is cable way of simple structure, practical strong, but by data transmission using ca
5、ble way coverage limits, and meet natural disasters, cannot assure reliable communications. On this basis, some design based on GSM of wireless monitoring system, can effectively avoid problems caused by cable way. But the rate of GSM is lower, not good enough to meet the monitor real-time. GPRS has
6、 transmission rate high, real-time online, according to flow bestrow scope, etc, can not only charged far dynamic channel monitoring system meets real-time, and low cost, high reliability. Therefore, this article will design based on GPRS power far dynamic channel monitoring system hardware design.
7、Keywords: SCM; Power monitoring systems; GPRS 目 录前 言11 电力系统远动终端RTU系统31.1 系统逻辑拓扑结构31.2 信号测量模块41.3 通信主控模块42 GPRS的特点即在日常生活中的应用52.1 GPRS 概述52.2 GPRS 的技术特点62.3 GPRS系统的网络拓扑结构73 GPRS 电力远动通道监控系统的硬件系统73.1 单片机83.1.1 单片机简介83.1.2 单片机工作过程103.1.3 单片机的基本结构103.1.4 单片机应用113.2 系统总体结构的设计133.3 终端机的硬件设计143.4 GPRS无线模块14总
8、 结15参 考 文 献16致 17前 言 随着电网的不断发展,无人值守变电站的不断增多,电网运行对自动化控制的要求越来越高,因此提高远动通道的运行管理显得尤为重要。目前的远动通信网络的拓扑结构,主要还是采用星型结构的方式,电路的迂回转接较为困难,从而使电路的安全性保障有限,从长期的运行实际看,由于各专线延伸的长度长,转接环节较多,使得电路的故障点较多,为电路故障的及时排查,以及及时恢复电路都增加了困难,尤其是远动通信电路。由于远动信息对通信电路的传输质量要求较高,且涉及到远动RTU 设备等环节,使远动电路故障的及时排查困难较多。因此建设一套远动通道故障监测系统,对远动通道进行有效的实时分析、监
9、控,保障远动通道系统的畅通,是很有必要的。在远动电力监控系统领域中,专家们通常将其服务划分为三类：语音、视频和数据。数据远动通信是指使用电信号在计算机设备之间在一定距离上交换经过编码的信息。在信息化的进程中,通信的重要性已越来越被人们所认识,计算机与通信技术的不断发展,极促进了工业领域及其它领域的自动化和信息化的发展。以前在工业领域主要是针对于生产过程分布围不大、相距不远的场合,大多采用由单片机构成的数据处理系统和PC机通过串行口构成的微机系统,这些系统大多采用RS232、RS485、有线MODEM或以太网的通信方式,虽然经济实用,但是采用有线的数据传输方式,在很大程度上限制了应用场合的发展。
10、随着企业生产规模不断扩大,不同的生产部门可能在地域上分布极广、相距遥远,可达几十、几百甚至上千公里,如石油、铁路、采矿和电力等,这些部门要对相距遥远的生产过程进行数据传输,如果还是沿用有线的传输方式,则在技术上和经济上都是不可取的。必须采用专门的措施来克服相距遥远造成的困难,所以采用无线的方式来进行远程数据传输的需求就日益突出了拉。远程监控是国外研究的前沿课题,国外都展开了积极的研究。1997年1月,首届基于Intemet的远程监控诊断工作会议由斯坦福大学和麻省理工学院联合主办,有来自30个公司和研究机构的50多位代表到会。会议主要讨论了有关远程监控系统开放式体系、诊断信息规程、传输协议及对用
11、户的合法限制等,并对未来技术发展作了展望。国对于远程监控技术也开展了积极的研究。目前,交大、华中科技大学、工业大学、理工大学等高校已取得了较为先进的研究成果,如交通大学研制的大型旋转机械计算机状态监测系统及故障诊断系统RMMD、华中科技大学开发的汽轮机工况监测和诊断系统KBGMD、工业大学的微计算机化机组状态监视与故障诊断专家系统MMMDES等。目前的远程监控系统结构大多比较复杂,分布距离远,而且还存在着不同局域网,不同平台,甚至在同一局域网中的操作平台以及编程语言也可能有不同的问题,这就要求集成网络中的不同平台,实现相互之间的通信,而这些问题采用传统方法是难以解决的。对于基于无线网络的远程传
12、输系统,传输时间是决定系统传输效率的主要的因素,因而必须合理有效的设计和选择一定的网络传输协议,以达到缩短总的消耗时间的目的,从而改善系统的传输效率。而传输系统的可靠性取决于传输介质与传输方式等因素。另外,基于网络的远程数据传输通常要通过大型的公共网络传输数据包,而数据包在传输过程中可能会遭受被窃听、篡改或受重播攻击等威胁,因此安全问题也不可忽视。力远动终端RTu系统是电力调度自动化系统的核心部分是计算机、数据信息通信、状态自动检测等技术相互协调配合形成的能够对电力供配电各环符进行实时监视和控制的综合智能操作系统。在分析电力特性参数测苗和计算方法的基础匕对电力远动终端RTU系统的拓扑结构进行详
13、细的分析总结。电力远动终端RTU大大提高电力系统自动化调度与管理水平,保障供配电系统高效稳定的运行。电力系统远动终端把电网中分布在不同区域的发电厂、输电线路、变电站等联合成一个有机整体,进行统一的电力生产和调度分配电力系统调度运行中心可以实时根据系统中电力负荷特性动态调节各发电厂、各分支线路、各终端变配电设备的运行工况,以统一调度实现电力系统高效经济的运行,达到无人值守的综合自动化调度运行的目的。远动终端RTU应用数据信号远程通信监控技术实日t对电力系统中各运行电气设备的运行状态和丁况特性进行动态监视和操控,实现电力系统调度中心对电气设备进行遥信、遥测、遥控、遥调的四遥功能。1 电力系统远动终
14、端RTU系统1.1 系统逻辑拓扑结构 为了实现对电力系统中各电气设备的状态和运行工况特性的实时监测和控制需要将现场电气设备的状态信号和控制信号通过信号测最模块按照交流测量方法进行分析转换后形成对应的信号数据,然后经过数据通信通道传输到远方的调度中,便于调度运行管理人员进行统一电能分配调度。其基本的逻辑工作拓扑结构如图1所示： 图1 电力远动终端RTU逻辑拓扑结构1.2 信号测量模块 从图l 可知,信号测量模块主要对电力系统中各现地单元进行实时信号的采集。并通过检测模块部的DSP数据处理单元按照前面所述的交流采样信号转换关系转换成系统实时的电参量数据信息。信号测量模块还可以将远方调度中心发出的调
15、度命令转换成对应的控制信号直接作用在各执行机构上完成对现地电气设备的远程控制。1.3 通信主控模块 从RTU总体设计的要求考虑,可以把通信主控模块分为CAN总线接口、并串数据转换、町视化人机互通界面、掉电数据保存等多个部分,其具体逻辑结构如图2所示：DSPRS232并-串数据转换 CNA 收发器CAN总线RS123 数据 存储RS485备用接口人机界面CPLD 图2 通信主控模块逻辑拓扑结构1CAN总线接口。 CAN总线是电力系统远动终端BTU进行数据信息通信的主干网络,采用分散分布逻辑拓扑结构可以实时采集安装在不同位置电气设备的动态信息。CAN总线接口主要实现通信主控模块与-CAN总线进行实时通信获得远程信号测量模块所采集到的实时信号数据,并经部DSP数据处理单元转换成对应的数据信号传输给远方调度中心,供运行人员制定相应的调度计划。2) 并一串数据转换。 电力系统
