GPRS DTU助力油田自动化

摘要：某油田现有约273座110kV及35kV变电站，由于油田电网的独有特点，各变

电站分布范围较广，尤其是35kV变电站，大多设置在偏远地区。目前，部分

110kV及35kV变电站因无数据传输通道致使调度自动化数据不能上传调度端;电力

载波及一点多址设备连续运行已近12年，设备严重老化，各类故障频繁出现，因

厂家已停止生产，难以维持正常运行。想要单独靠油田电力调度自动化通道系统

的通信网络来解决上述变电所的数据传输问题投资巨大且不现实。在此，引入了

GPRS DTU技术http://www.gprsmk.com/case/172304546.html。

一、GPRS DTU技术

　　GPRS是通用分组无线业务(General Packet RadioService)的英文简称，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是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一

种连接。实际应用中可以通过调整GSM网络中暂时没占用的话音信道来提高分组

数据的传输速率以满足用户的需要。在此信道上提供TCP/IP连接，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，资源被有效的利用

。

　　GPR DTU技术是基于移动通信网络，针对工业监控、交通管理、金融等行业

的数据通信业务而开发的。与数据中心的接口设备一起提供透明数据传输通道，

组成用户所需的各类专用数据网络。

1、优点

　　1）GPRS用户可随意分布和移动自己的网点，无需担心线路的维护或在移机

时导致的通讯中断。建设新的监测点无需进行拉线、埋线等工作。较光纤或专线

系统投资较少，设备安装方便。

　　2）带宽在35K至45K之间，可根据用户需求，通过网络优化进行调整。

　　3）GPRS能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠。

　　4）GPRS网络接入速度快，传输速率高，提供了与现有数据网的无缝连接。

　　5）信号覆盖好。截止2005年底，网络已经100%覆盖全国县(市)，主要交通

干线实现连续覆盖。

2、安全性

　　电力调度数据网是电力系统安全稳定运行的中枢神经网络，安全性、可靠性

是调度数据传输网络的首要要求。

　　GPRS的物理链路数据本身已经采用了加密传送。监控中心直接连接到GPRS网

络，实质为内网方案，为安全和信道保证，开通专用的APN(接入点名称)网络，

只有经过授权的用户才能访问指定的APN。

二、GPRS DTU系统原理

1、传输原理

　　由于目前变电站与调度中心之间采用点对点的传输方式，在不影响目前系统

结构的前提下，变电站端采用GPRS DTU技术，调度中心使用软件+PC服务器的方

式经专线接入到移动公司机房。系统采用双机热备用方式以避免服务器故障导致

服务中断，同时本系统也很方便的支持日后全面改造为基于TCP/IP的数据传输方

式。由于采用透明传输方式，不改变原调度自动化系统的结构，保证了数据的准

确性和一致性。

上图是GPRS数据传输配置图

　　上传信息： 来自变电站端RTU(远动终端单元)的信息通过RS232接口进入

DTU(数据终端单元)，首先进行TCP/IP协议封包和无线调N/解调，再通过GPRS移

动数据网络传送到移动公司的交换网络，然后通过专线(光纤)传送到调度中心新

增的数据服务器进行协议转换并传送至前置机，同时将接收数据处理并存储。

　　下传信息： 来自工作站的信息首先经前置机传送至数据服务器，由其处理

后经专线发送到移动公司的交换网络，再通过GPRS移动数据网络发送到DTU进行

无线调N/解调和TCP/IP协议解包，然后发送到RTU。

2、系统软件

　　软件采用面向对象编程技术，是电力专业应用与工业自动化监控组态软件的

完美结合，是一个组态灵活、开放性的软件系统。可以充当通信管理机，具备多

种标准电力规约的并发采集与转发功能，不但可以作为SCADA系统的平台软件来

实现四遥及综合管理监控的功能。还可以在变电站综合自动化、配电自动化、智

能变配电自动化等电力行业中作为通信前置机管理软件。

　　1）规约采集

　　可以与多种硬件厂商的设备进行通信，具备电力自动化系统中的101，103，

104，CDT，Modbus，1801，DNP等多种标准规约采集标准，且支持各电力设备厂

家的保护测控装置、直流屏、小电流选线等多种装置。

　　2）规约转发

　　具备性能良好的数据转发规约驱动开发平台，可以将按多种规约进行数据采

集的设备以不同的规约进行数据转发，模块可根据用户需求灵活开发，目前支持

101，104，CDT，Modbus，1801，DNP等多种标准规约的转发，可以作为自动化系

统的规约转换平台。

三、GPRS DTU系统应用　　

1、应用范围

　　1）可用于解决部分投资大且难以实现数据传输的110kV及35kV变电站的数据

通道。

　　2）可用于解决分布范围较广的6kg开闭所的数据上传。

　　3）可作为应急补充手段，在故障时替代部分老化严重、难以维持的通信设

备所提供的数据通道，如电力载波及一点多址设备，自1994年至1995年投入运行

至今，连续运行已近12年，设备严重老化，各类故障频繁出现，因厂家已停止生

产，难以维持正常运行，尤其是一点多址设备，传输的大部分为关口变自动化数

据，故障时需及时恢复。

2、经济效益分析

　　用光通信方式解决前面所提到的2座llOkV变电站的数据传输需投资约350万

元，按设备10年期寿命计算每站每年约投资7.5万元;解决一个站端数据上传即使

用最经济的载波或扩频通信方式也需15-30万元，按设备10年期寿命计算每站每

年约投资1.5-3万元;且上述两种方式均不含人工及维护费;如用GPRS DTU技术，

按30个点投资25万元、设备10年期寿命计算，解决一个站端数据上传每年约投资

3500元，且不需人工及维护费。

四、GPRS DTU结束语

　　采用GPRS DTU无线数据传输业务，能有效提高电力调度数据网的覆盖范围，

解决部分现有自动化数据网络所无法解决的问题，实现对自动化数据网络的优化

和补充。但因GPRS DTU技术受带宽所限，最大为45K，对一个变电站只能提供一

条数据传输通道，而不能同时传输电话、图象及其他数据业务。另外，截至目前

为止，GPRS DTU技术的试验范围仅局限于常规变的SYR-A型远动设备，综自变的

应用还有待于进一步探讨，所以，GPRS DTU模块有效的解决的油田数据无线传输

，助力了油田自动化的进程。