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摘要：本文提供了一種基於GPRS網絡的電網調度自動化係統設計原理和實現方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用於電網調度自動化係統的實現方法。通過實際應用，獲得了理想的效果.
關鍵詞：GPRS；DTU；Internet；電網調度；GPRS DTU, 3G路由器
一、前言
隨著科學技術的發展，實現電網調度的自動化已成為電力係統發展的趨勢。電力係統的迅猛發展需要完善、先進和實用的電網調度自動化係統來保證。目前國調及網、省調3級調度係統均已配備了電網調度自動化係統，並先於一次係統實現全國聯網。現我國90%的電源和220kVyishangdianwangdeshishixinxidedaoyouxiaohezhunquedecaiji，tiaoduzidonghuashuipingyoumingxianjinbuhetigao，youqishichangzhanjichuzidonghuashebeikekaoxingheguanlishuipingdadatigao，qitigongdezhunqueeryouxiaodeshishixinxiyichengweitiaoduyuanjinxingdianwanganquan、經濟調度的主要依據。
電(dian)網(wang)調(tiao)度(du)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)程(cheng)度(du)與(yu)供(gong)用(yong)電(dian)的(de)質(zhi)量(liang)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan)。為(wei)此(ci)，本(ben)文(wen)特(te)對(dui)電(dian)網(wang)調(tiao)度(du)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)必(bi)要(yao)性(xing)及(ji)其(qi)實(shi)現(xian)方(fang)案(an)作(zuo)簡(jian)單(dan)的(de)討(tao)論(lun)。本(ben)文(wen)討(tao)論(lun)利(li)用(yong)GRPS作為通信手段，建立配電變壓器監測係統。
電網調度自動化係統是根據電網調度的實際需要，以大型地調係統的要求為設計出發點，充分考慮到中、小係統以及集控中心站係統的特殊性，整個係統以穩定性、實用性、先進性、yiweihuxingweizhuyaoshejimubiao，peizhijiqilinghuo，yingyonglingyuxiangdangguangfan，keyihenhaodimanzubutongyonghudexuqiu。quanbuchengxujuncaiqumianxiangduixiangfangfadesheji，xitongweihu、擴展甚為方便。
在電網調度自動化係統的通信中，可以采用數傳電台、GSM短消息、光纖接入、GPSR DTU等方式。數傳電台的優勢是除了每年的頻點費以外，平時運行無需額外費用；缺點是受地形、氣候的影響較大，造成係統的可靠性、實時性較差，無法主動上報。GSM短消息方式可以實現主動上報；缺點是按條收費，運行費用高，而且在節假日短消息中心服務器繁忙時延時相當長。光纖通信穩定可靠，但是施工成本投入大、擴展性差、設備維護方麵不方便。而GPRS DTU通信則避免了以上問題。
通用分組無線業務GPRS 是在現有GSM係統上發展出來的一種新無線數據傳數業務，目的是給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。 GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，實際應用帶寬大約在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用於INTERNET連接、數據傳輸等應用。GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。GPRS永遠在線，按流量計費，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用於間斷的、突發性的和頻繁的、點多分散、中小流量的數據傳輸，也適用於偶爾的大數據量傳輸。
二、係統概述
dianwangtiaoduxitongdekaifamubiaoshijianliyigeanquankekao，nengtigonggezhonggaojifuwu，bingyouweiyingyongchengxudezhixingheshishitigongjiaoqianggongnengdekaifangshipingtaiheyunxingzaigaipingtaideduogexiangduidulideyingyongzixitongzuchengdexitong，chengweiyigefuhepeidianxitongxiandaihuaguanliyaoqiude，fenbushi，kaifangshi，mokuaihua，kekuochongdepeidianbianyaqizongheguanlixitong。jichupingtaichutigongjibendeyingjianjishuhecaozuoxitongneihewai，haitigongzhurushujukuxitong、信息傳遞、人機界麵、實時環境應用程序等基礎服務。基於基礎平台之上的各應用子係統包括：能量管理（EMS）、配電變壓器管理、線損管理、自動抄表、VQC功能，諧波數據，購電量管理，數據查詢，自動報表，圖表和與其他係統的接口等。這些子係統之間在開放係統結構（OSA）基礎上實現有機的橫向和縱向集成，形成一個完整的配電變壓器綜合管理信息係統。
GPRS電網調度自動化係統的網絡架構如下圖所示，係統分為三個部分，分別是監控中心主站、GPRS數據傳輸終端(GPRS DTU)、監控終端設備。主站主要完成人機交互工作；網絡代理服務器主要負責網絡數據鏈路建立和數據收發的透明中轉；GPRS數據傳輸終端完成信息的上送與下發；監控終端設備主要完成數字量與模擬量的采集。
本係統中心服務器通過GPRS APN專線接入企業路由器，進入GPRS APN內網，獲取固定IP地址。監測點數據無需路由到Internet網絡，監測點DTU也采用該APN內的SIM卡。采用這種方式組成點對多點網絡具有安全性高的特點，且穩定性高、適時性好。
GPRS數據傳輸終端上電後，它會根據預先設定在其內部的IP地址主動訪問中心服務器，和監控中心建立TCP/IP鏈路。監控中心主站本身維護接入的每個終端的IP地址和ID號，當主站要向某個監控終端提出數據請求時，它會根據IP地址和ID號來找到對應的終端，將命令下發到該終端，終端響應後通過GRPS數據傳輸終端把數據發到網絡代理服務器端口，通過端口影射轉發到監控中心主站，即完成了一個應答式的通訊流程。
三、係統結構
係統分為三個部分，分別是監控終端設備、GPRS數據傳輸終端、監控中心主站。
（1）監控終端設備
該監測係統采用的綜合係數檢測設備（RTU）是根據電力需求側管理技術要求設計、製造的一種高科技產品。它采用高精度數字采樣處理技術，集數據采集、顯示、存儲、通訊等多功能於一體，並可通過後台軟件將儲存記錄的數據以圖表或報表的形式顯示、打印和分析。其科技領先，功能強大、可靠性高，可廣泛應用於配電自動化係統的監測。
其主要功能有：
AGC每4s一次調節令，日負荷曲線，繼電保護定值整定分析，水電及抽水蓄能運行等多個參數
技術參數：
*;額定技術參數
額定電壓:Un：100V
額定電流: In：5A
額定頻率: Fn：50Hz
*;測量準確度
電壓/電流/頻率：0.2級
功率因數/有功功率/無功功率：0.5級
有功電量/無功電量：1.0級
*;內置閃存容量
存儲容量：1024k字節，可實現連續84日數據記錄（每15分鍾記錄一次）
*;精度
電壓/電流/頻率：0.2級
功率因數/有功功率/無功功率：0.5級
有功電量/無功電量：1.0級
係統參數設定
裝置的CT、PT變比
數據存儲間隔
係統時鍾
LCD對比度
過壓參數
欠壓參數
過流參數
（2）GPRS數據傳輸終端----采用廈門才茂通信科技有限公司的CM 3150P GPRS DTU
CM 3150P GPRS DTU采用ARM9高性能工業級嵌入式處理器，以實時操作係統為軟件支撐平台,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IPxieyizhan。weiyonghutigonggaosu，wendingkekao，shujuzhongduanyongyuanzaixian，duozhongxieyizhuanhuandexunizhuanyongwangluo。zhenduiwangluoliuliangkongzhideyonghu，chanpinzhichiyuyin，duanxin，shujuchufashangxianyijichaoshizidongduanxiandegongneng。tongshiyezhichishuangshujuzhongxinbeifen，yijiduoshujuzhongxintongbujieshoushujudenggongneng。gongsichanpinyiguangfanyingyongyujinrong，shuili，huanbao，dianli，youzheng，qixiangdengxingye。
3150P實物拍攝
一、 無線參數
1、 支持EGSM900/GSM1800無線網絡
2、 GPRS multi-slot class 10
3、 編碼方案：CS1~CS4
4、 符合SMG31bis技術規範
5、 Compliant to GSM phase 2/2+
6、 支持數據、語音、短信和傳真
二、 硬件係統
1、 CPU：工業級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache
2、 FLASH：8MB，可擴充到32MB
3、 SDRAM：64MB，可擴充到256MB
4、 接口：
3150P:
1個RS232串口。（根據需要，可支持RS422/RS485），
串口速率：110bps ~ 230400bps
數據位支持：8位 或 7位
奇偶校驗位：無 或 奇數校驗 或 偶數校驗
停止位：1位 或 2位
流控：無或 RTS/CTS
3150EP:
1個RS485接口。（根據需要，可支持RS232/422）
串口速率：110bps ~ 230400bps
數據位支持：8位 或 7位
奇偶校驗位：無 或 奇數校驗 或 偶數校驗
停止位：1位 或 2位
流 控：無或 RTS/CTS
控製口：RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)
指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。
天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
UIM卡接口：3V/5V標準的推杆式用戶卡接口。
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。
語音接口：標準的耳機麥克風接口。
5、 供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-32V
通信電流：350mA
待機電流：35mA
6、 尺寸：
外形尺寸：92.7x61.3x23 mm（不包括天線及固定件）
7、 其他參數：
工作環境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無凝結)
三、 軟件功能
1. TCP/UDP透明數據傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術。
2. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線。
3. 支持RSA，RC4加密算法
4. 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保係統穩定可靠
5. 支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）
6. 支持數據中心動態域名和IP地址訪問
7. 支持DNS動態獲取，防止DNS服務器異常導致的設備當機。
8. 支持雙數據中心備份
9. 支持多數據中心同時接受數據
10. 支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接。
11. 支持短消息備份及告警。
12. 多重軟硬件看門狗
13. 數據包傳輸狀態報告。
14. 標準的AT命令界麵
15. 可以用做普通撥號MODEM
16. 支持telnet功能。
17. 支持遠程配置，遠程控製
18. 通過串口軟件升級
19. 同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作係統
（3） 監控中心主站
主站係統最裏麵層為操作係統及係統軟件。第二層為係統支持軟件層，包括數據庫係統、電力係統模型、數據采集和傳輸。電力係統模型主要指電力係統設備對象化及網絡拓撲；數據庫係統分運行庫、基礎庫、標準庫和曆史庫四部分；數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)和(he)傳(chuan)輸(shu)就(jiu)是(shi)將(jiang)各(ge)種(zhong)數(shu)據(ju)從(cong)不(bu)同(tong)的(de)終(zhong)端(duan)根(gen)據(ju)各(ge)種(zhong)通(tong)訊(xun)協(xie)議(yi)采(cai)集(ji)過(guo)來(lai)，但(dan)並(bing)不(bu)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)，再(zai)通(tong)過(guo)網(wang)絡(luo)分(fen)發(fa)給(gei)需(xu)要(yao)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)的(de)係(xi)統(tong)。第(di)三(san)層(ceng)為(wei)基(ji)礎(chu)應(ying)用(yong)層(ceng)，將(jiang)采(cai)集(ji)過(guo)來(lai)的(de)數(shu)據(ju)經(jing)過(guo)各(ge)種(zhong)處(chu)理(li)，通(tong)過(guo)GUI界麵顯示給用戶。第四層為高級應用層，它所產生的數據主要是供電力係統進一步管理和決策用。
上位軟件主要完成以下功能：
（1）電網EMS調度係統，變壓器運行監控，直屬電廠和變電站群異常情況監控，數據的分析、處理和存盤，RTU的參數設置及狀態顯示。既能獲得配電網運行的基本信息，又為功能擴充提供很好的基礎。
（2）自動抄表係統 根據設定的時間自動抄錄配電變壓器和用戶的電度數。並具有電表異常告警，跟蹤抄表記錄和操作記錄等輔助功能。
（3）用戶購電量管理 對於信譽比較差的用戶，通過係統對它進行先購電後供電，並在使用電量達到某些比例時進行警告。
（4）線損管理 主要是台區線損管理和線路線損管理。
（5）配電設備管理 主要是配電線路和配電變壓器等設備的管理。
（6）終端錯誤智能識別 終端錯誤分為通訊恢複，通訊中斷（某一終端連續三次召測不到），終端無線錯誤（一天連續十次召測不到），無線中斷（連續有三十個終端召測不到）。
（7）負荷預測 通過計算主站和分站所有台區的總有功功率總加值來初步預測下一階段的負荷情況。
（8）電容器投切 根gen據ju電dian壓ya和he功gong率lv因yin數shu就jiu地di進jin行xing調tiao節jie，調tiao節jie時shi考kao慮lv時shi間jian因yin素su和he投tou切qie次ci數shu。在zai就jiu地di調tiao節jie失shi靈ling的de情qing況kuang下xia能neng夠gou遠yuan方fang監jian視shi和he遠yuan方fang控kong製zhi。如ru果guo終zhong端duan無wu調tiao節jie投tou切qie功gong能neng，係xi統tong能neng夠gou遠yuan方fang計ji算suan後hou控kong製zhi電dian容rong器qi投tou切qie。
（9）終端操作 可以遠方讀取或者設置終端的參數，如變壓器的整定參數等。可設置開關合閘，開關分閘。可讀取或設置VQC參數。
（10）與營銷係統數據庫的接口 能方便地為營銷係統提供數據源。
（11）采集諧波數據 通過係統能夠采集用戶的各次諧波含量。
（12）用戶竊電管理 增加用戶電量與功率轉換為電量的比較，通過設置比例係數，來進行警告，比如當有功功率產生而電量不動時，則產生警告。
四、結論
實現我國電網調度自動化，是提高供電質量、用電可靠性和提高電力企業自身水平的需要,GPRS作為一種新的通訊手段，應用在配電自動化中有很多優點, 基於GPRS通信的配電變壓器綜合管理係統是一個較有應用前景的實現方案。
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