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引言：

        針對GIS傳統在線監測時現場數據不能及時傳輸，導致故障不能及時的預測、報警和處理等問題，開發了基于GPRS的GIS遠程在線監測系統。該系統以AT89S51為主控制芯片，重點闡述GPRS的組網方式以及具體實現過程，并在LabWindows／CVI下編寫PC端服務器程序。通過工程實踐證明，本系統能準確、可靠、實時對GIS局部放電進行測量、發送、管理。

　　隨著數字變電站技術的研究發展，如何實現GIS局部放電的遠程監測成為巨大挑戰。電力監管部門對局部放電的定位和放電量的評估提出更高要求，構建實用性強、覆蓋面廣、靈活性好的局部放電遠程監控系統對于數字變電站技術的發展具有重要意義。隨著移動通信的不斷發展，一種利用公用通信網進行數據傳輸的方式逐漸受到重視，該方式采用GPRS終端或者GPRS終端與PC機相結合的方式傳輸數據，該方式使用專用的GSM模塊，GPRS終端可移動，網絡的覆蓋范圍廣，接入時間短，傳輸速度快，通信范圍更寬，資源利用率高，可接入Internet網。GPRS數據傳輸的高速性和使用成本的低廉性使其成為目前遠程監控系統中性價比較高的通信方式。

　　本文設計并實現了基于GPRS的GIS局部放電的遠程數據傳輸系統，該系統的主要任務是借助無線通信系統，將GIS局部放電的數據采集系統與監控中心計算機系統連接起來，從而實現變電站現場數據的實時傳輸以及監控中心對現場的監控功能。

　　1 系統總體結構

　　局部放電的遠程監測系統分為現場數據采集終端、GPRS通信模塊和監控中心3部分。由于局部放電脈沖所激發的電磁波的頻帶較寬，為了獲得比較豐富的信息，本文采用自補結構的超寬帶雙臂平面等角螺旋天線，該天線在超高頻頻段具有非頻變特性，天線阻抗近似為50 Ω，在寬頻帶內很容易實現天線和傳輸線間的阻抗匹配，避免了波形畸變。天線放置于GIS外部，靠近GIS外殼和盆式絕緣子連接處。信號傳輸線使用雙屏蔽電纜，屏蔽銅絲網多點接地，避免信號在傳輸過程中引入干擾。由于GIS中的局部放電信號極為微弱，信號在電纜中也有衰減，因此，采用高頻雙通道前置放大器，以提高信噪比，放大器在300 MHz～1．6 GHz頻帶內的增益大于25 dB?，F場數據采集終端通過RS232接口傳輸數據給GPRS通信模塊；GPRS通信模塊通過GPRS網絡采用TCP／IP協議實現系統現場采集終端和監控中心上位機之間數據通信。監控中心為整個監控系統核心，完成系統管理控制和數據匯總、分析和處理數據，中心對接收到的數據進行存儲處理，同時也能發送控制指令和數據到現場數據采集終端。系統總體結構框圖如圖1所示。

　　2 現場數據采集終端

　　現場數據采集終端主要由信號獲取與處理和單片機系統組成。現場數據采集終端結構框圖如圖2所示。主要信號處理電路、MCU、實時時鐘、E2PROM和RS232串口。

　　傳感器將測得的信號經A／D轉換后送入單片機，經單片232電平，由TCP／IP協議轉換模塊送入GPRS無線數據傳輸模塊(以下簡稱GPRS模塊)中，這時，該模塊中的信號已轉換為TCP／IP協議的網絡信號，再傳到GPRS網絡(GPRS網絡通過路由器與Internet相連)，最后將數據包發送到具有固定IP地址的監控中心服務器端口。MCU選用AT89S51單片機，其它組成部分大多數與單片機直接相連在其控制下工作。E2PROM存儲和RS232通訊與儀器測量數據相關，保存傳輸系統參數和測量數據。實時時鐘芯片選用美國DALLAS公司推出的DS1302芯片，可以對年、月、日、周、時、分、秒自動計時，且具有閏年補償功能，時鐘操作可通過AM／PM指示決定采用24或12小時格式，工作電壓為2．5～5．5 V。單片機讀取實時時鐘芯片，記錄各模擬量采集時的時刻，以獲得GIS在對應時間下局部放電的數據。控制器采用了ATMEL公司的AT89S51，這是一個低功耗、高性能的8位單片機，片內含4 kB ISP的可反復擦寫1 000次的Flash程序存儲器，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構，可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個引腳；4 k B Hash片內程序存儲器；128 B的隨機存取數據存儲器(RAM)；32個外部雙向輸入／輸出(I／O)口；5個中斷優先級2層中斷嵌套中斷；2個16位可編程定時計數器：2個全雙工串行通信口。

　　3 基于MC55的終端通信單元硬件設計

　　MC55模塊對外有兩個通信接口，一個通過RS232接口與主控MCU連接，另一個利用GPRS模塊撥號登陸至GPRS網絡。兩個接口之間采用數據直接轉發的透明機制，實現數據采集終端和GPRS無線網絡的互聯。主站發送的數據通過天線進入MC55模塊，經過TCP／IP協議解析提取有用數據，根據通信規約重新組幀發給MCU，MCU響應的數據經過MC55模塊調制成GSM信號，通過外部數據網以TCP／IP傳輸協議傳送至主站。