配电变压器远程温度监测系统的设计研究

吴罗海

摘要：运维人员巡视过程中监测配变温度是一项重要工作，在配电网中配电变压器数量多、分布广，利用移动通讯网络开发一套监测系统，实现对配电变压器温度的监测对提高设备运维水平具有积极意义。文章提出一种基于GPRS的配电变压器温度远程监测系统，通过GPRS进行数据的无线传输，利用LabVIEW开发上位机监控系统，该设计方案简单、实用可靠。

关键词：温度监测；GPRS；LabVIEW；配电变压器；远程监测 文献标识码：A

中图分类号：TM421 文章编号：1009-2374（2016）29-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.29.005

1 概述

配电变压器是直接给低压用户分配电能的设备，其运行状态是配电网正常运行的重要数据。配网班组通过日常巡视和夜巡获取正在运行中的配电变压器的温度，以判断配电变压器是否过负荷发热等信息。开发一套由现场采集到远程显示的温度采集系统，以此实现不出工便可获取配电变压器的温度，提高配电人员获取配电变压器温度的工作效率。

2 系统总体设计

2.1 系统总体结构

配电变压器远程温度监测系统主要由温度采集部分、GPRS模块、传输网络以及上位机后台显示系统组成，其系统总体结构图如图1所示：

其工作原理为：温度采集终端的微处理器通过GPRS模块接入Internet网访问域名服务器，获取后台显示系统的IP地址并建立连接。微处理器将采集到的温度数据通过TCP/IP协议上传到后台显示系统，当温度达到设定值时则发出告警信号，运行人员在监测系统上看到数据并采取应对措施。

2.2 温度采集部分

温度采集部分是采集利用PT100铂热电阻将温度信号转换成电阻的阻值变化，通过相应的电路装换成电信号，其温度采集部分电路原理图如图2所示。

通过A/D模数转换器将代表温度的模拟电信号转换成数字信号后，通过单片机处理将数据传送到GPRS模块并发送给后台显示系统。

PT100铂热电阻安装在配电变压器上，能直接测得配电变压器的温度，实现发热量箱电信号的转换。这种测温方法简单可靠、易于实现且成本较低。

2.3 GPRS无线通信

配电变压器分布广，如何将分散的温度数据实时、可靠传输是一个关键技术问题。GPRS网络覆盖了绝大部分地区，支持应用广泛的IP协议和X.25协议，能提供无缝的Internet网连接，可提供最高115kbit/s的传输速率，传输速度快，能够提供点对点、点对多的业务。其分组交换接入时间少于1秒，实现了即时连接，保证了远程监测数据的效率，能够满足温度监测系统的数据传输需求。GPRS使用交换技术，无需拨号连接，只有在接收和发送数据时才会占用资源。其计费是根据传输数据流量，而不是根据传送时间，对于长期监测温度的应用来说比较合算。GPRS通讯技术运行成本低，具有良好的实时性，基本不受地域限制。GPRS网络的建设和维护是由中国移动负责，将其应用在配网运行中能够节省大量远程监测网络建设费用，也免于网络的日常维护。

GPRS上网先通过配置GPRS modem参数，初始化后发送“ATDT”指令连接基站服务器，然后通过LCP配置、PAP/CHAP认证、IPCP配置建立连接。建立简介后，GPRS模块就会从移动基站服务器上获得一个动态IP地址。GPRS模块可以在协议框架中嵌入TCP/IP数据向上位机进行数据传输。由于上位机接收到多个温度采集终端的数据，为了将各终端进行区分，GPRS模块需要向上位机发送自身标志信息。具体步骤为：配置DNS→选择域名→设定本地端口号→获得本地IP地址→开始一个TCP连接→模块返回CONNTCT OK→GPRS模块与上位机成建立通讯联系→发送采集的温度数据。

2.4 上位机后台显示系统

后台显示系统是利用LabVIEW编写一个后台应用软件，将温度采集部分发送过来的数据进行处理、显示、存储及比较，通过设定定值的方式，来判断采集温度是否超出定值，如果超出则发送告警信号给运行人员，以便运行人员快捷地采取措施，维护设备。其系统流程图如图3所示：

LabVIEW是基于对象开发系统，使用可视化技术建立人机界面，该软件能够提供虚拟仪器面板，在测试、测量、控制领域能起到良好的应用效果。在软件运行界面，可选择不同的温度采集终端，显示各温度采集终端的IP地址。这个地址是各温度采集终端的GPRS模块接入Internet网络时随机分配的IP地址。后台显示系统功过TCP协议与温度采集终端建立通讯。运行界面中设置指示灯查看上位机实时TCP连接状态，绿色表示连接正常，红色表示连接断开。运行界面中的数据是当前时刻某温度采集终端通过GPRS模块发送给上位机的温度数据。系统包含数据库部分，所有数据会存储在数据库对应的表中，在需要查询数据记录时，可以读取表内的数据。温度高告警的设计不仅通过检测系统显示屏上的指示灯显示，同时发出蜂鸣声，并弹出对话框提醒工作人员注意，经过查看后判断是否需要到发出告警信号的配电变压器现场进行检修处理。当运行人员发现告警对话框并确认后，蜂鸣声停止，告警灯在温度过高时依然常亮，当对应配电变压器温度降到设定值之下时，信号灯灭。

3 应用前景

在湛江局配网系统的所有配电变压器都装上测温装置，并在区局配电运行班组装设后台机，做到实时监控台变温度，方便配电变压器负荷过大时，运行人员进行转负荷操作，同时不必再进行夜间巡视工作，只需在采集后台观测数据即可。减轻运行人员的工作负担，同时减少出车次数和人员配置，从而达到减少支出提高经济效益的目的。

4 结语

本文阐述了综合运用GPRS、LabVIEW的配电变压器远程温度监测系统的设计方案。该方案结构简单、经济实用、运行可靠，能够实时采集到分散分布的配电变压器的温度数据，同时对数据进行显示和存储。当温度过高超过设定值时，具有自动告警功能。整个监测系统自动化程度高、使用方便。

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（责任编辑：黄银芳）