淺析GPRS在電力負荷管理系統中的應用

電力負荷管理系統是供電企業(yè)全面地掌握各用電客戶(hù)用電信息的數據支持系統，具有電力負荷實(shí)施監控、遠程抄表、電能質(zhì)量監測、線(xiàn)損分析、無(wú)功補償管理等功能，由主站計算機系統和遠方數據采集監控終端組成。數據采集監控終端與遠方客戶(hù)電能表安裝在一起，利用光纖通訊、無(wú)線(xiàn)通訊和電力載波構成通訊網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現數據互傳，我們把主站系統與監控終端構成的通訊叫做系統級通訊。目前采用的通訊方式受投資、維護、地理環(huán)境等因素的制約，通訊效果并不理想，而且運行費用較高。GSM和GPSR無(wú)線(xiàn)數據通訊網(wǎng)絡(luò )的興起，為電力負荷管理系統提供了新一代的通訊手段，特別是GPRS無(wú)線(xiàn)數據通訊方式不用自行組網(wǎng)，具有覆蓋面廣、通訊可靠、通訊費用低廉、免維護等特點(diǎn)，非常適合于點(diǎn)多面廣的電力負荷管理系統的系統級通訊。

一、 GPRS通訊過(guò)程描述

1、系統服務(wù)器撥號連接到Intermet網(wǎng)絡(luò );

2、系統服務(wù)器管理了所有遠方客戶(hù)終端的電SIM卡電話(huà)號碼，向所有的電話(huà)號碼發(fā)短消息，把自己的IP地址通知給遠方客戶(hù)終端;

注：如果系統服務(wù)器具有固定IP地址，省去1、2項。

3、系統服務(wù)器等待遠方客戶(hù)終端的TCP/IP連接;

4、遠方客戶(hù)終端登錄到GPRS網(wǎng)絡(luò )，和已知IP地址的計算機建立TCP/IP網(wǎng)絡(luò )連接;

5、遠方客戶(hù)終端和主站計算機系統進(jìn)行身份驗證;

6、主站計算機系統根據需要向遠方客戶(hù)終端請求數據，或者發(fā)控制命令;

7、重復5和6。

二、電力負荷管理終端對通信網(wǎng)絡(luò )的幾個(gè)基本要求

1、 信號覆蓋率——電力設備布點(diǎn)分散、量大面廣，通信網(wǎng)絡(luò )必須能夠基本覆蓋整個(gè)地區，這是衡量通信方案是否成功的關(guān)鍵因素。

2、 通信實(shí)時(shí)性——電力監控系統要求數據能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互傳送。

3、 數據安全性——通信網(wǎng)絡(luò )必須能夠保證系統的數據和控制信息在網(wǎng)絡(luò )傳輸中的安全性，不會(huì )受到來(lái)意的攻擊而導致數據傳輸不能順利進(jìn)行，或產(chǎn)生丟包現象，甚至數據被惡意篡改，以及人為惡意操作，造成停電破壞等事故的發(fā)生。

4、 運行費用——信息采集所提供的通訊方式運行費用是系統組網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，尤其對公用配電變壓器這樣的電網(wǎng)低端設備，考慮運行費用有兩點(diǎn)建議：

按信息需求采集數據，數據并不一定代表信息，只要能反應目前我們電力系統配電變壓器運行情況的數據就足夠，不麻木的追求監測數據量。

進(jìn)行數據壓縮，在技術(shù)上提高信道利用率。

5、技術(shù)的前瞻性——通訊技術(shù)的發(fā)展很快，我們所選用的通訊技術(shù)本身及其通訊網(wǎng)絡(luò )必須保證未來(lái)5---10年不被淘汰，或者在技術(shù)層面上能平穩生級，這一點(diǎn)必須得到系統服務(wù)商(移動(dòng)和聯(lián)通)的承諾，單純從技術(shù)層面上比較難以做出判斷。

通訊組網(wǎng)是電力負荷管理系統中一個(gè)非常復雜的問(wèn)題，按新聯(lián)電子在目前國內所建立的系統經(jīng)驗，建議按各地區的具體條件(無(wú)線(xiàn)網(wǎng)覆蓋率、公網(wǎng)的實(shí)際運行費用等)綜合考慮，或采用混合組網(wǎng)模式。

三、幾種電力負荷管理系統通訊組網(wǎng)技術(shù)的比較和工程應用

1、傳統無(wú)線(xiàn)工程應用

傳統的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式在濟寧供電公司已實(shí)用多年，目前已建成覆蓋了濟寧供電區電力負荷的大部分地區。使用無(wú)線(xiàn)專(zhuān)用頻點(diǎn)，同時(shí)干擾很小，通訊速度快(能采用1200bps或2400bps的通訊速率)，實(shí)時(shí)性強等特點(diǎn)。同時(shí)還是一種一次投資永久使用的資源，不要運行費用。建成的無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )，是一種適用于電力負荷管理系統的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )，有著(zhù)其他通訊網(wǎng)絡(luò )無(wú)可比擬的快速性能。

2、短消息工程運用

目前利用GSM系統進(jìn)行數據傳輸有三種模式：短消息(SMS)、數據業(yè)務(wù)、GPRS.利用短消息實(shí)現電力負荷在工程實(shí)際應用中組網(wǎng)方式如下：

短消息是GSM系統提供給用戶(hù)的一種有別于語(yǔ)音傳輸的通訊業(yè)務(wù)，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )傳輸的有限長(cháng)度的文本信息。GSM中唯一不要求建立端-端業(yè)務(wù)路徑的業(yè)務(wù)就是短消息，即使移動(dòng)臺已處于完全電路通信情況下仍可進(jìn)行短消息傳輸。

短消息通訊僅限于一個(gè)消息，換言之，一個(gè)消息的傳輸就構成了一次通信。因此，業(yè)務(wù)是非對稱(chēng)的，一般認為移動(dòng)起始短消息傳輸與移動(dòng)終接短報文傳輸是兩回事。這并不阻礙實(shí)時(shí)對話(huà)，但系統認為不同的消息彼此獨立，消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務(wù)中心(SMSC)進(jìn)行中繼，消息有目的地或起源地單只與用戶(hù)和SMSC有關(guān)，而與其他GSM]基礎設施無(wú)關(guān)。

短消息業(yè)務(wù)主要包括點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)與小區廣播短消息業(yè)務(wù)。點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)即通過(guò)MO(MS發(fā)起短消息業(yè)務(wù))和MT(MS終止短消息業(yè)務(wù)將一條短消息從一個(gè)實(shí)體發(fā)送到指定目的地地址的業(yè)務(wù)。編碼后單條短消息長(cháng)度為140個(gè)字節，可以承載160個(gè)英文字符或70個(gè)漢字。小區廣播短消息業(yè)務(wù)即通過(guò)基站(BSC)向指定區域中所有短消息用戶(hù)發(fā)送短消息的業(yè)務(wù)。編碼后每頁(yè)長(cháng)度為82個(gè)字節，最大頁(yè)數為15頁(yè)。

GSM短消息電力負荷系統中數據的傳輸模式有兩種：

1)對電力負荷管理終端進(jìn)行數據召測。

2)終端數據主動(dòng)上傳。

短消息在終端側的連接方式相同，在主站側的連接方案有兩種：

方案一：是通過(guò)短消息通信方式，在主站設置一個(gè)或若干個(gè)GSM中心主臺(GSM短消息模塊)，與終端的手機通信模塊直接“點(diǎn)對點(diǎn)”通信，這種方式適用于終端數量較少的場(chǎng)所，可減少主站的設備投資。

方案二：從短消息服務(wù)中心建立專(zhuān)線(xiàn)連接(DDN),短消息通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)發(fā)送到服務(wù)中心，服務(wù)中心再轉發(fā)到終端中，終端側的數據先發(fā)到短消息服務(wù)中心，再通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)傳到電力負荷主站上。該方式可以解決主站側多個(gè)終端設備上報造成的信道容量問(wèn)題。目前中國移動(dòng)和聯(lián)通可以提供接口協(xié)議(移動(dòng)CMPP/聯(lián)通SGIP)，同時(shí)減少了傳輸的時(shí)延，適用于電力負荷終端數量較大的場(chǎng)合。但是，這種方式需要申請數據專(zhuān)線(xiàn)的連接并承擔一定的運行費用，一般為4000—5000元/月，各地不一定相同，可以與系統服務(wù)商協(xié)商解決。

短消息業(yè)務(wù)在電力負荷系統中的應用存在著(zhù)以下缺點(diǎn)：

1) 實(shí)時(shí)性差，不適用于作對時(shí)，控制等實(shí)時(shí)性要求很高的功能。