引言

　　近年來，隨著電力工業的飛速發展及電力系統容量不斷擴大，各種分布式發電單元逐步接入電網，各種非線性負載使用也不斷增加，造成公用電網電能質量日益惡化，而各種電子設備對電壓擾動的敏感性有增無減。因此，電力運行對電力調度自動化水平的要求和安全性的要求越來越高。電力調度需要各種功能更為齊全、操作更為簡便的各種電力檢測儀器儀表，對電能質量擾動進行檢測、定位和分類，以便及時治理。隨著中國電力市場的逐步建立，電能逐步實現按質論價，電力用戶也要求高質量的電能來保證其設備、儀器和系統的正常運行。

　　傳統的電能質量監測儀表多采用RS － 485、光纖、Modem 撥號等有線傳輸方式，在偏遠地區監測點分散，環境惡劣，涉及到布線施工、建設成本、安全和可靠性等一系列問題。因此，近年來多采用無線傳輸方式。目前，電網監測儀表大多采用GSM 短消息方式與上位機進行通信。GSM 短消息通信方式為半雙工通信方式，不能同時雙向收發數據，實時性不強，而且在通信流量較大的情況下費用高。GPRS ( General Packet Radio Service)采用分組交換技術，支持基于標準數據通信協議的應用，可和IP 網、X. 25 網互聯互通，實現基于數據流量、業務類型及服務質量等級的計費功能。其計費方式更加合理，在保證數據傳輸的及時、準確的前提下，將系統運行費用也降低到了最低。

　　本文設計了一種基于GPRS 通信技術的電能質量在線監控系統，滿足電能質量監測的實時性要求，實時地監測電能質量的各項指標。

　　1 系統設計

　　1. 1 總體設計

　　以電網運行方式而言，目前的電能質量問題可分為暫態電能質量問題和穩態電能質量問題2大類。暫態電能質量問題通常以頻譜和持續時間為特征，分為脈沖暫態和振蕩暫態2 大類，其主要性能指標是電壓波動和閃變、電壓跌落及瞬間電壓中斷，其中，電壓跌落的影響最為普遍。穩態電能質量以波形畸變為主要特征，持續時間較長，其主要性能指標是諧波電壓、諧波電流、三相電壓不平衡、電壓偏差等。穩態電能質量參數是進行電能質量監測的主要對象。

　　電能質量監測系統由監控主站、GPRS 通信網絡和監測終端3 部分構成，如圖1 所示。

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　圖1 電能質量監測系統結構圖

　　1. 2 系統工作原理

　　監測終端通過自身裝配的GPRS 無線模塊(GPRS DTU)接入GPRS 網絡，再通過GPRS 無線網絡連接到Internet 公用數據網，繼而連接到監控主站，將數據送監測主站作進一步分析和處理。

　　根據電網電能質量監督管理的實際需要，確定監測單元數量和安裝地點。

　　監測終端的GPRS 模塊( GPRS DTU) 內嵌TCP /IP 協議，每個模塊有可隨時設置和修改的唯一的ID 號，并保存主站的IP 地址。GPRS DTU上電后進行初始化，設置相應的通信參數，終端按設置的參數主動向主站發出連接請求，GPRS 網絡的SGSN 處理該請求，為其分配一個動態IP 地址;終端與主站建立連接后，主站報告自身的終端地址，主站收到后將其加到動態地址數據庫中，然后根據管理員的設定，完成任務及警告的主動上傳。如果終端不能建立與主站的有效TCP 連接，會將實時數據壓縮存儲，待建立連接后再發送到主站。

　　監測主站是一個計算機系統，可實現對監測終端的監控和信息管理，并通過后臺軟件，實現對采集的各種電能質量信息的統計、分析和處理，實現長期數據的存儲與管理。其有固定的IP 地址，并對終端開放相應的偵聽端口;接收GPRS DTU的連接請求，向終端下發參數和命令。由于系統數據流經公網，為保證系統的安全性，數據傳輸至GPRS DTU 前可通過數據加密，而遠程監測主站的數據庫服務器收到數據后，由專用處理軟件對數據進行解密和校驗。