基于LabVIEW的电力远程监测系统设计
张 碧1，2 赵毅君2 李谟发3 刘万太3
【摘 要】摘 要：为了应对用户对电能质量的高要求，提出了一种基于无线公网通讯、总线采集的电力远程监测系统解决方案。主站采用LabVIEW软件构建一个虚拟仪器的人机界面，能够实时对用户的各种电量参数进行监测，并采用抗干扰设计方法，提高了电力系统的准确性、经济性与安全性。 【期刊名称】机电信息 【年(卷),期】2016(000)024 【总页数】2
【关键词】电力远程监测；LabVIEW；电能质量；电力用户
0 引言
电力远程监测系统是采集客户端实时用电信息的平台，是运用通信技术、计算机技术和自动控制技术对电力负荷进行监控、管理的综合系统［1］。随着电力供应的商品化和市场化，电力用户对电能质量的要求也越来越高，电力远程监测系统解决方案［2］对提高电能质量起着至关重要的作用。
1 系统整体设计思路
为了提高电力系统的准确性、经济性和安全性，本文设计出一个基于无线公网通讯、总线采集的电力远程监测系统，以虚拟仪器技术组成一个人机界面，通过虚拟仪器实现结果的处理。该系统由终端电能表、数据采集器、集中器和系统主站这几个部分组成，主站是系统的核心，是由计算机、网络、通信等软硬件构成的平台［3］。系统主站通过GPRS网络和集中器连接，形成1对N的连接网络，主要负责终端数据的分析、处理和共享，同时也能实现负荷的控制。
下层网通信信道采用RS485总线和电力线载波结合的方式进行通讯，终端电能表安装在用户侧，用来实现用电信息采集与监控的功能。下层网负责对用户实时用电数据和事件的采集及用户负荷控制的实现，并向系统主站传输数据和信息。
2 系统硬件结构
本系统数据采集器采用的是第三代Ⅰ型产品，配有RS485通信接口，最多可连接32块RS485电能表，波特率为1 200～9 600 b/s可调；公用变压器数据采集通信信道采用宏电公司的GPRS DTU模块。
系统的上层网采用GPRS通讯，在电力局的监控中心安装有接收集中器信号的GPRS接收模块，模块通过RS485总线和上位机进行连接；系统的下层网分为RS485总线型和电力线载波型两种，通过集中器每隔一段时间发送命令对电能表进行数据读取和储存，二者在调试过程中遇到不同问题采取不同的解决方案。
3 系统软件仿真测试
3.1 系统主站串口连接
串口是计算机上非常常用的通讯协议，本系统主站用的是RS485总线，其一端连接在GPRS接收模块上，另一端连接在RS485总线端口上，由于RS485总线不能直接连接计算机，因此，需要一个RS485转RS232的转换接口。串口应用程序可应用LabVIEW所提供的函数［4］来编程，并配置好参数，选择合适的路径，来建立有效的通讯。
结构上，利用状态机结构自编的自动搜索串口程序（界面如图1所示）。程序从COM1开始搜索，串口参数根据实际情况进行选择配置，本文波特率选9 600 b/s，超时时间为100 ms，数据位为8，停止位为1.0。在COM1分支中，若
COM1没有连接相应的GPRS接收模块，则会产生一个错误，在此使用清除错误，错误不往下传递。根据以上串口连接程序，主站计算机可自动搜索并自动连接串口，使GPRS接收模块和系统主站计算机有效通讯。 3.2 用户用电监测
用户用电监测主要是指用户预购电监测，现以3组数据分别代表3组不同的用户进行分析。主站根据用户的预付费信息和用户电能表数据计算剩余电费，当剩余电费低于或等于报警门限值时，主站下发命令进行催费。用户用电监测界面如图2所示。 3.3 电量参数监测
在电力远程监测系统中，采集的对象是采集终端（电能表），由于本系统采用的是GPRS和RS485总线相结合的通讯网络，数据通讯速度比较快，而且传输数据量也大，因而在主站计算机上能较好地实时监测各个电能表的电压、电流。三相电压显示界面如图3所示，三相电流显示界面如图4所示。
三相功率的监测界面可监测视在功率、有功功率、无功功率和功率因数，其中功率因数分别用波形图和仪表来显示，以便主站的工作人员查看。功率显示界面如图5所示。
4 LabVIEW的抗干扰分析
电力系统无法避免一些电量参数的调整、变更控制，停电和复电过程中的人为干预，还有一些无法通过软件编程操作锁定的干扰，而这些将影响电力远程监测系统的正常运行［5］。本文设计的系统可根据具体的数据形成异常记录；另外，异常状态会有报警记录，但在有固定的数据记录间隔的情况下，难免会错过一些数据突变过程，不利于异常情况分析，如果状态参数值在很短的时间内
基于LabVIEW的电力远程监测系统设计
