基于GPRS的配变监控系统的设计与实现

　　4 配电变压器监控终端硬件组成及原理

　　监控终端是系统的核心部件，其主要作用有：

　　（1）过流保护：实现了对配变的过流保护，保证了供电的可靠性；

　　（2）远程通信：实现终端的数据远程传输；

　　（3）采集模拟量：实现采集三相电压和三相电流；

　　（4）抄表：抄取电子电度表的电度示值．

　　配电监控终端是由ARM 处理器、铁电存储器、跳闸合闸继电器、抄表RS485 模块、按 键、显示模块、电能AD 芯片ATT7022B、GPRS 模块以及抄表RS485 模块组成．其方框图如图 2 所示．

　　图2：配变终端原理框

　　ARM 处理器通过SPI 接口读取ATT7022B 内部的数据并进行处理，将所取得的数据和通 过RS485 模块读取的电度表的电度示值存入铁电存储器，并每隔一段时间由GPRS 模块把数 据发送到主站服务器．ARM 处理器通过AD 的数据判断是否过流保护产生跳合闸信号保护配 电变压器，并将报警通过GPRS 模块发送主站．

　　4.1 CPU 模块

　　CPU 是终端的核心部分，采用的是ST 公司的STR710 处理器具有ARM7 内核，ARM7 处理器 具有低功耗的32 位RISC 处理器，支持16 位压缩指令集Thumb，具有嵌入式ICE－RT 逻辑， 调试开发方便．STR710 处理器具有丰富的外设以及I/O 接口，内部具有大容量的程序存储 器FLASH 和RAM,功能强大的ARM 处理器可以处理许多复杂控制的应用场合，由于其丰富的 外设和众多的I/O 口可以简化许多外设，降低成本，具有低成本、低功耗和高性能等优点．因 此STR710 可以处理数据的采集以及分析数据，还要进行通讯以及其它工作的控制和协调．

　　4.2 AD 模块

　　AD 模块采用以电能AD 芯片ATT7022B 为基础的采样模块．ATT7022B 是一款具有高可靠性、 高精度、高稳定性的三相基波/谐波电能计量芯片，在1000:1 的动态范围内功率测量精度优 于0.1%，电流和电压的有效值测量精度优于0.5％．ATT7022B 可以单独计量基波电能，消 除谐波对电能计量的负面影响，为电力部门公平计费提供参考依据．其内部集成7 通道的 16 位高精度ADC 和24 位高速DSP，第七路ADC 可用于防窃电，片上集成有温度传感器，通 过SPI 通讯接口输出三相多功能电表所需的各项电能参数．ATT7022B 可以同时给出总有功/ 无功电能、基波有功/无功电能、谐波有功/无功电能、视在电能等参数．电压采集方式以电 压传感器，电流采集方式以电流传感器．

　　4.3 抄表485 模块

　　STR710 处理器本身外设的串口与MAX3485 连接转为485 通讯，通过485 通讯与电度表 相接读出符合DL/T645 多功能电能表通信规约电度表的电度示值．

　　4.4 数据保存

　　使用铁电存储器FM3164 来保存各种数据，防止这些数据掉电丢失．这些数据包含终端 采集的数据、主站的IP 地址、校表精度参数以及其他参数的设置．铁电存储器也可以保证 掉电时终端时钟运行．STR710 处理器利用IIC 总线连接FM3164．

　　4.5 GPRS 模块

　　GPRS 模块是基于配电变压器监控系统数据传输的基础，终端稳定的传输对于系统正常 的运行有至关重要的作用．其工作时间要大于系统运行时间的99%，工作温度在-15 度－60 度范围．

　　配电变压器监控终端ARM 处理器外设中232 接口作为处理器与GPRS 模块通信接口，GPRS 无线通讯模块采用SIMCOM 公司的ITM-100 增强型．该模块内置TCP/IP 协议栈，支持CMNET 接入，CPU 对GPRS 模块控制采用AT 指令集，利用AT 指令集将数据以TCP 协议形式发到主 站上．在实际运行中为了保证数据的可靠性采取了补测和重发机制．

　　5、配电管理系统主站软件和终端软件

　　配电主站软件主要提供以下功能:

　　（1）运行曲线：每天三相96 点的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电度 等的曲线图；