摘 要：本文介绍了应用GPRS无线通信技术实现的高压无功补偿装置远程监控系统。通过GPRS模块将无功补偿装置的现场运行数据实时的传输到本地的主监控器上，进行显示和处理。实现远程监测电网的运行情况、补偿装置的故障判断，同时本地技术人员也可以对现场的无功补偿控制器进行参数设置、投切控制等操作。
关键词：无线通信；GPRS；高压无功补偿装置；远程监控
1.无线通信技术之GPRS介绍：
GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称，是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的资料承载和传输方式，目的是给移动用户提供高速无线IP 或X.25 服务。GPRS 采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用。GPRS 理论带宽可达171.2Kbit/s，实际应用带宽大约在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP 连接，可以用于INTERNET 连接、数据传输等应用。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。GPRS 永远在线，按流量计费，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。
2．GPRS远程监控的实现
2.1 GPRS远程监控系统的组成
GPRS远程监控系统结构如图1所示。具体的数据传输过程程为：
高压无功补偿现场数据经过加密、压缩处理后，通过串行方式接到GPRS通讯模块上，与SGSN基站进行数据传输，SGSN基站再与网关支持节点GGSN进行通信，GGSN对分组数据进行相应的处理。通过GPRS网络把数据发送到CMNET内部网，再由GPRS服务节点（GSN），把资料发送到Internet上，系统同时可以实现指令的反向传输，以达到远程控制的目的。
图1 GPRS远程监控系统结构框图
2.2 GPRS的远程终端
GPRS远程终端主要由TCR控制器和GPRS模块构成。首先，高压无功补偿控制器将现场数据，发送给GPRS模块，经过加密和容错处理后，将资料发送给数据服务器。数据服务器端通过基于TCP/IP协议进行与GPRS终端的数据交换，装置与GPRS模块之间的通信协议是串口协议，在此之前要对GPRS模块进行设置，设置指令包括：AT+CGDCONT=1，""IP""，""CMNET"" （初始化网络会话）；AT*E2IPA=1，（进行IP连接）AT*E2IPO=1，""218.79.163.201""，5000；返回：CONNECT 表明建立连接成功。建立连接后，GPRS模块进入运行状态，高压无功补偿装置即可发送和接收数据了。
2.3 GPRS监控系统的通讯
首先，要完成GPRS模块的硬件连接包括天线以及RS232 串行线缆，将GPRS 模块与计算机串口连接。上电并且注册GSM 网络。 GSM 网络注册成功后，进行GPRS设备上电自检。对GPRS模块进行设置可以通过通过超级终端进行，发送AT指令AT+CGDCONT=1，""IP""，""CMNET""，若有数据显示回车后返回OK。说明硬件连接正确。
启动应用服务器SOCKET， 假设服务器IP地址为219.71.154.9，端口为5000。
利用AT*E2IPO=1，""219.71.154.9""，5000，设置数据服务器IP地址和端口号。回车后返回CONNECT后表示成功建立连接。服务器端利用WINSOCK编写的软件发送接收数据，上位软件程序将GPRS传送来的数据存入Microsoft ACCESS数据库。
3．服务器端监控软件
本系统监控软件采用NI公司的labVIEW软件编写，利用labVIEW提供的VISA串口通信模块与GPRS终端进行数据的传输，设置好与GPRS DTU进行通讯的接口后，用户只要在编程时处理好上传与下设的数据操作，即可以通过GPRS与远程监控实时连接。
远程的高压无功补偿装置与GPRS模块已经用串口连接好，并作好相应的设置。本地服务器向GPRS模块发送数据召唤命令，GPRS模块收到命令并进行校验后向服务器传输数据，包括现场的系统电压、系统电流、有功功率、无功功率、功率因数，系统运行的可控硅状态量和报警信息等等。用户通过监控软件可以根据实际情况调整高压无功补偿装置的一些参数，通过GPRS模块将修改后的参数值传递给高压无功补偿装置或对FC滤波支路进行投切控制，对TCR支路的分合闸和发送/封锁触发脉冲等，大幅提高了系统运行的可靠性，同时也减少了维护费用。
3.1上位机监控程序
监控程序主要完成上位机监控软件与GPRS数据的接收与控制指令的下设，程序包括VISA功能控件，读写命令与I/O数据缓冲控件，以此来接收和发送通信数据；监控程序由串口通信主程序，上传数据处理子程序，下设数据处理子程序，绘图子程序，界面显示子程序组成。
3.2上位机监控界面
主画面中有一个报警描述状态栏，用于报警信息、主画面显示整个系统的主回路的开闭状态以及三相电压电流的实时曲线。所有这些显示的数据都是通过GPRS DTU 上传的。
图5 监控软件主界面
主画面的右侧有进入各个子界面的操作按钮，当按下其他按钮后，即进入到相应的画面中。各子界面的功能如下：
（1）系统操作
系统操作界面进行装置的运行操作和GPRS通信参数的设置。在上位机对无功补偿装置进行操作，可将远控/就地摇杆开关打到远控位置，然后选择手动或自动操作，在本监控系统中，滤波支路和固定补偿支路通过手动操作完成，而TCR支路可选择手动或自动。通信参数是设置GPRS中端串口通信的波特率、数据位、奇偶校验和停止位。
（2）系统操作
实时数据子界面显示当前电网的三相有功功率、无功功率、功率因数、三相电压电流有效值，基波幅值，直流分量等系统电能质量情况以及TCR阀组的温度。
（3）谐波监测
谐波监测画面将显示系统的谐波状况及谐波的频谱。点击选项卡可选择要查看的电网三相谐波的实时状况。点击谐波分量选择的增减按钮（也可在输入框中直接输入）可选择制定谐波的次数进行观察，如选择3次、5次、7次谐波等幅值和THD（谐波失真度）。
（4）功率因数统计
功率因数统计画面可观察到电网功率因数在最近一段时间内的变化趋势，包括三相总的功率因数变化显示和A、B、C三相的功率因数变化，由此可判断负载的整体运行情况，三相是否平衡等。
（5）硅状态监视
当阀组故障或BOD产生动作而报警时，单击硅状态监视按钮可直观地查看到，具体是哪个可控硅或BOD产生报警。BOD的作用是对阀组进行过压保护；可单击复位按钮进行复位操作，如果报警量依然存在，则需要进入系统操
作界面，封锁TCR的触发脉冲，并立即通知现场人员对TCR阀组进行检测
（6）故障记录
故障记录子界面显示的是高压无功补偿装置运行的所有报警记录，包括阀组欠压、BOD保护动作、阀组超温、滤波支路故障跳闸等，以ACCESS数据库的方式存储。可根据需要输入起始时间和结束时间，进行查询或删除相应时间段内的所有报警记录；点击输出报表按钮，可从ACCESS数据库中生成查询的报警记录报表。用户也可以在软件中编译打印程序，完成对查询结果的打印、保存！
4.结束语
本文介绍应用GPRS技术实现的高压无功补偿装置远程监控系统。远程高压无功补偿装置现场的数据经由GPRS可以传输到本地服务器上显示、处理、存储，也可以进行远程故障诊断，在必要时本地技术人员也可以对远程高压无功补偿装置进行操作。该系统已经投入实际运行，取得了很好效果。
参考文献：
[1] 朱洪波.通用分组无线业务（GPRS）技术与应用.人民邮电出版社.2004年
[2] 李华.现代移动通信新技术GPRS系统.华南理工大学出版社.2004年
[3] 王向臣.电网无功补偿实用技术.中国水利水电出版社 2011年
[4] 陈锡辉.labVIEW8.20程序设计从入门到精通 .清华大学出版社.2007年
