配电自动化无线通信实现的探讨

摘　要：配电自动化的实现是建立在配电系统信息化基础上的，配电网自动化系统需要借助于有效的通信手段，将控制中心的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端，并且将反映远方设备运行状况的数据信息收集到控制中心，通信系统设计的合理性直接影响配电自动化系统的成败。因此，配网自动化通信系统是配网自动化系统中非常重要的环节，是配电网自动化的神经系统。

关键词：配电自动化；无线通信；GPRS
一、配电自动化的通信方式
　　通信系统是建设配电自动化系统的关键技术，通信系统的好坏从很大程度上决定了自动化系统的优劣，配电自动化要借助可靠的通信手段，将控制中心的控制命令下发到各执行机构或远方终端，同时将各远方监控单元（RTU）所采集的各种信息上传至控制中心。随着通信手段的不断出新，目前可供使用、选择的通信方式有多种多样。按照传统的分类方法，可简单地分为有线方式和无线方式。 二、采用GPRS技术的可行性分析
　　（一）GPRS技术
　　GPRS是通用分组无线服务技术的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。它通过利用全球手机系统GSM网络中未使用的TDMA 信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。GPRS是一种以GSM为基础的数据传输技术，可说是GSM的延续。
    （二）工作原理
　　GPRS无线数据通信采用的是分组交换技术实现报文数据发送和接受，GPRS无线网络数据通信终端工作时将要发送的报文分成若干个报文分组，每个报文分组都包含目的地，各报文分组通过网络独立传输，到达目的地后，再重新组合以恢复完整的报文。形式上有点类似邮局寄包裹，其作用在于只有当有数据需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的数据多少估价。相比较电路交换方式，分组交换无需长时间独占线路，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源可被有效地利用，实时性也得到一定保证，因此特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散的、中小流量的数据传输。
　　终端上网过程和电话线拨号上网方式类似，只不过电话线拨号上网时调制解调器和电信的网络接入服务器之间采用的是有线电路交换方式，而终端和移动运营商的网络接入服务器之间采用的是无线分组交换方式。拨号成功后，接下来都是经过PPP协商、认证、建立和运营商提供的接入服务器的连接，并获得分配的动态IP，所不同的是终端获取的是移动内部网络的IP，而不是公网的IP。终端获取IP后，就可以向移动网络或互联网上任何一台计算机或设备发起TCP/IP连接，以TCP/IP协议为基础进行数据通信。
三、方案实现原理
　　低压集抄终端是远程集抄系统的组成部分之一，集中器作为整个集抄系统的中心环节，连接着上位中央管理计算机(或PDA手持抄表器)和下位多个电表或抄表模块，并通过电力线汇集下位所有终端电表的数据，包括当前有功/无功总及费率电量、每日零点有功/无功总及费率总电量、每月抄表日零点有功/无功总及费率电量、电压/电流、电表停电时间、编程次数、电表状态字、电表时钟等。结合电表内置或外置停送电机构，可以实现远程停送电和预付费功能。可协助供电局进行用电监察，包括台区线损监测、电表开关状态监测、电表时钟监测、电表断电情况监测等。通过自动抄录电表停电时间，实现居民用户的用电可靠性统计工作。结合线损报警，通过设置重点用户，监测可疑用户的偷电行为。
　　GPRS无线分组交换技术作为新兴技术，具有可靠性高；实时性强；集抄范围广；系统建设成本低；系统运营成本低；可对电表设备进行远程控制；系统的传输容量大，扩容性能好等优点，将其与集中器相结合，可以让集中器将采集器实时采集到的用户的用电数据，通过GPRS把数据汇集到服务器。具有采集数据快速准确，能快速生成用电统计分析,交费单据等特点，与传统的人工抄表、电话线抄表相比，极大地提高了效率。
　　集中器通过串口与GPRS通信模块相连，终端上电或者复位后进行GPRS设置后拨号，协商成功将得到移动分配的IP地址，主站可以发送采集所要监测数据的指令等，终端接收后解释并作相应动作，将采集到的数据放入输出队列中，定时或者实时将数据打包通过无线链路发送，数据经过TCP/IP，PPP协议封装后发送至GPRS网络。GPRS服务节点、支持节点会作相应协议变换且重新封装，根据其目的IP地址选择适当路由进行传输，通过GPRS数据网络和Internet网络将数据传送至电能管理主站。相反地，数据中心也可以通过英特网传送分组数据，再通过GPRS网络把数据传送到采集终端，同时可以发送各种指令到现场终端设备，以控制终端的运行。其中数据管理主站服务器由接入互联网的一台PC机和上位机应用软件组成。
　　数据传输的方案采用双工方式。数据采集终端收到电力管理中心发来的指令后，便将采集后放在单片机中的数据通过GPRS传送给管理主站。GPRS网络主要由在GSM基站中新增加的GPRS业务节点组成，并通过GPRS网关节点实现与Internet互联。系统中，数据需先通过GPRS Modem与当地的GPRS业务节点进行无线通信，并进入GPRS网络，然后通过GPRS网关与Internet进行数据交互。
参考文献：
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[3]张恒. 基于GPRS的网络通讯模型的研究[J]. 知识与创新, 2009, (2): 89-92 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/jsjwl/238365.html