配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中GPRS技術(shù)的研究

徐一銘，劉楊濤

（山東科華電力技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中GPRS技術(shù)的研究

徐一銘，劉楊濤

（山東科華電力技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

當(dāng)前，通訊技術(shù)的有效應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化處理系統(tǒng)的必要關(guān)鍵技術(shù)。作為信息傳輸?shù)闹匾?，可真正?shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)整體性能的提升，從而完善系統(tǒng)對(duì)配網(wǎng)的管理，達(dá)到配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)信息傳輸?shù)膮?shù)要求。文章對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化中的GPRS技術(shù)以及其相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了可行性分析。希望能為配網(wǎng)自動(dòng)化管理提供行之有效的可行性建議。

配網(wǎng)自動(dòng)化；GPRS技術(shù)；通訊傳輸；管理系統(tǒng)

配網(wǎng)自動(dòng)化管理是供電企業(yè)完成電力資源營(yíng)銷的重要保障，是國(guó)家電網(wǎng)管理系統(tǒng)的重要組成部分。其中，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的GPRS技術(shù)更是連接配電自動(dòng)化、系統(tǒng)軟件和管理平臺(tái)重要橋梁。GPRS技術(shù)的存在，擴(kuò)大了配電自動(dòng)化管理系統(tǒng)對(duì)各種數(shù)據(jù)的集成與匯總范圍，提升了數(shù)據(jù)傳輸速度，降低了配套設(shè)施建設(shè)成本，有效地實(shí)現(xiàn)了配電自動(dòng)化管理系統(tǒng)對(duì)終端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、故障分析。

1 GPRS技術(shù)的相關(guān)評(píng)價(jià)

GPRS技術(shù)是一種通訊技術(shù)，它介于數(shù)字通訊和無(wú)線服務(wù)技術(shù)之間。當(dāng)前，GPRS技術(shù)利用升級(jí)我國(guó)的移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)完成GSM網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。在新的GSM網(wǎng)絡(luò)中，融合了3個(gè)新型的節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，即分組控制單元（Package Control Unit，PCU）、GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（Serving GPRS Support Node，SGSN）和GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)和相關(guān)軟件節(jié)點(diǎn)。

配網(wǎng)自動(dòng)化中的GPRS需要開(kāi)發(fā)虛擬專用網(wǎng)（Virtual Private Network，VPN）和接入點(diǎn)（Access Point Name，APN）業(yè)務(wù)。當(dāng)前，國(guó)家電網(wǎng)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，可以通過(guò)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。因此，外網(wǎng)需要由VPN技術(shù)進(jìn)行支持。內(nèi)網(wǎng)需要由APN技術(shù)進(jìn)行支持。前者是通過(guò)隧道技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的傳輸，再利用特種信息加密、加密管道等加密技術(shù)借助公眾網(wǎng)絡(luò)渠道完成數(shù)據(jù)和信息的傳輸。后者利用內(nèi)部局域網(wǎng)中的某條特殊區(qū)間通道，完成內(nèi)網(wǎng)環(huán)境的虛擬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部特殊控制信息的快速傳輸。由于不利用外部網(wǎng)絡(luò)渠道，因此內(nèi)網(wǎng)在安全性和傳輸速度、穩(wěn)定性上都有著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

2 基于GPRS的配電自動(dòng)化系統(tǒng)方案

2.1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)的問(wèn)題

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)上對(duì)于電力的需求日益增加。我國(guó)配電網(wǎng)的建設(shè)范圍和整體數(shù)量都有了顯著地提升。針對(duì)這種需求持續(xù)攀高的背景，配電網(wǎng)之間的電能傳輸和管理性能需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)度和調(diào)節(jié)，同時(shí)，不同系統(tǒng)之間的配電網(wǎng)管理技術(shù)以及操作平臺(tái)也需要一定的通信協(xié)調(diào)。因此，要想真正提升配網(wǎng)自動(dòng)化的管理效率，唯有借助高等級(jí)的通訊技術(shù)手段，增加終端設(shè)備與控制平臺(tái)之間的信息交流。

當(dāng)前配網(wǎng)運(yùn)用的通訊技術(shù)的技術(shù)種類較多，水平和等級(jí)有著較大的差異性。不少地區(qū)尚在使用無(wú)線擴(kuò)頻通信、有線通訊技術(shù)以及載波通訊等。這些通訊技術(shù)在通訊的范圍、速度和穩(wěn)定性、安全性上都存在一定的缺點(diǎn)。無(wú)線擴(kuò)頻由于發(fā)射功率低，誤碼率低，更多應(yīng)用于長(zhǎng)距離的信息傳輸。而利用光纜和光端設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的有線傳輸方式，雖然速度和穩(wěn)定性較高，但施工成本相對(duì)較大，也不適用于大規(guī)模配電網(wǎng)的普及和推廣。載波通訊借助電力線路通道傳輸數(shù)據(jù)，但是在不同的區(qū)域設(shè)置條件也不同，電磁場(chǎng)等復(fù)雜的環(huán)境對(duì)信息傳輸?shù)母蓴_較強(qiáng)，導(dǎo)致信號(hào)的周期性衰減，不利于配網(wǎng)控制平臺(tái)接受信息。因此，只有使用穩(wěn)定性和技術(shù)成熟度較高的GPRS通訊技術(shù)才能保證配網(wǎng)自動(dòng)化的管理和進(jìn)一步實(shí)施。

2.2 基于GPRS的配電自動(dòng)化系統(tǒng)的具體方案設(shè)計(jì)

對(duì)于當(dāng)前配網(wǎng)自動(dòng)化管理的具體需要，GPRS技術(shù)在引用中有兩種不同的設(shè)計(jì)方案。

第一種是設(shè)計(jì)方案，叫作：集中式的智能管理模式。這種模式是當(dāng)前配網(wǎng)管理中的主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式。方案的技術(shù)原理是將控制平臺(tái)與設(shè)備終端通過(guò)“星”型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行連接，通過(guò)多頭發(fā)送的方式收集和處理數(shù)據(jù)信息。這種技術(shù)的好處就是通訊技術(shù)處理方式簡(jiǎn)單，技術(shù)穩(wěn)定性高。但是缺點(diǎn)也存在，由于該項(xiàng)技術(shù)對(duì)GPRS技術(shù)的依賴性較高，所有的終端設(shè)備都設(shè)置了GPRS技術(shù)配件，利用GPRS技術(shù)進(jìn)行無(wú)線連接，缺少技術(shù)改進(jìn)的空間。如果無(wú)線通訊技術(shù)出現(xiàn)橫向的改變（更改了信息傳輸通道等），就會(huì)導(dǎo)致終端設(shè)備上出現(xiàn)較大的設(shè)備更換，具有一定的技術(shù)潛在危機(jī)。

第二種方案就是：模塊控制模式。該方案是通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)增加MC35模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有終端設(shè)備的控制。對(duì)于設(shè)備的串聯(lián)方式，是通過(guò)在GPRS中加入SIM通信卡，完成電信通訊渠道的無(wú)線信息傳輸功能。該方案的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)是利用電信渠道，不需要增加附加業(yè)務(wù)就能實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的信息傳輸功能。但是該方案也存在一定的局限性。首先，每臺(tái)終端設(shè)備的控制MC35模塊中的SIM卡需要進(jìn)行激活和注冊(cè)，并且對(duì)不同級(jí)別的控制臺(tái)進(jìn)行等級(jí)的設(shè)定。也就是設(shè)計(jì)管理與權(quán)限限制基層配網(wǎng)對(duì)終端設(shè)備的管理權(quán)限。而且利用社會(huì)運(yùn)營(yíng)的渠道進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化管理也存在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)弱干擾的問(wèn)題。

研究得知，借助GPRS技術(shù)建立的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，在通訊技術(shù)能力上實(shí)現(xiàn)了中遠(yuǎn)距離的信息收集和分析處理功能，打破了管理平臺(tái)對(duì)終端設(shè)備的控制局限性。同時(shí)也提高了對(duì)通訊的維護(hù)能力。在平時(shí)的運(yùn)營(yíng)和管理中，需要不斷加強(qiáng)對(duì)無(wú)線通訊設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，而且控制平臺(tái)主站需要提高對(duì)數(shù)據(jù)的敏感程度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)管理操作的智能化處理。

3 GPRS技術(shù)在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

對(duì)于當(dāng)前配網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)，其中GPRS技術(shù)的應(yīng)用有以下幾個(gè)關(guān)鍵流程。

（1）搭建基于GPRS技術(shù)的配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)?；贕PRS技術(shù)的配電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由主控服務(wù)器設(shè)備、GPRS數(shù)據(jù)終端處理器兩大主要部件組成，通過(guò)國(guó)家電網(wǎng)統(tǒng)一的BS-231接口連接。

（2）完善配電網(wǎng)通信機(jī)制。在當(dāng)前的配電網(wǎng)自動(dòng)化管理中，需要逐漸完善VPN與APN之間的信息傳輸機(jī)制。同時(shí)加強(qiáng)管理平臺(tái)與GPRS數(shù)據(jù)采集終端之間的信號(hào)連接密鑰，提升信息的加密等級(jí)，減少多種信息的通道涌入，造成傳輸內(nèi)網(wǎng)的傳輸擁堵，以防信息延誤。

（3）確定組網(wǎng)方式。根據(jù)當(dāng)前的國(guó)家電網(wǎng)組網(wǎng)合約，對(duì)于配網(wǎng)自動(dòng)化的GPRS信息組網(wǎng)，建議與通訊企業(yè)（移動(dòng)、聯(lián)通、電信等）簽訂企業(yè)的通訊專用網(wǎng)絡(luò)合約，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和速度。

（4）加快GPRS數(shù)據(jù)終端設(shè)備的技術(shù)升級(jí)。GPRS 終端設(shè)備是配電網(wǎng)自動(dòng)化管理中的重要組成部分。當(dāng)前配網(wǎng)使用的終端設(shè)備配置包括W77IE58微處理器、GR47外圍電路以及國(guó)標(biāo)的BS-231接口。能完成配網(wǎng)控制平臺(tái)對(duì)于電網(wǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)施監(jiān)控。因此，對(duì)于當(dāng)前的終端設(shè)備，還需要進(jìn)一步完善通訊模塊的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)化的通訊設(shè)置，提升設(shè)備關(guān)于GPRS信號(hào)的傳輸穩(wěn)定性，并提升對(duì)于終端設(shè)備的智能化控制指令接收和人處理完善配網(wǎng)自動(dòng)化的管控功能。

（5）GPRS信息的安全防護(hù)。對(duì)于配電網(wǎng)信息的傳輸過(guò)程，加密是必不可少的。由于之前對(duì)于GPRS信息的加密和保護(hù)程度不夠。不僅容易導(dǎo)致信息受到各種干擾和阻撓，同時(shí)也會(huì)泄露電網(wǎng)企業(yè)關(guān)于配電網(wǎng)管理的先關(guān)信息。對(duì)此，筆者建議使用專用網(wǎng)單認(rèn)證權(quán)限和雙向傳輸加密的方式來(lái)增強(qiáng)對(duì)信息傳輸?shù)谋Ｗo(hù)程度。并且對(duì)主站系統(tǒng)的私鑰簽名處理，提高智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)能力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著當(dāng)前城市配電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，建立基于GPRS技術(shù)的無(wú)線傳輸系統(tǒng)是完善配電網(wǎng)管理系統(tǒng)、完善城市電網(wǎng)綜合管理的重要內(nèi)容。因此，在設(shè)計(jì)城市配網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)的時(shí)候，要根據(jù)企業(yè)通訊技術(shù)基礎(chǔ)和GPRS信號(hào)覆蓋強(qiáng)弱，設(shè)計(jì)出符合當(dāng)前軟硬件要求的無(wú)線通訊技術(shù)。相信隨著無(wú)線傳輸技術(shù)在配電自動(dòng)化管理系統(tǒng)中應(yīng)用的普及，一定會(huì)為國(guó)網(wǎng)公司無(wú)線通信相關(guān)技術(shù)研究及其他應(yīng)用的發(fā)展奠定扎實(shí)的信息傳輸基礎(chǔ)。

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Research on GPRS technology in distribution network automation system

Xu Yiming，Liu Yangtao

（Shandong Kehua Power Technology Co.，Ltd.，Ji' nan 250101，China）

At present，the effective application of communication technology is necessary key technology to realize the distribution automation system.As an important channel of information transmission，it can realize the overall performance management system of distribution automation，and to improve the system of distribution network management，meeting the requirements of the distribution automation parameters on the transmission of information.This paper analyzed the feasibility of the in distribution automation GPRS technology and its related applications.Hope that through this article to provide feasible suggestions for the effective management of distribution automation.

distribution network automation；GPRS technology；communication transmission；management system

徐一銘（1964—），男，山東濟(jì)南，工程師；研究方向：電力自動(dòng)化，新能源應(yīng)用。