配网自动化系统利用GPRS技术进行通讯的探讨

葛钰
摘要：本文论述了配网自动化系统对通信系统的要求及GPRS通信系统的组成和特点，从通信的可靠性、实时性、双向性三个方面讨论了GPRS通信方式能满足配网自动化的要求。根据配网特点，对GPRS与光纤通讯方式作了比较。    关键词：配网自动化　GPRS　通讯
中图分类号：TP27         文献标识码：A          文章编号：
Abstract: this article discusses the distribution network of communication system automation system requirements and GPRS communication system composition and characteristics, and from the reliability of communication, real-time, and two-way sex three aspects about GPRS communication way can meet the requirements of the distribution network automation. According to the characteristics of distribution network, to GPRS and optical fiber communication mode is discussed.
Keywords: distribution network automation GPRS communication

一、引言　　配网自动化系统就是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的系统。　　通信系统是配网自动化系统中的重要系统。配网自动化系统要通过可靠的通信手段，将控制中心（主站）的控制命令下发到各执行机构或远方终端，同时将远方监控单元（RTU、DTU、TTU、FTU等）所采集的各种信息上传至控制中心（主站）。通信系统的好坏很大程度上决定了配网自动化系统的优劣。　　为满足配网自动化的要求，通信系统必须满足以下要求：　　1、通信的可靠性。要长期经受恶劣环境的考验，如雨雪、大风等；且会受到较强的电磁干扰或噪音干扰；此外不能受停电和故障的影响。　　2、通信的实时性。配网自动化系统是一个实时监控系统，必须满足实时性要求。按照配电系统自动化规划设计导则要求，配网自动化主站系统应在3—5s内更新全部RTU、FTU等的数据。　　3、通信的双向性。在配网自动化系统中，不仅有数据的上传，还有控制命令的下发。因此，通信系统必须具有双向通信能力。　　除了考虑以上三个要求外，还要考虑通信系统的建设费用、系统的可扩充性、使用和维护的方便性。　　目前，配网自动化系统多采用光纤通信的方式。光纤通信完全满足配网自动化系统对通信的可靠性、实时性、双向性的要求。但是，光纤通信建设费用较高，系统的可扩充性、维护的方便性较差。　　随着GPRS无线通信技术的发展，为配网自动化的通信系统提供了新的解决方案。二、 GPRS系统概述及特点　　GPRS 是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的简称，是在现有GSM 系统上发展出来的一种高效、低成本的移动数据通信业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。　　GPRS系统具有以下特点：　　1、永远在线。GPRS提供实时在线功能“always on line”，无线通信终端设备一开机就能自动附着到GPRS网络上，并与数据中心建立通信链路，随时收发数据，具有很高的实时性。　　2、高速传输。GPRS网络的传输速度最快将达到171.2kbps，完全可以满足用户应用的需求，下一代GPRS业务的速度可以达到384kbps。　　3、组网简单、迅速、灵活。GPRS无线DDN系统可以通过Internet网络随时随地的构建覆盖全国的虚拟移动数据通信专用网络，为广大中小用户提供接入便利，节省接入投资。　　4、按流量计费。GPRS无线通信终端设备一直在线，按照接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时不收费用，费用结算形式灵活，可采用包月包流量计费方式。　　5、通信链路由专业运营商维护。免除通信链路维护的后顾之忧。　　6、防雷击。GPRS无线通信终端设备的发射功率非常小，天线非常短，而且无需高架，克服了有线传输和无线电台传输容易引雷击坏设备的缺点。三、 GPRS无线通讯系统的组成　　GPRS无线通讯系统由远程终端、数据传输网络、监测中心三部分组成。　　1、远程终端：　　远程终端位于配电网联络、分段开关等设备位置，通过RS-232/422/485接口直接连接到开关上，实现对开关参数的采集、存储、预处理，经过TCP/IP协议封装加密后，通过内嵌式GPRS模块将数据发送到GPRS网络最近的BSS移动基站，通过GPRS网络传送至监控中心，实现设备和监控中心系统的实时在线连接。同时，远程终端还可将监测中心发送的遥控指令传给开关控制模块，对开关进行控制操作。　　2、数据传输网络：　　远程终端采集的数据经处理打包后转换成在公网数据传送的格式，通过GPRS无线数据网络进行传输。GPRS网络通过SGSN（Serving GPRS Support Node GPRS服务支持节点）、GGSN（Gate GPRS Support Node GPRS网关支持节点）设备与GPRS运营商路由器连接。GPRS运营商路由器与监控中心通过DDN数字数据网专线连接。　　3、监测中心　　监控中心服务器申请配置固定IP地址，采用GPRS运营商提供的DDN专线，与GPRS网络相连。数据传输到监控中心后对接收的数据进行还原处理。四、GPRS可以满足配网自动化的要求　　根据配网自动化对通信系统的要求，下面从通信的可靠性、实时性、双向性讨论GPRS无线通信方式是否能满足配网自动化的要求。　　1、通信的可靠性。　　GPRS终端设备由通讯口、传输模块、一个短小的天线组成，工业级的站端设备完全能满足户外使用的要求。　　GPRS自2001年运行至今，运营商投入大量的人力、物力、财力进行运行维护，网络非常可靠。　　目前，GPRS无线通信方式已在电力系统中大量应用，如配电变压器综合测试系统、负控系统。大量的实践表明，GPRS无线通信方式的可靠性完全能满足可靠性的要求。　　2、通信的实时性和双向性　　GPRS网络接入速度快，支持中、高速率数据传输，可提供9.05—171.2kbit/s的数据传输速率（每用户），能在0.5 —1秒之内恢复数据的重新传输。每个TDMA帧可分配1到8个无线接口时隙。时隙能为活动用户所共享，且向上链路和向下链路的分配是独立的。GPRS的设计使得它既能支持间歇的爆发式数据传输，又能支持偶尔的大量数据的传输。
每个终端设备仅采集电压、电流、开关分合位置，主站仅发送遥信、遥测、遥控、遥调指令，每次数据传输量在10k之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40kbps左右，能满足数据传输速率（≥30kbps）的需求。并可根据系统的实际情况，通过GPRS运营商对APN专网内的TDMA帧多分配无线接口时隙，保证数据传输实时通畅。五、 GPRS与光纤通信的比较
GPRS与光纤通讯方式的比较详见下表
传输方式
比较内容   GPRS 光纤
覆盖范围全国区域
建设费用一般高
施工难度低高
施工周期短长
计费方式流量租凭
运行费用较低高
通信速率较高高
误码率较低低
可靠性较高高
实时性较高高
维护成本极低较高
组网方式灵活一般
扩充性好不好
应用场合分散、实时数据传输较大数据实时传输
由上表分析可知，GPRS在建设费用、施工难度、组网方式、扩充性等方面比光纤通讯方式更具有优势。由于配电网点多面广，变化较频繁，对通信系统而言，方便的扩充性尤为显得必要。在这一点，GPRS远远优于光纤通讯。六、结论　综上所述，GPRS通信方式完全能满足配网自动化对通信的要求。目前，国内的配网自动化系统还没有采用GPRS通信方式，但是GPRS无线通信方式已在配电变压器综合测试系统、负控系统等系统中大量应用。随着现代无线通讯技术的发展，特别3G（第三代移动通信系统）网络的运行，无线通讯能够提供更高的通信质量和数据传输速率。无线通讯将在电力系统中得到更加广泛的应用。