基于GSM的電力系統(tǒng)通信通道監(jiān)測系統(tǒng)設計

張金宸　韋彬

引言

當下電力系統(tǒng)正在向變電站的無人值班化、自動化的趨勢靠近，變電站數據快速準確上送是未來變電站發(fā)展的趨勢。目前，電力通信的可靠性便顯得尤為重要，一旦通信出現故障變電站便失去監(jiān)控，極大威脅到了電網的安全穩(wěn)定運行?，F有的管理方式以及技術手段都很難快速準確定位出電力通信通道的故障位置，只能依靠工作人員實地查找，這種方式時間長，效率低，已不能滿足時下電力系統(tǒng)的高標準嚴要求，本文簡紹一種電力通信通道故障查找的檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以快速判斷故障點，而且可以自動向調度發(fā)送故障信息，工作人員可以不去現場就能了解故障情況，為快速解決問題贏得時間，為恢復通信正常狀態(tài)贏得時間。1通道檢測系統(tǒng)工作方式

1.1現狀

目前，電力通信通道的檢測是通過變電站內管理機去檢測與裝置之間的通信是否正常，一旦通信數據無回應，管理機則向調度發(fā)送該裝置通信中斷，調度也可以通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)的畫面發(fā)現該裝置上送數據不刷新，或者該站的上傳數據不刷新，比如遙測值不刷新。調度發(fā)現通信中斷后，并不知道故障位置發(fā)生在哪里，只能通告通信系統(tǒng)維護工作人員去現場查看，有些變電站距離市區(qū)很遠，到達現場有的需要4、5個小時，這無疑給我們提出新的要求，不到現場若能判斷故障位置，將大大提高工作效率，縮短故障時間，對于電網的安全穩(wěn)定運行的意義不言而喻。

1.2工作方式

1）GSM是全球移動通信系統(tǒng)（Global System for Mobile comunications） 的簡稱。它的空中接口采用時分多址技術。自90年代中期投入商用以來，被全球超過100個國家采用。GSM標準的設備占據當前全球蜂窩移動通信設備市場80%以上。GSM網絡是一種使用范圍特別廣的網絡系統(tǒng)，有很強的信號覆蓋能力，不管是在山區(qū)還是荒漠都能覆蓋到，在室內使用時更是方便快捷連接速度快，不會輕易被屏蔽，有了這種網絡對于工業(yè)及科技的發(fā)展的特別實用。對于電力領域，隨著電力技術的快速發(fā)展，新技術新成果的應用將會越來越快，對于電力通信領域，GSM的應用更是必不可少的，因為電力關系到千家萬戶，GSM的網絡可靠性是一個最重要的技術指標。這樣可以提高信號質量減少干擾和回聲。

2）GSM使用上直觀的特點：GSM系統(tǒng)有幾項重要特點：防盜拷能力佳、網絡容量大、手機號碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機耗電量低。其主要技術特點如下：1.頻譜效率。由于采用了高效調制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術，使系統(tǒng)具有高頻譜效率。2.容量。由于每個信道傳輸帶寬增加，使同頻復用栽干比要求降低至9dB，故GSM系統(tǒng)的同頻復用模式可以縮小到4/12或3/9甚至更?。M系統(tǒng)為7/21）；加上半速率話音編碼的引入和自動話務分配以減少越區(qū)切換的次數，使GSM系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)的信道數）比TACS系統(tǒng)高3～5倍。

2、系統(tǒng)設計方案

該系統(tǒng)主要由通道監(jiān)控系統(tǒng)和數據傳輸系統(tǒng)組成，通道監(jiān)控系統(tǒng)以AT89S51單片機芯片為核心，輔以狀態(tài)量接收裝置，實現了通信通道的實時監(jiān)控，數據傳輸系統(tǒng)以GSM模塊為核心，輔以供電電源，實現了對通信通道實時監(jiān)測數據上傳調度端，保證調度端最快判斷出故障位置，并有效解決。

2.1GSM模塊選擇

GSM模塊，是具有GPRS數據傳輸功能的GSM模塊。GPRS模塊就是一個精簡版的手機，集成GSM通信的主要功能于一塊電路板上，具有發(fā)送短消息、通話、數據傳輸等功能。GPRS模塊相當于手機的核心部分，如果增加鍵盤和屏幕就是一個完整的手機。普通電腦或者單片機可以通過RS232串口與GPRS模塊相連，通過AT指令控制GPRS模塊實現各種基于GSM的通信功能。GPRS模塊區(qū)別于傳統(tǒng)的純短信模塊，兩者都是GSM模塊，但是短信模塊只能收發(fā)短信和語音通訊，而GPRS模塊還具有GPRS數據傳輸功能。GSM模塊的廠家最早主要在國外，包括西門子、Wavcom、Sagem等；隨著國內的技術進步，國內廠家如華為、Simcom、BenQ等模塊由于具有更高的性價比，已經逐漸替代了國外品牌在國內市場上占據了主流的地位。在市場上比較流行的模塊包括華為的GTM900-B、西門子的Mc39i，Wavecom的Q24等，國內利用模塊成功開發(fā)終端MODEM產品典型應用經緯星航JWOD1，經緯星航JWOD2。本文采用西門子的GSM模塊，此模塊傳輸速度快，功耗低，性能穩(wěn)定，在極度惡劣環(huán)境下也能可靠工作。

2.2單片機選擇

STC公司的單片機主要是基于8051內核，是新一代增強型單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度快8-12倍，帶ADC，4路PWM，雙串口，有全球唯一ID號，加密性好，抗干擾強。系統(tǒng)結構簡單，使用方便，實現模塊化；單片機可靠性高，可工作到10^6 ～10^7小時無故障；處理功能強，速度快。低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品；控制功能強；環(huán)境適應能力強。STC公司的單片機具備的通信接口可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。

2.3抗干擾設計

在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。下面以MCS-51單片機系統(tǒng)為例，對微機系統(tǒng)軟件抗干擾方法進行研究。在工程實踐中，軟件抗干擾研究的內容主要是：一、消除模擬輸入信號的噪聲（如數字濾波技術）；二、程序運行混亂時使程序重入正軌的方法。本文針對后者提出了幾種有效的軟件抗干擾方法。

3、結語

該系統(tǒng)可以快速判斷故障點，而且可以自動向調度發(fā)送故障信息，工作人員可以不去現場就能了解故障情況，為快速解決問題贏得時間，為恢復通信正常狀態(tài)贏得時間。

（作者單位：寶雞供電公司）

作者簡介

張金宸，男，1987年，助理工程師，寶雞供電公司信息通信分公司；韋彬，女，1985年，助理工程師，寶雞供電公司信息通信分公司。