GPRS无线数传终端在电力调度系统中的应用

　　基于GPRS的电力调度在线监控方式具有较高的综合性能价格比。易于网络采集点的扩展，几乎不受到网点规模的限制，可以在中国移动全网覆盖范围内使用。跨省份、跨地区网络也非常容易组建。

　　一、需求分析

　　电力调度是电力行业最核心的业务之一。电力调度系统由调度中心和调度终端(RTU)两大部分组成。电力调度监控自动化系统,可以通过分散分布的各个远端采集单元RTU采集覆盖密集的电网上的信息,可实现实时无线数据采集、电网实时运行状态的监视与显示、实现远程控制与调节、事故报警、越限变位报警、数据计算统计、工作信息登录、自动化系统运行状态监视、事故追忆等功能。电力调度自动化系统帮助调度员及时了解、掌握电力情况，监控电网信息，通过对电力信息的实时掌控可以优化资源调配，更有效地利用和调配有限的电力资源。电力调度自动化系统是帮助电力系统运行调度人员及时掌握电网运行状况，并及时合理地调度系统运行的有力工具，它能大大的提高电网运行的经济效益并极大的减轻调度人员和各分站运行人员的劳动强度。

　　目前，全国已形成五级调度管理系统。电力调度数据网主要由国家电力调度数据一级网，区域二级网，省级三级网，地市四级网和县级五级网，覆盖各级调度中心和直调发电厂、变电站。目前一级网基本建成，二、三级网工程正在实施，少数省市已经开始建设四级网。随着电力调度数据采集系统建设的完成和逐步成熟，电力数据的传输和联网工作成为下一步工作重点。采用GPRS无线数据传输业务能有效地利用电力调度数据网实现实时传输，解决有线通道所无法解决的问题，电力数据通过GPRS移动数据网络传输到控制系统后,进行相应的计算和存储,得到精确的量化的实时,调度员掌握了这样的信息,做出相应的反映。满足电力调度自动化发展的需要。

　　GPRS是一种新型的移动数据通信业务。GPRS是中国移动在完善优化GPRS网络建设过程中推出的第2.5G通信技术，它在目前GPRS网络的基础上进一步升级了无线接口，使其支持高速补充业务信道，从而可实现高速互联网接入服务。GPRS在传递速率、功能方面较GPRS具有突出的技术优势，特别适合像金融交易、远程监测等行业的通信需求，完全取代过去传统的有线MODEM、X.25、数传电台、短信报警等通信方式。

　　GPRS通信方式更适合于电力数据采集业务，比起以往的电力调度方式，有以下优势：

　　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有线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。

　　终端价格比较低。比起无线电台、扩频通信、卫星通信等方式，终端的价格很低。

　　GPRS资费便宜，计费合理。电力数据采集业务没有大数据量的信息传输，不必要采用资费很高的专线（DDN、帧中继）。GPRS还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，监测点既不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。

　　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，永远在线。

　　GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS网本身就是一个分组型数据网,支持TCP/IP、X.25协议，因此无需经PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（IP网或X.25网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM短信息）而言，网络接入更加直接方便。

　　覆盖较好。比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是比较好的。

　　二、系统原理

　　在电力系统中，常常需要对众多的变电站设备进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在偏远的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半。利用GPRS网络进行无线数据传输，成为电力部门选择的通信手段亮点之一。变电站监测设备将采集到的电力数据和告警信息，通过GPRS网络，及时发送到电力管理部门，可以实现对变电站设备的及时管理，大大提高了工作效率，为电力调度自动化提供了崭新方式。

　　上传信息：来自RTU的信息通过GPRS移动数据网络向前置机/数据服务器传送，经主前置机/数据服务器处理、存储后，向网上广播，各工作站收到信息后进行相应处理。

　　下传信息：来自工作站的信息首先传送到主前置机/数据服务器，由其处理后发送到GPRS移动数据网络，然后通过ATC60A无线控制终端。

　　三、方案说明

　　变电所子站的GPRS通信设备选用ATC60A无线控制终端。

　　为安全和信道保证，从移动的GPRS网关到调度中心建议用DDN或光纤等专线。并开通专有的APN网络。

　　四、系统组成

　　电力监控中心：监控中心服务器申请配置Internet上固定的IP地址，或申请配置专线，通过光纤、DDN 等数据专线直接和移动中心机房的GPRS网络连接。监控中心服务器上安装相关监控系统软件。监控系统软件包括通信服务器、监控中心服务器、数据库服务器、WEB服务器四个部分。

　　通信服务器负责实现行业数据通信协议、数据代理转发、通信设备状态监控等功能；监控中心服务器实现数据分析、存储、反控等功能；数据库服务器进行数据存储、备份；WEB服务器实现实时监控、数据管理、业务管理等功能。具体实现时，通信服务器、监控中心服务器、数据库服务器、WEB服务器可以安装在一台服务器中，也可以安装在不同服务器中。

　　移动网络：利用中国移动现有的GPRS网络，监控点和监控中心系统的所有交换信息通过中国移动的数据通信网关进行数据传输。

　　监控终端：变电站设备通过RS232 串口直接与CT7B60无线控制终端，并由其建立无线数据连接。原则上，所有提供RS232/485接口的电力监测设备均能够用于该系统方案。

　　ATC60A无线控制终端介绍 ：ATC60A无线控制终端内嵌自主研发的IP协议栈，具有GPRS无线数传功能与SMS短信功能，用户设备接口为RS232/RS485/RS422，为用户数据提供透明信道，也可根据用户要求提供半透明信道。通过ATC60A无线控制终端，易于实现监控中心与远程设备之间的数据双向连接与传输，可实现点对点、点对多点数据传输网络。ATC60A无线控制终端具有永远在线、按流量计费、宽工作电压范围、可选短信工作方式等特点，可广泛应用于城市配网自动化、油田、环保、城市管网监控（煤气、供热、自来水、污水管网）、路灯监控、水文、气象监测、交通管理、金融、零售、证券、煤矿安全监控等一切需要无线数据传输的行业。

　　基本功能：

　　内嵌IP协议栈；支持PPP、TCP、UDP等协议；支持无线AT命令集；为用户数据提供透明信道；也可根据用户要求进行协议分析或转换；可进行双向、对称、实时的全双工传输；所有工作参数可通过RS232串口进行设置，且可掉电保存；具备动态域名解析功能，支持数据中心的动态域名和IP地址；GPRS下线自恢复功能；硬件看门狗，保证数传终端可靠运行。

　　增强功能：

　　可根据数据中心命令切换GPRS与GSM信道；两种数传模式：GPRS数传与GSM短信数传；三种工作状态：设置状态、无线数传状态、低功耗状态；终端工作参数通过短消息进行设置，带加密保护；可短信启动GPRS数传功能，可控制GPRS下线停止数据传输；内置实时时钟，精确到秒；可定时发送数据；光电隔离的遥信、遥控功能；满足10位A/D的遥测功能。

　　系统特点：

　　内嵌自主研发的IP协议栈；抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求；采用先进电源技术，供电电源适应范围宽，提高设备的稳定性；采用高性能工业级GPRS模块；使用方便、灵活、可靠 ；支持双频GSM/GPRS；符合ETSI GSM Phase 2+标准 ；数据终端永远在线 ；支持用户RS-232/485接口；可通过串口和短消息进行设置；选配防潮外壳，适合室外应用；短消息数据备用通道(选项)；系统自诊断功能。

　　五、GPRS方案的安全性分析

　　电力调度数据网传送电网自动化信息、调度指挥指令、继电保护与安全自动装置控制信息等重要数据，是电力安全稳定运行的神经网络，安全性是调度网络的首要要求。

　　GPRS的物理链路数据本身已经采用了加密传送。该方案中如果监控中心直接连接到GPRS网络，实质为内网方案，所有数据均与INTERNET 隔离。大大增强了信息的安全性。

　　可以向移动中心申请单独的APN（网络接入点名称），类似于VPN方案，可以限制非法SIM用户的登录。

　　六、结论

　　基于GPRS的电力调度在线监控方式具有较高的综合性能价格比。易于网络采集点的扩展，几乎不受到网点规模的限制，可以在中国移动全网覆盖范围内使用。跨省份、跨地区网络也非常容易组建。

　　GPRS方案只是通信方式的改变，对上层应用软件系统几乎没有任何影响。同时对现在电力行业大量存在的各种监测设备也不需要更换和进行硬件电路更改。