1、1基于 GPRS 技术的电能质量监测系统设计摘要：本文基于 GPRS 技术的电能质量监测系统，综合了嵌入式软硬件技术、大型数据库技术和专家系统，提出的一种具有 GPRS 通讯技术的三层电能质量监测系统设计。 关键词：电能质量监测 GPRS 三层网络 1 概述 近年来，电力系统中谐波污染逐年升高，谐波的监测和治理也不断加强。但是，受制于通讯设施或地理环境，监测和治理的难度不断加大。为解决这方面问题，本系统提出了一种新型电能质量监测分析管理系统，即基于 GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）的电网电能质量监测系统。本系统以 GPRS 作为数据传输通道
2、。服务软件以B/S 方式实现了监测系统能够及时有效的对监测信息进行浏览、分析及谐波源定位、分析、治理，把电能质量管理工作紧密协调起来。 2 基本原理 2.1 GPRS 基本工作原理 GPRS，通常被称为 2.5G，是在 2G 和 3G 之间的技术。GPRS 和 GSM 使用相同的频带宽度、突发结构、无线调制标准、规则，用户几乎可以做到“永远在线” 。此外，GPRS 的计费标准，是以有效数据量计量，因此，运营成本低，用户负担轻。GPRS 终端通过接口从客户端系统获取数据，GSM 基站传输和处理 GPRS 分组数据。通过 GPRS 骨干网中 SGSN 分组数据包后，以 GGSN 网关支持的互联和沟
3、通。GGSN 相应2的分组对于数据进行处理，然后发送到目的网络，如因特网或 X.25 网络。2.2 监控中心的设计 功能是通过 Delphi7.0 编程语言开发，实现GPRS 监控中心接收信息并保存。 因为通过 GPRS 通讯方式，中央控制服务器可以直接访问 Internet，数据对于 GPRS 模块来说，是“透明传输”的。基于 TCP/IP 协议的通讯软件，将接收到信息中心的数据，存储到历史参考数据库中，用于数据的追溯和分析。采用 SQL2005 数据库，通过 SQL 访问 ADO 数据软件编程接口。应该指出的是，主站服务器通过 Socket 多线程编程模式，读取来自 GPRS 的终端数据信
4、息。 3 系统的结构功能 3.1 软件体系结构 三层体系结构。近年来，网络技术正以前所未有的速度向前发展，一个重要的方向是基于 Web 的应用系统的开发。随着 Web 应用的扩大，需要更复杂，更灵活的应用程序开发支持。一个新的更可行的架构在这种情况下应运而生，即“三级/多层”构架。该电能质量监测系统，就是在此基础上，我们提出一个典型的三层体系结构和开发：a 客户层。即数据请求方，典型应用是 IE 浏览器。b 服务层。典型应用是 WEB 服务器。c 数据层。典型应用是关系型数据库和其他后端数据资源，如 SQLserver ORACAL 等。三层体系结构中，客户端、程序、和数据被物理的隔离、三层的
5、结构，更灵活，也更具有系统扩展性和移植性。三层结构中，因为应用程序已经同客户分离，安全性也更易于实现。数据存储方式。数据存储，采用集中存储和分布存储共存的模式。在3电能质量监测仪内部，可以存储一年的原始数据，同时将数据上传至服务器集中存储。原始数据保存三个月。集中存储使数据易于管理和维护，安全性更高。 3.2 系统功能 主要有以下功能：数据采集功能。对于不同的监测点，建立统一的电能质量的存储格式，使电能质量监测系统是基于一个统一的数据平台。可以实现将设立监测参数，和限制定时传输或数据读取功能。集成查询功能。在全系统内，建立电能质量数据中心和一个综合管理信息系统，在此基础上建立一个全系统的电能质
6、量自动报告系统，从而提高工作效率。数据分析。这部分功能的目标：统一的监测网络，建立全局的数据库，以国标为规则为基础，根据电能质量指标相应的统计分析，每个分析结果形成报表或图形可以打印，也可以在每个监测点能量指标的不同时间段进行统计分析，趋势分析。 远期目标：逐步建立电能质量知识库，形成专家系统。在一定的积累后，可以建立面向对象的专家系统，进行全局仿真分析。基于电能质量问题，可能影响的范围和影响程度上造成的危害，提出了相应的对策，从而实现电能质量采取紧急措施。从事后处理的被动模式，转变为“预测在先”的积极措施的主动模式。 3.3 系统组成及特点 本系统由数据服务器，Web 服务器和前端监测仪器组
7、成，具有强大的数据分析软件。系统最大限度地整合和通过该系统实现信息和资源的共享，可以自动收集的历史数据和实时电能质量数据。对各监测点，通过 Web 服务器，系统内的工作站，可以查看各监测点的历史数据和实时数据，进行历史数据。各地区的分析点的网络监测4月度报表，通过网络自动汇总到区域公司和无功功率管理信息系统，最后融入到省的电压和功率管理信息系统中。从而实现监控点，统一调度，统一管理，数据共享。 使用 Windows 2008 Server 操作系统数据服务器，用 SQL Server 2005 数据库。数据服务器是系统的核心部分，它负责定期收集的历史数据，进行实时数据监测，并将采集到的数据存储
8、在数据库的分析。数据服务器采用双硬盘 RAID 的配置，保证数据安全。 Web 服务器，Web 服务器为每个用户的 Web 服务器，通过局域网接入，每个站点的数据、波形、频谱的实时视图。服务器中的数据统计分析提供了历史数据，并可以对每个站点的进行远程管理和配置管理。 4 系统详细设计 系统结构如图 1 所示。系统结构原理图（图 2） 。谐波干扰源的识别和区域定位。根据监测数据，建立数据分析系统，实现对谐波干扰源的识别和区域定位，并进一步为电能质量治理提供相关信息。通常，工作人员在拿到电能质量数据报表以后，还需要对数据进行分析评估，制定相应的治理措施。建立数据分析系统以后，就可以利用已有的经验和
9、数据，对电能质量问题进行分析评估，可以实现以下一些功能：a 识别谐波源的特性，例如识别整流负载、电弧炉、电气化铁道等，并对谐波源进行定位。b 根据不同的负荷特性，给出解决电能质量问题的建议方案。这样，通过分析系统取代部分工作人员的工作，在更高水平上实现了办公自动化。Web 浏览方式的监测网络图形界面。增加基于 Web 浏览方式的监测网络图形界面，用户只需要通过 IE 浏览器，即可更直观的显示电5网中各监测点的电能质量信息，并可简洁地通过浏览器对数据进行分析，得到图形化的查询结果和报表，从而对电能质量问题获得第一手的数据资料，对电能质量问题的治理提供翔实的资料。 5 结论与展望 随着计算机技术和
10、信息技术的发展，GPRS 已经得到了广泛的应用；同时，现代工业的发展，迫切需要供电企业提供更好的供电质量，以保证其用电可靠性。 本文提出的基于 GPRS 技术的三层电能质量监测系统，综合了嵌入式硬件技术、软件技术及大型数据库技术以及网络技术，对电能质量数据进行测量、计算、传输、存储和分析。本系统的核心在于 GPRS 无线数据稳定传输，可不断扩充的专家系统。因此，基于 GPRS 技术的三层电能质量监测系统，在日趋多样复杂的市场需求前提下，具有良好而广阔的应用前景。 参考文献： 1肖湘宁.电能质量分析与控制M.北京：中国电力出版社，第一版，2004 年 5 月. 2周晓光，韩晓俊，于庆广.电能质量在线监测系统的设计与实现.电气应用，2006 年 10 月，第 25 卷第 10 期. 3王萍.电能质量在线监测和管理信息系统的应用J.供用电，2010（04）. 4王琳.基于 GPRS 的无线图像数据传输J.计算机工程，2008（13）.
