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GPRS技術(shù)在配電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用———GPRS技術(shù)在配電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
GPRS技術(shù)在配電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用———GPRS技術(shù)在配電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
北京集智達(dá)智能科技有限責(zé)任公司
1 問(wèn)題的提出
隨著城市電網(wǎng)的快速發(fā)展,自然而然的面臨兩個(gè)方面的問(wèn)題,其一:配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平,涉及到故障的
檢測(cè)
、故障的隔離、轉(zhuǎn)移供電等。其二:用電的管理水平,涉及到用電量的計(jì)費(fèi)等。這兩個(gè)方面都涉及到通訊問(wèn)題,
通信
經(jīng)常成為這類系統(tǒng)的瓶頸,總是存在著
可靠性
與經(jīng)濟(jì)性兩者不可調(diào)和的矛盾。隨著GSM和GPRS的發(fā)展,使得配電網(wǎng)的通訊問(wèn)題有了新的契機(jī),本文提出利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,并介紹GPRS的通信技術(shù)以及基于GPRS技術(shù)的智能配電通訊設(shè)備和它們?cè)诠收隙ㄎ弧⑴渥儽O(jiān)測(cè)及抄表系統(tǒng)上的應(yīng)用。
2 GPRS技術(shù)簡(jiǎn)介
2.1 GPRS的定義
GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service,中文含義為通用分組
無(wú)線
服務(wù),它是利用"包交換"(Packet-Switched)的概念所發(fā)展出的一套無(wú)線傳輸方式。所謂的包交換就是將Date封裝成許多獨(dú)立的封包,再將這些封包一個(gè)一個(gè)傳送出去,形式上有點(diǎn)類似寄包裹,采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬,而且可以以傳輸?shù)馁Y料量計(jì)價(jià),這對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是比較合理的計(jì)費(fèi)方式,因?yàn)橄驣nternet這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時(shí)間頻寬是閑置的。此外,在GSM phase 2+的標(biāo)準(zhǔn)里,GPRS可以提供4種不同的編碼方式,這些編碼方式也分別提供不同的錯(cuò)誤保護(hù)(Error Protection)能力。
GPRS是一種新的GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),它在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接,給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù),它可以讓多個(gè)用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀中的8個(gè)時(shí)隙都用來(lái)傳送數(shù)據(jù),那么數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)164kbps。GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用,也可以被GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用。當(dāng)然在信道充足的條件下,可以把一些信道定義為GPRS專用信道。
2.2 GPRS優(yōu)勢(shì)
相對(duì)原來(lái)GSM的撥號(hào)方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式,GPRS是分組交換技術(shù)。由于使用了"分組"的技術(shù),用戶上網(wǎng)可以免受斷線的痛苦(情形大概就跟使用了下載
軟件
Net Ants差不多)。此外,使用GPRS上網(wǎng)的方法與WAP并不同,用WAP上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng),先"撥號(hào)連接",而上網(wǎng)后便不能同時(shí)使用該電話線,但GPRS就較為優(yōu)越,下載資料和通話是可以同時(shí)進(jìn)行的。從技術(shù)上來(lái)說(shuō),聲音的傳送(即通話)繼續(xù)使用GSM,而數(shù)據(jù)的傳送便可使用GPRS,這樣的話,就把移動(dòng)電話的應(yīng)用提升到一個(gè)更高的層次。而且發(fā)展GPRS技術(shù)也十分"經(jīng)濟(jì)",因?yàn)橹豁氀赜矛F(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)發(fā)展即可。GPRS的用途十分廣泛,包括通過(guò)手機(jī)發(fā)送及接收電子郵件,在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽等。
而GPRS的最大優(yōu)勢(shì)在于:它的數(shù)據(jù)傳輸速度不是WAP所能比擬的。目前的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)的傳輸速度為每秒9.6k字節(jié),GPRS手機(jī)在今年年初推出時(shí)已達(dá)到56kbps的傳輸速度,到現(xiàn)在更是達(dá)到了115kbps(此速度是常用56kmodem理想速率的兩倍)。除了速度上的優(yōu)勢(shì),GPRS還有"永遠(yuǎn)在線"的特點(diǎn),即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。
2.3 GPRS網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)
GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中需要增加一些節(jié)點(diǎn),如GGSN(Gateway GPRS Supporting Node,GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))和SGSN(Serving GSN,GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))。GSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。GSN具有移動(dòng)路由管理功能,它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動(dòng)終端和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。GSN可以是一種類似于路由器的獨(dú)立設(shè)備,也可以與GSM中的MSC集成在一起。
2.4 GPRS的工作原理
GPRS工作時(shí),是通過(guò)路由管理來(lái)進(jìn)行尋址和建立數(shù)據(jù)連接的,而GPRS的路由管理表現(xiàn)在以下3個(gè)方面:移動(dòng)終端發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立;移動(dòng)終端接收數(shù)據(jù)的路由建立;以及移動(dòng)終端處于漫游時(shí)數(shù)據(jù)路由的建立。第一種情況,當(dāng)移動(dòng)終端產(chǎn)生了一個(gè)PDU(分組數(shù)據(jù)單元),這個(gè)PDU經(jīng)過(guò)SNDC層處理,稱為SNDC數(shù)據(jù)單元。然后經(jīng)過(guò)LLC層處理為L(zhǎng)LC層通過(guò)空中接口送到GSM網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)終端所處的SGSN。第二種情況,一個(gè)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移動(dòng)終端時(shí),首先通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和GGSN之間的路由。數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)單元(如PSPDN中的PDU),通過(guò)建立好的路由把數(shù)據(jù)單元PDU送給GGSN。而GGSN再把PDU送給移動(dòng)終端所在的SGSN上,SGSN把PDU封裝成SNDC數(shù)據(jù)單元,再經(jīng)過(guò)LLC層處理為L(zhǎng)LC幀單元,最終通過(guò)空中接口送給移動(dòng)終端。第三種情況是一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個(gè)正在漫游的移動(dòng)用戶。這種情況下的數(shù)據(jù)傳送必須要經(jīng)過(guò)歸屬地的GGSN,然后送到移動(dòng)用戶A。
2.5 GPRS應(yīng)用
GPRS是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù),在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上,GPRS可以提供一系列交互式業(yè)務(wù):點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)-該業(yè)務(wù)是為兩個(gè)用戶或者多個(gè)用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù),該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。
單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)-該業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求者的要求,把單一信息傳送給多個(gè)用戶。該業(yè)務(wù)又可以分為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)和IP多點(diǎn)傳播業(yè)務(wù)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)-該業(yè)務(wù)中的各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此互相獨(dú)立,用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序,分組的傳送沒(méi)有邏輯連接,分組的交付沒(méi)有確認(rèn)保護(hù),是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。
2.6 GPRS與WAP
WAP是無(wú)線Internet的標(biāo)準(zhǔn),由多家大廠商合作開(kāi)發(fā),它定義了一個(gè)分層的、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu),為無(wú)線Internet提供了全面的解決方案。WAP協(xié)議開(kāi)發(fā)的原則之一是要獨(dú)立于空中接口,所謂獨(dú)立于空中接口是指WAP應(yīng)用能夠運(yùn)行于各種無(wú)線承載網(wǎng)絡(luò)之上,如TDMA、CDMA、GSM、GPRS、SMS等等。
GPRS對(duì)應(yīng)于GSM中的9.6kbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),與之不同的是GPRS是通過(guò)分組交換來(lái)實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸,換句話說(shuō),GPRS是對(duì)GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的改進(jìn),是在GSM中實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侄巍?
可見(jiàn),WAP是高層應(yīng)用,而GPRS是底層傳輸。可以引用著名的郵遞信件的例子來(lái)說(shuō)明WAP與GPRS的關(guān)系:如果說(shuō)WAP是平信或賀卡或明信片,那么GPRS和GSM的CSD(9.6kbps電路交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù))就是運(yùn)送信件的交通工具,只不過(guò)后者是
汽車
,前者則是飛機(jī)罷了。
3 GPRS在故障定位、配變監(jiān)測(cè)和抄表系統(tǒng)中應(yīng)用
3.1 故障定位
配電網(wǎng)中使用大量的故障指示器,用來(lái)檢測(cè)故障位置定位故障點(diǎn)。它簡(jiǎn)單可靠,在檢測(cè)到故障時(shí)通過(guò)翻牌或輸出節(jié)點(diǎn)的形式指示故障。GPRS通信設(shè)備設(shè)有3路開(kāi)關(guān)量輸入,可采集本條線路的故障指示器的開(kāi)關(guān)量輸出狀態(tài)。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí),故障指示器動(dòng)作,GPRS通訊設(shè)備把故障信息通過(guò)INTERNET傳輸至前控制中心,監(jiān)控中心在接收到這些動(dòng)作信息后,經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算分析,與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合,可以直接顯示出故障點(diǎn)地理位置信息。
3.2 配變監(jiān)測(cè)
在配電網(wǎng)上的變壓器上都裝有配變監(jiān)測(cè)儀-TTU,它的主要功能有對(duì)配變的工況的
數(shù)據(jù)采集
、對(duì)線路的自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)取TU的無(wú)功補(bǔ)償功能在就地可實(shí)現(xiàn),無(wú)需網(wǎng)絡(luò)通訊的支持,但是配變的運(yùn)行數(shù)據(jù)過(guò)去一般采用RS485等通訊方式傳輸,可靠性差,距離短,受地理環(huán)境的因素影響較大。
3.3 電能計(jì)量
電能計(jì)量是現(xiàn)代電力營(yíng)銷系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),而傳統(tǒng)的電量結(jié)算是依靠人工定期到現(xiàn)場(chǎng)抄取數(shù)據(jù),在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和應(yīng)用性等方面都存在諸多不足之處。利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電能量
測(cè)量
技術(shù)結(jié)合在一起,便能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映電量使用(即銷售情況)。通過(guò)GPRS無(wú)線局域網(wǎng)專網(wǎng),為用電管理提供實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高的數(shù)據(jù)和事件記錄,可實(shí)現(xiàn)多塊表同時(shí)凍結(jié)抄表功能。該系統(tǒng)具有設(shè)備參數(shù)遠(yuǎn)程回讀功能,如回讀參數(shù)和后臺(tái)系統(tǒng)保存的設(shè)置參數(shù)對(duì)比,異常報(bào)警,可以發(fā)現(xiàn)非法修改電能表參數(shù)行竊的非法行為。具有失壓、斷流、錯(cuò)誤接線報(bào)警、顯示、記錄并主動(dòng)上傳功能,方便管理人員在公司本部就可以發(fā)現(xiàn)用戶異常,為反竊電提供了一種先進(jìn)的、有效的高技術(shù)檢測(cè)手段。根據(jù)實(shí)時(shí)抄收10kV線路總表和分表的數(shù)據(jù),自動(dòng)分析線路電量平衡情況,為線損考核提供準(zhǔn)確的依據(jù),達(dá)到大面積降低線損目的。當(dāng)用戶電能表所測(cè)量的電壓和負(fù)荷超出一定范圍時(shí),電表報(bào)警遠(yuǎn)傳給系統(tǒng)并可以通過(guò)智能化分析功能的系統(tǒng)軟件,對(duì)用戶負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)
測(cè)控
制。
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