基于GPRS技術(shù)的調(diào)度自動化通信系統(tǒng)方案

獻(xiàn)縣電力局 劉艦石 劉立中 彭雙巖

基于GPRS技術(shù)的調(diào)度自動化通信系統(tǒng)方案

獻(xiàn)縣電力局 劉艦石 劉立中 彭雙巖

電力系統(tǒng)中需要對眾多的變電站設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并將監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到調(diào)度主站的SCADA系統(tǒng)進(jìn)行處理。由于各變電站分布分散，而且大多設(shè)置在偏遠(yuǎn)的地區(qū)，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，成為目前電力通信研究的熱門方向。系統(tǒng)可以通過分散分布的各個(gè)變電站的遠(yuǎn)端采集單元采集各個(gè)變電站遠(yuǎn)動信息，并有效地利用移動公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸。

GPRS；調(diào)度；通信

1.引言

電力系統(tǒng)中，常常需要對眾多的變電站設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，大部分監(jiān)測數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)發(fā)送到調(diào)度主站的SCADA系統(tǒng)進(jìn)行處理。由于各變電站分布分散，而且大多設(shè)置在偏遠(yuǎn)的地區(qū)，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，成為目前電力通信研究的熱門方向。系統(tǒng)可以通過分散分布的各個(gè)變電站的遠(yuǎn)端采集單元RTU采集各個(gè)變電站遠(yuǎn)動信息，并有效地利用移動公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸，電力數(shù)據(jù)通過GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視與顯示、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與調(diào)節(jié)、事故報(bào)警、越限/變位報(bào)警、數(shù)據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)、工作信息登錄、自動化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、事故追憶等功能，調(diào)度員掌握了這樣的信息，做出相應(yīng)的反映。我局采用GPRS通道做為光纖通信通道的備用通道，既滿足了調(diào)度自動化發(fā)展的需要，又保障了調(diào)度自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)與傳統(tǒng)的通信方案相比也節(jié)省了大量的人力、物力。

2.GPRS通信技術(shù)簡介

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，它是一種新型的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。目前的GPRS技術(shù)是中國移動在完善優(yōu)化GPRS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中推出的第2.75代通信技術(shù)，支持高速補(bǔ)充業(yè)務(wù)信道，從而可實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。GPRS理論速率153.6Kbps，目前實(shí)際測試速率為80kbps。GPRS通信方式更適合于電力數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)，有以下優(yōu)勢：

1）GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)點(diǎn)，無需擔(dān)心線路的維護(hù)或有線系統(tǒng)移動時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)測點(diǎn)無需進(jìn)行拉線、埋線等工作。

2）終端價(jià)格比較低。與DDN相比，較DTU或DDN專線Modem其終端價(jià)格便宜很多。3）GPRS通信資費(fèi)便宜，計(jì)費(fèi)合理。GPRS資費(fèi)包月比有線電話網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)還便宜。只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才計(jì)費(fèi)，占線不計(jì)費(fèi)。

4）GPRS技術(shù)能非常好地支持頻繁、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。

5）GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

3.系統(tǒng)工作原理

電力調(diào)度系統(tǒng)由調(diào)度中心和調(diào)度終端(RTU)兩大部分組成。由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，調(diào)度監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)主機(jī)配置固定的IP地址，各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和該主機(jī)進(jìn)行通信。

上傳信息：來自RTU的信息首先由GPRS采集處理器（變電站發(fā)送端）進(jìn)行UDP協(xié)議或TCP/IP協(xié)議封包和無線調(diào)制解調(diào)，再通過GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)向前置機(jī)/數(shù)據(jù)服務(wù)器傳送，經(jīng)主前置機(jī)/數(shù)據(jù)服務(wù)器處理、存儲后，向網(wǎng)上廣播，各工作站收到信息后進(jìn)行相應(yīng)處理。

下傳信息：來自工作站的信息首先傳送到主前置機(jī)/數(shù)據(jù)服務(wù)器，由其處理后發(fā)送到GPRS采集處理器（調(diào)度中心接收端）進(jìn)行TCP/IP協(xié)議封包和無線調(diào)制解調(diào)，再通過GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到變電站的RTU。

各變電站的GPRS通信設(shè)備選用帶網(wǎng)絡(luò)接口的GPRS采集處理器，直接掛接在變電站的局域網(wǎng)絡(luò)上，和光纖接口的交換機(jī)處于同一局域網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置光纖網(wǎng)為第一網(wǎng)關(guān)、GPRS IP路由器為第二網(wǎng)關(guān)，在光纖出現(xiàn)問題的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)自動切換到GPRS采集處理器進(jìn)行信號傳輸。

4.系統(tǒng)組網(wǎng)方式介紹

4.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖（如圖1）

4.2 調(diào)度監(jiān)控中心

調(diào)度主站使用16個(gè)GPRS智能采集處理器，分別和16個(gè)變電站的GPRS智能采集處理器構(gòu)成一一對應(yīng)的聯(lián)網(wǎng)關(guān)系，建立各自的聯(lián)網(wǎng)通道。GPRS智能采集處理器內(nèi)嵌中國移動公司的SIM卡，綁定GPRS網(wǎng)絡(luò)APN接入點(diǎn)的固定IP地址，和變電站的設(shè)備進(jìn)行通信。

4.3 變電站

GPRS智能采集處理器自動采集變電站自控設(shè)備的串口數(shù)據(jù)，通過RS232接口與GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連，通過GPRS智能采集處理器內(nèi)置嵌入式程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)。

4.4 GPRS網(wǎng)絡(luò)

變電站采集的數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS智能采集處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，轉(zhuǎn)換成在GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)APN傳輸，傳送到調(diào)度監(jiān)控中心與之對應(yīng)的GPRS智能采集處理器上。

5.系統(tǒng)實(shí)用性分析

5.1 安全性

電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送電網(wǎng)自動化信息、調(diào)度指揮指令、繼電保護(hù)與安全自動裝置控制信息等重要數(shù)據(jù)，是電力安全穩(wěn)定運(yùn)行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，安全性是調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的首要要求。GPRS的物理鏈路數(shù)據(jù)本身已經(jīng)采用了加密傳送。我局調(diào)度監(jiān)控中心通過向移動中心申請單獨(dú)的APN（網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)名稱），直接連接到GPRS網(wǎng)絡(luò)，這樣不但將調(diào)度自動化數(shù)據(jù)均與INTERNET隔離，大大增強(qiáng)了信息的安全性，而且可以限制非法SIM用戶的登錄。從而在很大程度上保證了調(diào)度自動化數(shù)據(jù)的安全與穩(wěn)定。

5.2 可行性

首先，中國移動的GPRS無線通信服務(wù)已經(jīng)非常完善，完全可以滿足我局各變電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆Ｆ浯危鳛橹鞴饫w網(wǎng)絡(luò)的備用通信方式，GPRS系統(tǒng)較光纖或?qū)＞€系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便，而且其通道只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才計(jì)費(fèi)，占線不計(jì)費(fèi)，這樣就大大節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。

6.結(jié)論

基于GPRS技術(shù)的電力調(diào)度自動化通信方案具有較高的綜合性價(jià)比。易于網(wǎng)絡(luò)采集點(diǎn)的擴(kuò)展，可以不受到網(wǎng)點(diǎn)規(guī)模的限制，可以在中國移動的全網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)使用。可實(shí)現(xiàn)集中網(wǎng)絡(luò)管理，可實(shí)現(xiàn)所有網(wǎng)點(diǎn)設(shè)備的集中管理。

圖1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

我局采用GPRS調(diào)度自動化通信方案做為備用通信方式，是對我局原有光纖通道的一次補(bǔ)充和完善，它只是通信方式的改變，對上層應(yīng)用軟件系統(tǒng)沒有任何影響。同時(shí)對現(xiàn)在我局應(yīng)用的各種變電站監(jiān)測設(shè)備也不需要更換和進(jìn)行硬件電路更改。所以它既提高了我局調(diào)度自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，又大大縮短了增加一條備用通道專線的時(shí)間，同時(shí)又節(jié)省了大量人力、物力。

劉艦石（1982—），男，河北肅寧人，大學(xué)本科，助理工程師，現(xiàn)供職于獻(xiàn)縣電力局，研究方向：電力通信。