6、GPRS通信在配电网自动化系统中的应用分析与研究

配电网自动化规划方法与实践

GPRS通信技术在配电网自动化系统

中的应用分析与研究

陶文伟1 徐 铭1 秦建光1 牛文楠1 余 涛1 梁洪浩1 张建良2

（1 深圳供电局 广东 深圳 518000；

2 北京映翰通网络技术有限公司 中国 北京 100000）

摘要: 通信技术是配电网自动化系统的关键技术之一，本文通过分析配电网自动化系统对通信系统的要求，并结合深圳供电局福田区配网自动化试点项目的实际建设经验，对GPRS通信技术应用于配电网自动化系统中的组网方案、运行情况、存在的问题及解决方案进行深入分析、探讨。约1200个站点的规模化试点成果表明， GPRS通信技术虽然在配电网自动化系统的应用中暴露出一些问题，但通过应用恰当的技术方案解决后仍不失为配电网自动化系统信息传输的理想方案。

关键词：GPRS；配电网自动化；组网方案；无线DDN

1 引言

配电网自动化是电力系统现代化发展的必然趋势，目标是实现配网线路故障的快速定位、隔离和恢复供电，提高配网运行管理水平，提高用户供电可靠性。配电网自动化系统中，可靠稳定的通信系统是关键环节之一，通信方式的选择至关重要。随着通信技术的发展，目前配网自动化系统可选择的通信手段很多，主要有光纤通信、配网载波、一点多址扩频微波、GPRS无线通信、无线数传电台等，从国外配电网自动化系统的实施经验来看，尚没有一种通信技术可以很好地满足配电自动化所有层次的需求，而是普遍根据当地实际情况采用多种通信技术相结合的综合通信系统，如日本由于无线电通信频段大部分都被电台占用而很难得到保证，在配电自动化系统中，基本不采用无线电通信，光纤也只在一部分地方使用，主要利用通信电缆和配电线路来传送信号；而在欧美等国，却广泛采用无线寻呼通信网络和有线通信相结合的方式。目前，在国内配电网自动化主要采用光纤、GPRS和配网载波三种通信方式。

随着GPRS技术[1]发展的日渐成熟，GPRS网络以其覆盖范围广、投资小、实施快、维护方便等优点，较好地满足了配电网自动化系统的通信需求，成为配电网自动化通信技术的一个发展趋势。目前我国一些地区对基于GPRS的配网自动化项目进行了一些试点工作[2-5]，但应用规模一般较小，公开成果不多。本文结合GPRS在深圳供电局福田区配电网自动化试点项目中的规模化应用成果，对GPRS通信技术应用于配电网自动化系统中的组网方案、运行情况、存在的问题及解决方案进行深入分析、探讨。试点经验表明，虽然GPRS通信技术在配电网自动化系统中的应用暴露出一些问题，但通过应用合理的技术方案加以解决后，GPRS通信技术可以较好地满足配电网自动化系统的通信要求，其应用前景广阔。

配电网自动化规划方法与实践

2 配电网自动化及通信系统

2.1 配电网自动化系统简介

配电网自动化是综合应用现代电子技术、通信技术、计算机技术、网络技术和图形技术与配电设备相结合，将配电系统在正常和事故情况下的监测、保护、控制和供电企业的工作管理有机融合在一起的综合性先进技术[6,7]。随着计算机网络技术、多媒体技术和信息集成技术的发展和应用，配电网自动化中的实时数据和历史数据库与配电管理系统及AM/FM/GIS系统相结合，进行信息集成，构成完整的自动化系统。

2.2 配电网自动化对通信系统的要求

通信系统是配电网自动化系统中的重要组成部分。配电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电网自动化系统的优劣，直接影响到配电网自动化系统的应用效果。

为满足配电网自动化的要求，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；且会受到较强的电磁干扰或噪音干扰；

(2) 通信不受停电影响。

(3) 满足目前和将来数据传输速率的要求。

(4) 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。

(5) 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。

(6) 保证信息的安全性，应隔离公共网上的恶意攻击。

(7) 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、双向性等方面的要求，但光纤通信的建设费用较高，建设周期长，实施困难，系统的可扩充性、维护的方便性也较差。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。

3 GPRS通信技术简介

GPRS(General Packet Radio Service)通用分组无线业务是在现有第二代移动通信GSM系统基础上引入了分组控制单元(PCU，Packet Control Unit)、服务支持节点(SGSN，Serving GPRS Support Note)和GPRS网关支持节点(GGSN，Gateway GPRS Support Node)等新部件而构成的无线数据传输系统，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务[8,9]。GPRS允许用户在端到端分组传送模式下发送和接收数据，使用无需电路交换的网络资源。GPRS提供了一种高效、可靠的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，同时也适用偶尔的大数据量传输。

GPRS技术采用分组交换方式,提供了灵活的差错控制和流量控制，在端到端的高层进行，减少了中间网络低层环节不必要的开销，并在网络部分环节上增加控制，提高了安全性。通过设置服务质量（QoS）等级等手段，GPRS可有效地控制和分配时延、带宽等性能，非常适用于数据应用。

GPRS通信技术在传输速率，信号覆盖范围等方面有突出的优势，比较适合远程电能抄表、远程变压器监控、远程仪表监控等领域的通信要求。相比传统的拨号MODEM、载波通信、GSM短

配电网自动化规划方法与实践

信等通信方式，GPRS通信的主要特点为：传输速率高、覆盖较好、资源利用率高，计费方式灵活、防雷击、维护方便、简化配电自动化系统的网络结构。

4 GPRS在配电网自动化系统中的应用分析

4.1 用于配电网自动化系统的GPRS组网方案

移动运营商提供了普通业务和无线DDN（Digital Data Network）专网业务两种GPRS业务模式

[10]，前者主要针对个人应用，后者是专为企业应用提供的无线专线业务。在配电网自动化系统中通常使用无线DDN专网业务，图1给出了其组网方案。

图1 基于GPRS的配电网自动化系统组网方案示意图

配电网自动化系统的远方监控单元（RTU、DTU、TTU、FTU等）通过GPRS通信终端连接到移动运营商内部GPRS网络，再通过移动运营商与配电网自动化主站系统之间的有线专线连接到主站系统；GPRS通信终端使用了专用的接入点名称（APN，Access Point Name）连接到GPRS网络，在通过身份认证后获得无线DDN网络的私有IP地址，与主站系统构成了一个广域的虚拟专用TCP/IP网络，从而提供了远方监控单元与主站系统的双向通信链路，可实现实时的远程参数设置、数据采集与分析、远程控制等操作。

详细的无线DDN专网接入流程在下一节中给出。

4.2 GPRS通信终端的接入流程及安全性

GPRS通信终端接入无线DDN专网的流程为：

(1) 终端发出GPRS登录请求，请求中包括由移动公司为GPRS专网系统专门分 …… 此处隐藏：5539字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……