專利名稱：一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力監(jiān)控系統(tǒng)及其方法，尤其是涉及一種適用于自動(dòng)無功補(bǔ)償裝 置的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
無功補(bǔ)償裝置是變電所及電力行業(yè)主要設(shè)備，主要用于補(bǔ)償電力系統(tǒng)無功功率， 提高系統(tǒng)的功率信譽(yù)，改善電源品質(zhì)，減少線路的無功損耗，提高電網(wǎng)輸送電的能力。主要 有SVC (晶閘管投切電抗器)、SVG (靜止無功發(fā)生器)、TSC (晶閘管投切電容)、Fe。主要應(yīng) 用于鋼鐵，化工，冶煉、電網(wǎng)行業(yè)無功功率補(bǔ)償及諧波治理。隨著大功率非線性、沖擊性負(fù)荷 的不斷增加，高壓無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用也越來越多，特別是在冶金、采礦和電氣化鐵路等重 要場(chǎng)合中，無功補(bǔ)償裝置都扮演著重要角色。在這些大容量、實(shí)用化功補(bǔ)裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)行 過程中，監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是非常必要的，它起著運(yùn)行信息管理中心的作用。
在現(xiàn)有技術(shù)中，有以下五篇文獻(xiàn)與本發(fā)明有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)I為哈爾濱九洲電氣股份有限公司，于2009年11月02日申請(qǐng)，并于2010年 07月14日開告，公開號(hào)為CN201528204U的中國(guó)實(shí)用新型專利《高壓靜止無功補(bǔ)償裝置的 監(jiān)控系統(tǒng)》。其具體公開了一種高壓靜止無功補(bǔ)償裝置的監(jiān)控系統(tǒng)，先采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算顯示模塊，計(jì)算出系統(tǒng)當(dāng)前電壓、電流、有功、無功、功 率因數(shù)、諧波狀態(tài)等參數(shù)，然后將這些數(shù)據(jù)在主界面中進(jìn)行顯示，同時(shí)將這些數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)曲 線界面中繪制出來，便于調(diào)試和維護(hù)。但是現(xiàn)有技術(shù)I僅僅提供了一種就地監(jiān)控裝置，通過 NI公司數(shù)據(jù)采集卡采集模擬量信號(hào)，將采集到的模擬量信號(hào)送到工控機(jī)計(jì)算然后顯示。而 且只是對(duì)采集的數(shù)據(jù)等信息的實(shí)時(shí)顯示，出現(xiàn)問題時(shí)的故障保存。對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行狀況，不 能遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況。
(2)現(xiàn)有技術(shù)2為中國(guó)電力科學(xué)研究院，于2005年09月13日申請(qǐng)，并于2006年 03月29日公開，公開號(hào)為CN1753269A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)《一種分層分布式結(jié)構(gòu)的靜止無 功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺(tái)》。其具體公開了一種分層分布式結(jié)構(gòu)靜止無功補(bǔ)償器(SVC，Static Var Compensator，靜止無功補(bǔ)償裝置)監(jiān)控平臺(tái)，該SVC監(jiān)控平臺(tái)包括了底層、中層和上層三個(gè) 層次，其中通訊管理機(jī)、SVC支路微機(jī)保護(hù)單元、輔助保護(hù)單元、水冷系統(tǒng)監(jiān)控、閥基電子設(shè) 備(VBE)處于監(jiān)控平臺(tái)的底層，它們通過RS232、RS485串行接口與監(jiān)控平臺(tái)中層連接并以 串行方式實(shí)現(xiàn)底層分布通訊，監(jiān)控平臺(tái)中層包括就地控制、站控、調(diào)節(jié)單元、主監(jiān)控單元，它 們通過串行通訊總線CAN相互連接并且以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)中層通訊，監(jiān)控平臺(tái)的上層為上 級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)，它按照CDT通訊規(guī)約與監(jiān)控平臺(tái)的中層進(jìn)行通訊。采用這種分層分布式結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)架清晰，各層相互隔離，可大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增加系統(tǒng)可靠性和可擴(kuò)展性?，F(xiàn)有 技術(shù)2采用的分層分布式監(jiān)控方式，只提供了一種就地監(jiān)控方式，且SVC監(jiān)控平臺(tái)包括了底 層、中層和上層三個(gè)層次。底層采用RS232，RS485串行方式通訊，監(jiān)控平臺(tái)的中層采用CAN 總線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式通訊，上層按照⑶T通訊規(guī)約與中層通訊。雖然采用分層分布式通訊系 統(tǒng)架構(gòu)清晰，各層相互隔離，但是增加了通信的傳輸延遲、誤碼率，接口兼容問題。
(3)現(xiàn)有技術(shù)3為中國(guó)電力科學(xué)研究院，于2005年09月13日申請(qǐng)，并于2006年 03月29日公布，公布號(hào)為CN1753270A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)《靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控系統(tǒng)上 位機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)及其監(jiān)控方法》。其具體公開了一種靜止無功補(bǔ)償器(SVC)的監(jiān)控系統(tǒng)上位 機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)及其監(jiān)控方法。監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)由核心部分和核心外的外殼部分組成，核心部 分包括調(diào)度、核心數(shù)據(jù)處理和遠(yuǎn)程通信三大部分；外殼部分的各個(gè)程序之間相互獨(dú)立，避免 了程序的一部分代碼錯(cuò)誤導(dǎo)致全盤崩潰。在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中就地工作站接收非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的 水系統(tǒng)數(shù)據(jù)、CDT規(guī)約的通信管理機(jī)的數(shù)據(jù)并自動(dòng)轉(zhuǎn)化為CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)，后臺(tái)上位機(jī) 將接收的CAN總線數(shù)據(jù)通過Modem轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)方機(jī)器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 SVC上位機(jī)監(jiān)控軟件的 組態(tài)化，使其可以針對(duì)SVC系統(tǒng)工程，快速方便的配置出可滿足不同SVC系統(tǒng)巨大差異性的 上位機(jī)監(jiān)控軟件。現(xiàn)有技術(shù)3只提供了 SVC上位機(jī)監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)，主要是人機(jī)界面的設(shè) 計(jì)，應(yīng)用領(lǐng)域完全不一樣。而且該裝置主要是上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)，運(yùn)行該上位機(jī)，能夠顯示 SVC的所有運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)事故的記錄和分析及系統(tǒng)負(fù)荷的變化趨勢(shì)進(jìn)行歷史記錄打印、實(shí) 時(shí)顯示等功能這種軟件結(jié)構(gòu)和監(jiān)控方法可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作。但是遠(yuǎn)程操作只是 與后臺(tái)進(jìn)行通訊。傳輸距離近，并且通過Modem傳輸數(shù)據(jù)容易丟包。
(4)現(xiàn)有技術(shù)4為杭州晟泰電氣有限公司于2011年06月22日申請(qǐng)，并于2012年 02月22日公布，公布號(hào)為CN202150738U的中國(guó)實(shí)用新型專利《無功補(bǔ)償裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控系 統(tǒng)》。該實(shí)用新型專利提供了現(xiàn)場(chǎng)終端包括若干個(gè)智能電力電容器和若干個(gè)配電變壓器檢 測(cè)終端，配電變壓器檢測(cè)終端連接至少一個(gè)智能電力電容器，配電變壓器監(jiān)測(cè)終端通過通 信信道與主站通信。主要完成計(jì)量、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、配變工況監(jiān)測(cè)、無功補(bǔ)償四項(xiàng)功能于一 體整體監(jiān)控。
(5)現(xiàn)有技術(shù)5為遼寧電能發(fā)展股份有限公司于2011年06月15日申請(qǐng)，并于 2011年11月30日公布，公布號(hào)為CN202059228U的中國(guó)實(shí)用新型專利《一種無功補(bǔ)償裝置 的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置》。該專利提供了配電變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控，主要采用紅外夜視儀進(jìn)行通信。紅 外夜視儀設(shè)置在無功補(bǔ)償裝置的箱體內(nèi)，紅外夜視儀通過傳輸電纜與顯示器主機(jī)相連，實(shí) 現(xiàn)通信。本實(shí)用新型專利采用3個(gè)紅外夜視儀，兩個(gè)紅外夜視儀分別對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的一組 電容器和二組電容器，另外一個(gè)紅外夜視儀對(duì)準(zhǔn)電抗器、電流互感器和調(diào)容調(diào)抗開關(guān)，并通 過主控室顯示器呈現(xiàn)出運(yùn)行的電容器組的畫面，便于運(yùn)行操作人員及時(shí)了解和掌握電容器 組的運(yùn)行情況。
以往監(jiān)控系統(tǒng)及其通常針對(duì)某個(gè)具體應(yīng)用對(duì)象采用文本語言編程開發(fā)，用戶界面 不美觀，開發(fā)周期長(zhǎng)，移植和更改困難。另外，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)功能相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一般采用 的都是就地監(jiān)控，設(shè)備上有人機(jī)界面，設(shè)備的運(yùn)行信息都顯示在人機(jī)界面上，對(duì)于偏僻的變 電所、煤礦、冶金等地方十分不便。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)及其 方法既能滿足無功補(bǔ)償裝置的就地監(jiān)控和顯示，又能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的無線傳輸和遠(yuǎn)程操 作，以及裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，解決了數(shù)據(jù)的采集、處理和計(jì)算，以及傳輸過程中的安全 和穩(wěn)定性問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了 一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括=CAN總線通信電路和無線收 發(fā)模塊，CAN總線通信電路和無線收發(fā)模塊組成無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，CAN總 線通信電路包括微控制器和CAN總線收發(fā)器，微控制器包括eCAN控制器，微控制器采集無 功補(bǔ)償裝置監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)，通過eCAN控制器將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN總線收發(fā)器， 再由無線收發(fā)模塊通過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器，在服務(wù)器端建立數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ) 管理不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫得到電網(wǎng)電能質(zhì)量信息。由服務(wù)器產(chǎn)生的控制信息經(jīng) 過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無線收發(fā)模塊，再依次經(jīng)過CAN總線收發(fā)器和微控制器，由 微控制器向無功補(bǔ)償裝置的相應(yīng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行命令。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，無線遠(yuǎn) 程監(jiān)控系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集處理單元和動(dòng)作執(zhí)行單元，數(shù)據(jù)采集處理單元和動(dòng)作執(zhí)行單元 均連接在微控制器和無功補(bǔ)償裝置之間。數(shù)據(jù)采集處理單元包括A/D轉(zhuǎn)換單元和信號(hào)隔離 與轉(zhuǎn)換單元，無功補(bǔ)償裝置監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的數(shù)字量通過數(shù)據(jù)采集處理單元發(fā)送至微控制器， 無功補(bǔ)償裝置監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的模擬量依次通過信號(hào)隔離與轉(zhuǎn)換單元和A/D轉(zhuǎn)換單元發(fā)送至 微控制器，數(shù)據(jù)采集處理單元將無功補(bǔ)償裝置監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)發(fā)送至微控制器；動(dòng) 作執(zhí)行單元負(fù)責(zé)執(zhí)行微控制器發(fā)出的無功補(bǔ)償裝置監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的控制動(dòng)作。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，無線收 發(fā)模塊包括處理器、電源處理與電池管理模塊、GPRS/GSM集成模塊、GPRS/GSM天線模塊、天 線連接檢測(cè)模塊、看門狗模塊和存儲(chǔ)模塊，電源處理與電池管理模塊、GPRS/GSM集成模塊、 天線連接檢測(cè)模塊、看門狗模塊和存儲(chǔ)模塊均與處理器相連，電源處理與電池管理模塊與 外部輸入電源相連，并為處理器和GPRS/GSM集成模塊提供工作電源，GPRS/GSM天線模塊與 GPRS/GSM集成模塊相連。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，無線收 發(fā)模塊還包括電池模塊和ISP下載模塊，電池模塊和ISP下載模塊均與處理器相連，電池模 塊還與電池管理模塊相連。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，GPRS/ GSM集成模塊和ISP下載模塊均通過UART接口與處理器相連。ISP下載模塊通過SPI接口 與處理器相連。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，微控制 器采用TMS320F2812 DSP處理器。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，處理器 采用ARM7微處理器，GPRS/GSM集成模塊采用內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊，處理器負(fù)責(zé)系 統(tǒng)上電初始化、傳輸參數(shù)的存儲(chǔ)、GPRS網(wǎng)絡(luò)連接、用戶交換數(shù)據(jù)的緩存，以及狀態(tài)管理在內(nèi) 的任務(wù)，GPRS/GSM集成模塊負(fù)責(zé)TCP/IP協(xié)議的處理。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，無功補(bǔ) 償裝置為晶閘管投切電抗器型靜止無功發(fā)生器。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，A/D轉(zhuǎn) 換單元采用AD7865轉(zhuǎn)換芯片，A/D轉(zhuǎn)換單元采集無功補(bǔ)償裝置包括電網(wǎng)三相線電壓和三相 電流在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)送入到微控制器計(jì)算出包括三相電壓有效 值、三相電流有效值、三相的有功功率、三相無功功率、總的有功，總的無功功率、視在功率和功率因數(shù)和諧波次數(shù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還另外具體提供了一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，包括以下步驟5100:微控制器采集無功補(bǔ)償裝置的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)，并通過eCAN控制器將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN總線收發(fā)器；5101:由無線收發(fā)模塊將來自CAN總線收發(fā)器的數(shù)據(jù)通過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器；S102:在服務(wù)器端建立數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)管理不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫得到電網(wǎng)電能質(zhì)量信息和報(bào)告，從而掌握無功補(bǔ)償裝置和整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況；S103 :由服務(wù)器產(chǎn)生的控制信息經(jīng)過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無線收發(fā)模塊，再依次經(jīng)過CAN總線收發(fā)器和微控制器，由微控制器向無功補(bǔ)償裝置的相應(yīng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行命令。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟 SlOl中無線收發(fā)模塊的無線數(shù)據(jù)發(fā)送流程還進(jìn)一步包括以下步驟51011:初始化無線收發(fā)模塊的串口、SPI接口和無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)；51012:檢查無線發(fā)送模塊的天線狀態(tài)是否有信號(hào)；51013:初始化無線遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)時(shí)鐘，接收來自CAN總線收發(fā)器的CAN總線數(shù)據(jù)；51014:初始化GPRS/GSM集成模塊，與服務(wù)器進(jìn)行通訊，無線收發(fā)模塊進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)， 發(fā)送數(shù)據(jù)包。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，A/D轉(zhuǎn)換單元采集無功補(bǔ)償裝置 包括電網(wǎng)三相線電壓Ua^ Ubc, Uca和三相電流IA、IB、Ic在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)送入到微控制器計(jì)算出包括三相電壓有效值U ab、U—bc、U CA^三相電流有效值I—A、I—B、I—c，三相的有功功率Pa、Pb、P。三相無功功率Qa、Qb> Qc,總的有功功率P M，總的無功功率Q M，視在功率S i，功率因數(shù)cosphi和諧波次數(shù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)。然后將這些數(shù)據(jù)在服務(wù)器監(jiān)控的主界面中進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)曲線界面中繪制出來，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送到無線收發(fā)模塊，并通過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)傳送至服務(wù)器。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總共包括70個(gè)字節(jié)。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，CAN總線通信電路的CAN協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)幀ID，幀ID域的長(zhǎng)度為11位。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，CAN總線通信電路的CAN協(xié)議采用250K波特率。
作為本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，CAN總線通信電路的CAN協(xié)議采用連續(xù)幀ID組來定義該70個(gè)字節(jié)，并將無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)串口協(xié)議中包括頭字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)等在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)都包入CAN數(shù)據(jù)中。
通過實(shí)施上述本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法的技術(shù)方案， 具有以下技術(shù)效果(I)本發(fā)明將無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)信息，接入網(wǎng)的電能質(zhì)量信息通過無線GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器上，通過訪問服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；(2 )本發(fā)明能夠?qū)o功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，故障數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，既可以實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償裝置的就地監(jiān)控，又可以實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程監(jiān)控；(3)本發(fā)明采用無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)方的服務(wù)器，對(duì)于偏僻的變電所、煤礦、冶金等地方能夠很方便通過無線傳輸將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，訪問服務(wù)器就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)I高壓靜止無功補(bǔ)償裝置的監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)2 —種分層分布式結(jié)構(gòu)的靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是現(xiàn)有技術(shù)3靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)及其監(jiān)控方法的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本發(fā)明無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
數(shù)據(jù)采集處理單元的結(jié)構(gòu)組成框圖；圖6是本發(fā)明無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
無線發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)組成框圖；圖7是本發(fā)明無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法一種具體實(shí)施方式
無線發(fā)送過程的程序流程圖；圖8是本發(fā)明無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
無功補(bǔ)償裝置的主電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖9是本發(fā)明無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一種具體實(shí)施方式
的監(jiān)控終端界面示意圖；圖中1_微控制器，2-CAN總線收發(fā)器，3-無線收發(fā)模塊，4-無功補(bǔ)償裝置，5-數(shù)據(jù)采集處理單元，6-動(dòng)作執(zhí)行單元，7-服務(wù)·器，8-A/D轉(zhuǎn)換單元，9-信號(hào)隔離與轉(zhuǎn)換單元， Ο-eCAN控制器，31-處理器，32-電源處理與電池管理模塊，33-GPRS/GSM集成模塊， 34-GPRS/GSM天線模塊，35-天線連接檢測(cè)模塊，36-看門狗模塊，37-電池模塊，38-存儲(chǔ)模塊，39-1SP下載模塊。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如附圖4至附圖9中所示，給出了本發(fā)明一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明提出的無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，是一個(gè)以DSP為核心的控制系 統(tǒng)，通過CAN總線將數(shù)據(jù)發(fā)送到無線發(fā)送模塊，屬于監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)最小系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)保證了在性能穩(wěn)定的情況下，具有通用性、實(shí)用性和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。
如附圖4所示的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
，包括CAN (Controller Area Network,控制器區(qū)域網(wǎng))總線通信電路和無線收發(fā)模塊3,CAN總線通信 電路和無線收發(fā)模塊3組成無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了在 性能穩(wěn)定的情況下，監(jiān)視系統(tǒng)具有通用性、實(shí)用性和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。CAN總線通信電路包 括微控制器I和CAN總線收發(fā)器2，微控制器I包括eCAN控制器10，微控制器I采集無功補(bǔ) 償裝置4監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)，通過eCAN控制器10將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN總線收發(fā)器 2，再由無線收發(fā)模塊3通過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器7，在服務(wù)器7端建立數(shù)據(jù) 庫，存儲(chǔ)管理不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫得到電網(wǎng)電能質(zhì)量信息和報(bào)告，從而掌握無功 補(bǔ)償裝置和整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。由服務(wù)器7產(chǎn)生的控制信息經(jīng)過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送至無線收發(fā)模塊3，再依次經(jīng)過CAN總線收發(fā)器2和微控制器1，由微控制器I向無功補(bǔ) 償裝置4的相應(yīng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行命令。其中的微控制器I進(jìn)一步采用TMS320F2812 DSPCDigital Signal Processing,數(shù)字信號(hào)處理器)處理器。如附圖8所示,作為一種典型 的實(shí)施方式，本發(fā)明中的無功補(bǔ)償裝置4進(jìn)一步為TSC (Thyristor Switched Capacitor, 晶閘管投切電抗器)+SVG (Static Var Generator，靜止無功發(fā)生器)晶閘管投切電抗器型 靜止無功發(fā)生器。在附圖4中示出的僅僅是遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，而就地監(jiān)控方式即是在無功補(bǔ) 償裝置上進(jìn)行本地監(jiān)控。
本發(fā)明采用CAN總線通信方式，CAN總線采用串行多主控制通信協(xié)議，這種協(xié)議可 以有效地支持分布式實(shí)時(shí)控制，具有較高級(jí)別的安全性，通信速率最高可達(dá)1Mbps。CAN總 線的主要優(yōu)點(diǎn)在于抗噪聲能力強(qiáng)，能夠可靠地工作在噪聲大的惡劣環(huán)境。因此，CAN總線在 自動(dòng)控制領(lǐng)域和對(duì)可靠性要求較高的領(lǐng)域得到了廣泛的使用。TMS320F2812 DSP處理器的 eCAN控制器10提供了具有CAN2. OB協(xié)議規(guī)定的完整功能的CPU，eCAN控制器10最小化了 通信時(shí)的CPU的負(fù)擔(dān)，并且通過提供另外的某些特性增強(qiáng)了 CAN的標(biāo)準(zhǔn)功能。
系統(tǒng)的CAN總線通信電路主要由微控制器DSP和CAN總線收發(fā)器組成。其系統(tǒng)總 體框圖如圖4所示，實(shí)現(xiàn)模擬量信號(hào)的采集、DSP的數(shù)據(jù)處理和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)、CAN總線的數(shù) 據(jù)發(fā)送和響應(yīng)近端或遠(yuǎn)端的操作。應(yīng)用高速DSP處理器分析數(shù)據(jù)，得到多種電能質(zhì)量參數(shù)， 使用無線GPRS數(shù)據(jù)通訊模塊將測(cè)量分析得到的數(shù)據(jù)通過無線GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器，在 服務(wù)器端建立數(shù)據(jù)庫，來存儲(chǔ)管理不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫可得到比較全面的電網(wǎng)電 能質(zhì)量報(bào)告，從而掌握設(shè)備和整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。
其中，無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總共包括70個(gè)字節(jié)(包括頭字節(jié)和 校驗(yàn)字節(jié))，數(shù)據(jù)通信協(xié)議如下表I所示。根據(jù)實(shí)際情況和CAN數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，無功補(bǔ) 償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用以下CAN協(xié)議(1)采用標(biāo)準(zhǔn)幀ID，也即幀ID域長(zhǎng)度為11位；(2)CAN波特率采用250K ；(3)采用連續(xù)幀ID組來定義該70個(gè)字節(jié)(也即將無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)串口協(xié)議中包括頭 字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)等所有數(shù)據(jù)都包入CAN數(shù)據(jù)中)。
CAN郵箱幀IDCAN數(shù)據(jù)包8字節(jié)定義說明郵箱80X184數(shù)據(jù)1~數(shù)據(jù)8數(shù)據(jù)I位于低字節(jié)郵箱70X284數(shù)據(jù)9~數(shù)據(jù)16數(shù)據(jù)9位于低字節(jié)郵箱60X384數(shù)據(jù)17~數(shù)據(jù)24數(shù)據(jù)17位于低字節(jié)郵箱50X484數(shù)據(jù)25~數(shù)據(jù)32數(shù)據(jù)25位于低字節(jié)郵箱40X185數(shù)據(jù)33~數(shù)據(jù)40數(shù)據(jù)33位于低字節(jié)郵箱30X285數(shù)據(jù)41~數(shù)據(jù)48數(shù)據(jù)41位于低字節(jié)郵箱20X385數(shù)據(jù)49~數(shù)據(jù)56數(shù)據(jù)49位于低字節(jié)郵箱I0X485數(shù)據(jù)57~數(shù)據(jù)64數(shù)據(jù)57位于低字節(jié)郵箱00X186數(shù)據(jù)65~數(shù)據(jù)72數(shù)據(jù)65位于低字節(jié)，數(shù)據(jù)67，68，69，70’ 71，72填0表I數(shù)據(jù)通信協(xié)議 如附圖5所示的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)采集處理單元5和動(dòng)作執(zhí)行單元 6，數(shù)據(jù)采集處理單元5和動(dòng)作執(zhí)行單元6均連接在微控制器I和無功補(bǔ)償裝置4之間。數(shù)據(jù)采集處理單元5包括A/D轉(zhuǎn)換單元8和信號(hào)隔離與轉(zhuǎn)換單元9，無功補(bǔ)償裝置4監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的數(shù)字量通過數(shù)據(jù)采集處理單元5發(fā)送至微控制器I，無功補(bǔ)償裝置4監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的模擬量依次通過信號(hào)隔離與轉(zhuǎn)換單元9和A/D轉(zhuǎn)換單元8發(fā)送至微控制器I，數(shù)據(jù)采集處理單元 5將無功補(bǔ)償裝置4監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)發(fā)送至微控制器I。動(dòng)作執(zhí)行單元6負(fù)責(zé)執(zhí)行微控制器I發(fā)出的無功補(bǔ)償裝置4監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的控制動(dòng)作。
如附圖6所示的無線收發(fā)模塊3進(jìn)一步包括處理器31、電源處理與電池管理模塊 32、GPRS/GSM集成模塊33、GPRS/GSM天線模塊34、天線連接檢測(cè)模塊35、看門狗模塊36和存儲(chǔ)模塊38。在無線收發(fā)模塊3中集成有串口、SPI (Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口)等接口。電源處理與電池管理模塊32、GPRS/GSM集成模塊33、天線連接檢測(cè)模塊35、看門狗模塊36和存儲(chǔ)模塊38均與處理器31相連，電源處理與電池管理模塊32與外部輸入電源相連，并為處理器31和GPRS/GSM集成模塊33提供工作電源，GPRS/GSM天線模塊34與GPRS/GSM集成模塊33相連。無線收發(fā)模塊3還進(jìn)一步包括電池模塊37和ISP (In System Programming,在系統(tǒng)編程)下載模塊39,電池模塊37和ISP下載模塊39均與處理器31相連，電池模塊37還與電池管理模塊32相連。GPRS/GSM集成模塊33和ISP下載模塊39均通過UART接口與處理器31相連；ISP下載模塊39通過SPI接口與處理器31 相連。處理器31采用ARM7微處理器，GPRS/GSM集成模塊33采用內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的GPRS 模塊，處理器31負(fù)責(zé)系統(tǒng)上電初始化，傳輸參數(shù)的存儲(chǔ)，GPRS網(wǎng)絡(luò)連接、用戶交換數(shù)據(jù)的緩存，以及狀態(tài)管理在內(nèi)的任務(wù)，GPRS/GSM集成模塊33負(fù)責(zé)TCP/IP協(xié)議的處理。
GPRS (General Packet Radio Servic,通用分組無線業(yè)務(wù))是利用“包交換” (Packet Switched)概念所發(fā)展出的一套無線數(shù)據(jù)傳輸方式。采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。GPRS網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有GSM (Global System of Mobile communication,全球移動(dòng)通訊系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)中增加GGSN和SGSN來實(shí)現(xiàn)的,使得用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不需要使用電路交換模式下的任何網(wǎng)絡(luò)資源，從而可以自主運(yùn)營(yíng)。
附圖6中的無線收發(fā)模塊采用基于ARM7微處理器的處理器31和內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的GPRS/GSM集成模塊33實(shí)現(xiàn)。其中，處理器31并不進(jìn)行TCP/IP協(xié)議處理，只負(fù)責(zé)系統(tǒng)上電初始化，傳輸參數(shù)的存儲(chǔ)，GPRS網(wǎng)絡(luò)連接、用戶交換數(shù)據(jù)的緩存及有關(guān)狀態(tài)管理。而真正用戶數(shù)據(jù)流的TCP/IP打包都由GPRS/GSM集成模塊33完成，充分發(fā)揮了處理器31的管理能力和GPRS/GSM集成模塊33的協(xié)議處理能力，各取所長(zhǎng)。處理器31采用飛利浦ARM7 芯片LPC2119，LPC2119基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDM1-STM CPU,并帶 有128/256K字節(jié)(KB)嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器。128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速 結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。GPRS/GSM集成模塊33的電路實(shí)現(xiàn)以下功 能數(shù)據(jù)傳輸(GPRS)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示、短信服務(wù)、呼叫服務(wù)、電話本服務(wù)和字符管理。其中， GPRS/GSM集成模塊33采用GM862作為核心芯片，GM862的內(nèi)部集成了 TCP/IP棧，通過進(jìn)行 網(wǎng)絡(luò)開發(fā)，而無需進(jìn)行協(xié)議的移植與轉(zhuǎn)換。通過AT命令建立Socket與服務(wù)器連接，進(jìn)行數(shù) 據(jù)的傳遞。GM862采用標(biāo)準(zhǔn)串行口進(jìn)行通信，AT命令集進(jìn)行控制，只要實(shí)現(xiàn)串口驅(qū)動(dòng)和GPRS 驅(qū)動(dòng)(基于串口的AT命令程序)就能實(shí)現(xiàn)該模塊的各種功能。GPRS網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò) 中增加 GGSN (Gateway GPRS Support Node，網(wǎng)關(guān) GPRS 支持節(jié)點(diǎn))和 SGSN (Service GPRS Support Node,服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn))來實(shí)現(xiàn)的,使得用戶能夠在端到端分組方式下發(fā)送和接 收數(shù)據(jù)，不需要使用電路交換模式下的任何網(wǎng)絡(luò)資源，從而可以自主運(yùn)營(yíng)。
GSM/GPS模塊接口電路實(shí)現(xiàn)以下功能(1)數(shù)據(jù)傳輸(GPRS)；(2)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示；(3)短信服務(wù)；(4)呼叫服務(wù)；(5)電話本服務(wù)；(6)字符管理。
GM862內(nèi)部集成了 TCP/IP棧，通過進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)開發(fā)，而無需進(jìn)行協(xié)議的移植與轉(zhuǎn)換。 通過AT命令建立Socket與服務(wù)器連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。GM862采用標(biāo)準(zhǔn)串行口進(jìn)行通 信，AT命令集進(jìn)行控制，我們只要實(shí)現(xiàn)串口驅(qū)動(dòng)和GPRS驅(qū)動(dòng)(基于串口的AT命令程序)就 能實(shí)現(xiàn)該模塊的各種功能。
本發(fā)明采用的GPRS無線傳輸模塊的具體設(shè)計(jì)方案是采用微處理器ARM7+內(nèi)嵌 TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊實(shí)現(xiàn)，如圖6所示。這里的微處理器并不進(jìn)行TCP/IP協(xié)議處理，只 負(fù)責(zé)系統(tǒng)上電初始化，傳輸參數(shù)的存儲(chǔ)，GPRS網(wǎng)絡(luò)連接、用戶交換數(shù)據(jù)的緩存及有關(guān)狀態(tài)管 理。而真正用戶數(shù)據(jù)流的TCP/IP打包都由模塊完成，充分發(fā)揮了微處理器管理能力和模塊 的協(xié)議處理能力，各取所長(zhǎng)。
A/D轉(zhuǎn)換單元8進(jìn)一步采用AD7865轉(zhuǎn)換芯片，A/D轉(zhuǎn)換單元8采集無功補(bǔ)償裝置 4包括電網(wǎng)三相線電壓1、UBC, Uca和三相電流IA、IB、Ic在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將采集到的電壓和 電流數(shù)據(jù)送入到微控制器I計(jì)算出包括三相電壓有效值U—AB、U—BC、U ca，三相電流有效值I—A、 IB、I。，三相的有功功率PA、PB、P。，三相無功功率Qa、Qb> Qc,總的有功功率P—AB。，總的無功功 率Q—AB。，視在功率S AB。，功率因數(shù)cosphi和諧波次數(shù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)。然后將這些數(shù)據(jù)在服務(wù) 器7監(jiān)控的主界面中進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)曲線界面中繪制出來，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過CAN總線 發(fā)送到無線收發(fā)模塊3，并通過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)傳送至服務(wù)器7。
如附圖7所示，發(fā)送模塊程序流程包括初始化串口，SPI接口和系統(tǒng)的參數(shù)，檢查 無線發(fā)送模塊天線狀態(tài)有信號(hào)，初始化系統(tǒng)時(shí)鐘，接收CAN總線數(shù)據(jù)，初始化GM862模塊，與 地面服務(wù)器通訊，無線發(fā)送裝置進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)送數(shù)據(jù)包。
如附圖9所示，現(xiàn)場(chǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器上，并通過Internet網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備電壓、電流、有功功率、無功功率、視 在功率、功率因數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。
一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法的具體實(shí)施方式
，包括以下步驟5100:微控制器I采集無功補(bǔ)償裝置4的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)，并通過eCAN控制器 10將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN總線收發(fā)器2 ；5101由無線收發(fā)模塊3將來自CAN總線收發(fā)器2的數(shù)據(jù)通過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送至服務(wù)器7 ；S102:在服務(wù)器7端建立數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)管理不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫得到電網(wǎng)電 能質(zhì)量信息和報(bào)告，從而掌握無功補(bǔ)償裝置和整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況；S103 由服務(wù)器7產(chǎn)生的控制信息經(jīng)過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無線收發(fā)模塊3， 再依次經(jīng)過CAN總線收發(fā)器2和微控制器1，由微控制器I向無功補(bǔ)償裝置4的相應(yīng)監(jiān)控節(jié) 點(diǎn)發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行命令。
步驟SlOl中無線收發(fā)模塊3的無線數(shù)據(jù)發(fā)送流程還進(jìn)一步包括以下步驟51011:初始化無線收發(fā)模塊3的串口、SPI接口和無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)；51012:檢查無線發(fā)送模塊3的天線狀態(tài)是否有信號(hào)；51013:初始化無線遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)時(shí)鐘，接收來自CAN總線收發(fā)器2的CAN總線數(shù)據(jù)；51014:初始化GPRS/GSM集成模塊33，與服務(wù)器7進(jìn)行通訊，無線收發(fā)模塊3進(jìn)入運(yùn)行 狀態(tài)，發(fā)送數(shù)據(jù)包。
A/D轉(zhuǎn)換單元8采集無功補(bǔ)償裝置4包括電網(wǎng)三相線電壓UAB、UBC、Uca和三相電流 IA、IB、Ic在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)送入到微控制器I計(jì)算出包括三相電 壓有效值U—mU—BC、U—CA，三相電流有效值I—A、I—B、I—c，三相的有功功率pA、pB、pc，三相無功功率 Qa> Qb> Qcj總的有功功率P—AB。，總的無功功率Q—AB。，視在功率S AB。，功率因數(shù)cosphi和諧波次 數(shù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)；然后將這些數(shù)據(jù)在服務(wù)器7監(jiān)控的主界面中進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)曲線界 面中繪制出來，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送到無線收發(fā)模塊3，并通過GPRS和Internet 網(wǎng)絡(luò)傳送至服務(wù)器7。
作為一種更加優(yōu)選的實(shí)施方式，無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總共包括 70個(gè)字節(jié)。CAN總線通信電路的CAN協(xié)議進(jìn)一步采用標(biāo)準(zhǔn)幀ID，幀ID域的長(zhǎng)度為11位。 CAN總線通信電路的CAN協(xié)議進(jìn)一步采用250K波特率。CAN總線通信電路的CAN協(xié)議進(jìn)一 步采用連續(xù)幀ID組來定義該70個(gè)字節(jié)，將無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)串口協(xié)議中包括頭字節(jié)和校 驗(yàn)字節(jié)在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)都包入CAN數(shù)據(jù)中。
本發(fā)明中的數(shù)據(jù)還可以采用有線網(wǎng)絡(luò)，例如采用Modem撥號(hào)方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn) 方的服務(wù)器7。同時(shí)，隨著無線技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有GPRS+GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)非常成熟，也可實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明的將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器7的功能，以及訪問服務(wù)器7實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí) 監(jiān)控。
本發(fā)明將CAN通訊技術(shù)和無線發(fā)射技術(shù)應(yīng)用到TSC+SVG裝置的狀態(tài)檢測(cè)和遠(yuǎn)程控 制上，在現(xiàn)有TSC+SVG裝置控制平臺(tái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)裝置信息的就地顯示和通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā) 送到遠(yuǎn)程服務(wù)器上，通過訪問本地的和遠(yuǎn)程的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用CAN 總線，串行多主控制通信協(xié)議，這種協(xié)議有效地支持分布式實(shí)時(shí)控制，具有較高級(jí)別的安全 性，通信速率最高達(dá)1Mbps。CAN總線的主要優(yōu)點(diǎn)在于抗噪聲能力強(qiáng)，能夠可靠地工作在噪聲大的惡劣環(huán)境。
現(xiàn)有無功補(bǔ)償裝置采用的監(jiān)控方式主要是就地監(jiān)控，就是將裝置的運(yùn)行信息和電 網(wǎng)信息顯示在設(shè)備的主界面上。本系統(tǒng)將無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)信息，接入網(wǎng)的電能質(zhì) 量信息通過無線GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器上，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)， 并通過訪問服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，既可以實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償裝置的就地監(jiān)控，又可以實(shí)現(xiàn) 無線遠(yuǎn)程監(jiān)控。非常適用于偏僻的變電所、煤礦、冶金等應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān) 控。本發(fā)明不但能夠應(yīng)用于無功補(bǔ)償裝置的現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，還能夠應(yīng)用于其他電力或電 能設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明 技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同 替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括CAN總線通信電路和無線收發(fā)模塊(3)，所述的CAN總線通信電路和無線收發(fā)模塊(3)組成無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，CAN總線通信電路包括微控制器(I)和CAN總線收發(fā)器(2)，所述的微控制器 (I)包括eCAN控制器(10)，微控制器(I)采集無功補(bǔ)償裝置(4)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)， 通過eCAN控制器(10)將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN總線收發(fā)器(2)，再由無線收發(fā)模塊(3)通過 GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器(7)，在服務(wù)器(7)端建立數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)管理不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫得到電網(wǎng)電能質(zhì)量信息；由服務(wù)器(7)產(chǎn)生的控制信息經(jīng)過GPRS和 Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無線收發(fā)模塊(3)，再依次經(jīng)過CAN總線收發(fā)器(2)和微控制器(1)， 由微控制器(I)向無功補(bǔ)償裝置(4)的相應(yīng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集處理單元(5)和動(dòng)作執(zhí)行單元(6)，所述的數(shù)據(jù)采集處理單元(5)和動(dòng)作執(zhí)行單元(6)均連接在微控制器(I)和無功補(bǔ)償裝置(4)之間；數(shù)據(jù)采集處理單元(5)包括A/D轉(zhuǎn)換單元(8)和信號(hào)隔離與轉(zhuǎn)換單元(9)，無功補(bǔ)償裝置(4)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的數(shù)字量通過數(shù)據(jù)采集處理單元(5)發(fā)送至微控制器(1)，無功補(bǔ)償裝置(4)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的模擬量依次通過信號(hào)隔離與轉(zhuǎn)換單元(9 )和A/D轉(zhuǎn)換單元(8 )發(fā)送至微控制器(I)，數(shù)據(jù)采集處理單元(5)將無功補(bǔ)償裝置(4)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)發(fā)送至微控制器(I);動(dòng)作執(zhí)行單元(6)負(fù)責(zé)執(zhí)行微控制器(I)發(fā)出的無功補(bǔ)償裝置(4)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的控制動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的無線收發(fā)模塊(3)包括處理器(31)、電源處理與電池管理模塊(32)、GPRS/GSM集成模塊(33)、GPRS/GSM天線模塊(34)、天線連接檢測(cè)模塊(35)、看門狗模塊(36)和存儲(chǔ)模塊 (38)，所述的電源處理與電池管理模塊(32)、GPRS/GSM集成模塊(33)、天線連接檢測(cè)模塊 (35)、看門狗模塊(36)和存儲(chǔ)模塊(38)均與處理器(31)相連，電源處理與電池管理模塊 (32)與外部輸入電源相連，并為處理器(31)和GPRS/GSM集成模塊(33)提供工作電源，所述的GPRS/GSM天線模塊(34)與GPRS/GSM集成模塊(33)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的無線收發(fā)模塊(3 )還包括電池模塊(37 )和ISP下載模塊(39 )，所述的電池模塊(37 )和ISP 下載模塊(39)均與處理器(31)相連，電池模塊(37)還與電池管理模塊(32)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的 GPRS/GSM集成模塊(33)和ISP下載模塊(39)均通過UART接口與處理器(31)相連；所述的ISP下載模塊(39)通過SPI接口與處理器(31)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的微控制器(I)采用TMS320F2812 DSP處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的處理器(31)采用ARM7微處理器，所述的GPRS/GSM集成模塊(33)采用內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的 GPRS模塊，處理器(31)負(fù)責(zé)系統(tǒng)上電初始化、傳輸參數(shù)的存儲(chǔ)、GPRS網(wǎng)絡(luò)連接、用戶交換數(shù)據(jù)的緩存，以及狀態(tài)管理在內(nèi)的任務(wù)；GPRS/GSM集成模塊(33)負(fù)責(zé)TCP/IP協(xié)議的處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2，4至7中任一權(quán)利要求所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的無功補(bǔ)償裝置(4)為晶閘管投切電抗器型靜止無功發(fā)生器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換單元(8)采用AD7865轉(zhuǎn)換芯片，A/D轉(zhuǎn)換單元(8)采集無功補(bǔ)償裝置(4)包括電網(wǎng)三相線電壓和三相電流在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)送入到微控制器(I)計(jì)算出包括三相電壓有效值、三相電流有效值、三相的有功功率、三相無功功率、總的有功功率、總的無功功率、視在功率、功率因數(shù)和諧波次數(shù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)。
10.一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟5100:微控制器(I)采集無功補(bǔ)償裝置(4)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)，并通過eCAN控制器(10)將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN總線收發(fā)器(2)；5101:由無線收發(fā)模塊(3)將來自CAN總線收發(fā)器(2)的數(shù)據(jù)通過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器(7);S102:在服務(wù)器(7)端建立數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)管理不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫得到電網(wǎng)電能質(zhì)量信息和報(bào)告，從而掌握無功補(bǔ)償裝置和整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況；S103 :由服務(wù)器(7)產(chǎn)生的控制信息經(jīng)過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無線收發(fā)模塊(3)，再依次經(jīng)過CAN總線收發(fā)器(2)和微控制器(1)，由微控制器(I)向無功補(bǔ)償裝置(4) 的相應(yīng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行命令。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，其特征在于，所述步驟SlOl中無線收發(fā)模塊(3)的無線數(shù)據(jù)發(fā)送流程還進(jìn)一步包括以下步驟51011:初始化無線收發(fā)模塊(3)的串口、SPI接口和無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)；51012:檢查無線發(fā)送模塊(3)的天線狀態(tài)是否有信號(hào)；51013:初始化無線遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)時(shí)鐘，接收來自CAN總線收發(fā)器(2)的CAN總線數(shù)據(jù)；51014:初始化GPRS/GSM集成模塊(33)，與服務(wù)器(7)進(jìn)行通訊，無線收發(fā)模塊(3)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)送數(shù)據(jù)包。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，其特征在于所述 A/D轉(zhuǎn)換單元(8 )采集無功補(bǔ)償裝置(4 )包括電網(wǎng)三相線電壓Ua^UpUca和三相電流IA、IB、 Ic在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)送入到微控制器(I)計(jì)算出包括三相電壓有效值U—mU—BC、U—CA，三相電流有效值I—A、I—B、I c,三相的有功功率PA、PB、PC，三相無功功率Qa、 Qb、Q。，總的有功功率P—AB。，總的無功功率Q—AB。，視在功率S AB。，功率因數(shù)cosphi和諧波次數(shù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)；然后將這些數(shù)據(jù)在服務(wù)器(7)監(jiān)控的主界面中進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)曲線界面中繪制出來，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送到無線收發(fā)模塊(3)，并通過GPRS和Internet 網(wǎng)絡(luò)傳送至服務(wù)器(7)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一權(quán)利要求所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，其特征在于所述無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總共包括70個(gè)字節(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一權(quán)利要求所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，其特征在于所述CAN總線通信電路的CAN協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)幀ID，幀ID域的長(zhǎng)度為11位。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一權(quán)利要求所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，其特征在于所述CAN總線通信電路的CAN協(xié)議采用250K波特率。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，其特征在于所述 CAN總線通信電路的CAN協(xié)議采用連續(xù)幀ID組來定義該70個(gè)字節(jié)，將無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)串口協(xié)議中包括頭字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)都包入CAN數(shù)據(jù)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無功補(bǔ)償裝置無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其方法，系統(tǒng)包括CAN總線通信電路和無線收發(fā)模塊，CAN總線通信電路和無線收發(fā)模塊組成無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，CAN總線通信電路包括微控制器和CAN總線收發(fā)器，微控制器采集無功補(bǔ)償裝置監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，并通過eCAN控制器將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN總線收發(fā)器，再由無線收發(fā)模塊通過GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器，在服務(wù)器端建立數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)管理不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)庫得到電網(wǎng)電能質(zhì)量信息，服務(wù)器沿著同樣的路徑向無功補(bǔ)償裝置發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行信號(hào)。本發(fā)明確保了數(shù)據(jù)的采集、處理、計(jì)算和安全，既能滿足無功補(bǔ)償裝置的就地監(jiān)控，又能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
文檔編號(hào)H02J13/00GK103001233SQ20121040933
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者曹洋, 李保國(guó), 譚勝武, 黃燕艷, 梁文超, 何偉, 劉永麗, 唐建宇, 彭勃, 楊磊 申請(qǐng)人:株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司