1.前言
隨著無線通訊技術(shù)和測控技術(shù)的飛速發(fā)展，基于GPRS+交流采樣RTU來實現(xiàn)配電變壓器監(jiān)控，越來越成為一種趨勢。
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)測中心軟件為用戶提供一個可視化的監(jiān)測界面。該監(jiān)測界面讓用戶直觀、方便、快捷地了解變壓器的運行狀態(tài)。通過此界面，用戶可以及時了解各變壓的工作狀況，并具有聲光報警等功能。同時，用戶通過查詢歷史數(shù)據(jù)庫，可以調(diào)出變壓器的歷史運行狀態(tài)曲線，從而預(yù)測變壓器的負(fù)荷情況，并完成上位機(jī)相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理功能。
通訊選用GPRS，利用移動運營商提供的無線網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)SCADA，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的一個重要發(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無線通信方式來實現(xiàn)變壓器參數(shù)的實時采集，無疑是對現(xiàn)有資源的最大利用。最重要的是GSM網(wǎng)絡(luò)是由移動運營商投控系統(tǒng)，可以節(jié)省數(shù)以千億計的導(dǎo)線材料及人工費用，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。無論何時何地，只要有一部電腦和可以上網(wǎng)的電話線就能實現(xiàn)對各地變壓器進(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RTU，實時監(jiān)測變壓器的工作狀況，包括變壓器的三相電壓、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)化運行，當(dāng)發(fā)生故障時，進(jìn)行報警，及時進(jìn)行故障排除，減少停電時間，減少經(jīng)濟(jì)損失和降低對用戶造成的不便，提高供電的質(zhì)量。
2.系統(tǒng)構(gòu)架
3.三維力控PCAUTO3.62組態(tài)軟件介紹
1 主要特點
（1）管控一體化的軟件
強大的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++實現(xiàn)，因此當(dāng)在Internet上遠(yuǎn)程訪問監(jiān)控畫面時，具有更好的實時性。同時易于使用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。
國內(nèi)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架，支持B/S和C/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)場特點,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)點支持GPRS、CDMA等移動通訊功能；GSM手機(jī)短信報警管理系統(tǒng)方便管理報警信息；
重新設(shè)計的加密系統(tǒng)，支持工程加密；
（2） HMI新特點
重新設(shè)計的HMI開發(fā)系統(tǒng),更多的組件和控件來方便您構(gòu)成強大的系統(tǒng)；豐富的函數(shù)和設(shè)備驅(qū)動程序使您集成更容易；
增強的過渡色與漸進(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，嚴(yán)重影響畫面刷新速度和系統(tǒng)運行效率的問題；
優(yōu)化設(shè)計的工具箱和調(diào)色板，在顏色選擇時更直觀、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缶幊谭绞剑瑑?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)造強大的企業(yè)級運行系統(tǒng),
腳本類型和觸發(fā)方式多樣，支持?jǐn)?shù)組運算和循環(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：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)直接支持時間戳和質(zhì)量戳；
多國語言版本保證了您的項目的拓展
（4）開發(fā)系統(tǒng)
力控提供了一個高度集成化、可視化的開發(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、增強的圖形功能，豐富的圖形元素及超級子圖精靈圖庫集，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；
增強的報警組件：集成的報警管理和查詢；
X—Y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畫連接；
萬能報表組件：類EXCEL的報表工具，方便您完成管理報表；
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：簡單的手機(jī)短信發(fā)送組件
* 報表組件：
歷史報表:
方便快速的歷史報表生成工具，能進(jìn)行日報、月報、季報、年報的生成，對數(shù)據(jù)存儲的時間范圍、間隔、起始時間可進(jìn)行任意指定，并可以根據(jù)存儲的時間進(jìn)行查詢歷史數(shù)據(jù)，組態(tài)時在力控的繪畫菜單內(nèi)進(jìn)行歷史報表的選取。
內(nèi)嵌多功能報表：
靈活的報表生成方式，可以任意設(shè)置報表格式，實現(xiàn)各種運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析、報表打印等。既可以制作實時報表，也可以制作歷史報表。可以在報表上同時顯示實時數(shù)據(jù)和任意時刻的歷史數(shù)據(jù)，并加以統(tǒng)計處理，例如取行平均、列平均，統(tǒng)計出最大最小值。內(nèi)嵌多功能報表提供了相應(yīng)的報表函數(shù)，可以制作各種報表模板，實現(xiàn)多次使用，以免重復(fù)工作，組態(tài)時 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)庫的特點開發(fā)出的內(nèi)置實時關(guān)系數(shù)據(jù)表，利用報表模板可以將力控實時數(shù)據(jù)庫的變量和報表字段進(jìn)行任意綁定，可以對任意的數(shù)據(jù)進(jìn)行插入、刪除、遍歷、存盤，內(nèi)置的報表過濾器可以任意設(shè)定不同情況下的查詢條件，根據(jù)查詢條件對所查出的記錄進(jìn)行選取來參與數(shù)據(jù)處理。
動作腳本
動作腳本類型和觸發(fā)方式多樣，具備自定義函數(shù)功能，支持?jǐn)?shù)組運算和循環(huán)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圖形對象上的右鍵菜單。配合腳本程序與自定義菜單，可以實現(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、工程師、系統(tǒng)管理員等多個級別，并可根據(jù)級別限制對重要工藝參數(shù)的修改，以有效避免生產(chǎn)過程中的誤操作。
報警和事件記錄
力控在運行時自動記錄系統(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)，為實現(xiàn)事故追憶，提供基礎(chǔ)資料。
（5）分布式網(wǎng)絡(luò)
特點
力控是真正的分（）（）式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在工程項目中用戶可以根據(jù)實際需要，靈活地構(gòu)建符合要求的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中的各個力控節(jié)點可以構(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，支持報警、歷史數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)時鐘的同步。在雙機(jī)冗余基礎(chǔ)上，其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自動跟蹤冗余主/從機(jī)的切換。各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅可以監(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)行深層的二次開發(fā)。
多國語言支持
力控同時具有英文版、繁體、簡體中文版，在蘇丹、埃及、馬來西亞、孟加拉國、緬甸都有力控?軟件的應(yīng)用實例。
力控將加速國際化進(jìn)程，適應(yīng)入世的要求。
（6）區(qū)域?qū)崟r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數(shù)據(jù)庫，區(qū)域?qū)崟r數(shù)據(jù)庫內(nèi)置多種功能塊，來完成數(shù)據(jù)處理，可實現(xiàn)累計、統(tǒng)計、控制、線形化、PID控制、各種運算等多種功能。
區(qū)域?qū)崟r數(shù)據(jù)庫完成實時數(shù)據(jù)、報警檢查、歷史數(shù)據(jù)的存儲等功能。
數(shù)據(jù)庫對生產(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)實際需要自定義自己的各類數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，方便對數(shù)據(jù)的管理和查找。
力控?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)庫部分可以分別運行在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上，任意一臺操作站上的HMI都可以訪問任意一臺服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫。運行于不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)據(jù)庫還可以互相訪問。真正實現(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)動進(jìn)行實時歷史數(shù)據(jù)向關(guān)系數(shù)據(jù)庫的雙向轉(zhuǎn)儲；
GSM短信管理組件：完善的報警短信管理，生產(chǎn)出現(xiàn)問題的時候，通過移動網(wǎng)絡(luò)將報警信息及時的發(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)點通過串口、網(wǎng)絡(luò)、MODEM、GPRS、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)工具來訪問實時數(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)實時數(shù)據(jù)庫的各種實時和歷史數(shù)據(jù)。
4.廈門桑榮GPRS DTU介紹
Saro3130P GPRS DTU是一款基于移動2.5G GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺、內(nèi)嵌TCP/UDP協(xié)議及功能強大的單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸終端。采用Siemens MC35i工業(yè)級通訊模塊，工業(yè)規(guī)格設(shè)計。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。實現(xiàn)GPRS遠(yuǎn)程實時數(shù)據(jù)傳輸功能。
5.北京易控微網(wǎng)科技STC-2 RTU介紹
（1）STC-2功能示意：
（2） STC-2功能簡介：
測量變壓器三相電壓、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量變壓器精度
3路開關(guān)量繼電器隔離輸出(觸點容量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測試能達(dá)到IV級
6.系統(tǒng)特點
本系統(tǒng)由國內(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、綜合性價比高、開放性好、易擴(kuò)展、易維護(hù)、易安裝等特點。
7.系統(tǒng)參考配置
假定測一個變壓器，配置設(shè)備清單如下：
監(jiān)控中心：
工控機(jī) 一臺
激光打印機(jī) 一臺
UPS電源 一套
組態(tài)軟件PCAUTO3.62 一套
寬帶上網(wǎng)條件(或移動數(shù)據(jù)專線，根據(jù)終端點的數(shù)量來定)
現(xiàn)場：
GRPS DTU(含配件) 一臺
靜態(tài)IP GPRS SIM卡 一張
STC-2 RTU 一臺
溫度變送器 一個
PT100或CU50溫度傳感器 一個
脈沖電度表 一個
24V開關(guān)電源 一個
戶外防水箱(包括內(nèi)部配線等) 一個
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