GPRS技术在配电监控系统中的应用[转载]

关键词:接入点名称(APN) 全球移动通信系统(GSM) 通用分组无线业务(GPRS) 短消息业务(SMS)

1 问题的提出

随着城市电网的快速发展,自然而然的面临两个方面的问题,其一:配电网的自动化水平,涉及到故障的检测、故障的隔离、转移供电等。其二:用电的管理水平,涉及到用电量的计费等。这两个方面都涉及到通讯问题,通信经常成为这类系统的瓶颈,总是存在着可靠性与经济性两者不可调和的矛盾。随着GSM和GPRS的发展,使得配电网的通讯问题有了新的契机,本文提出利用移动互联网来进行实时数据传输,并介绍GPRS的通信技术以及基于GPRS技术的智能配电通讯设备和它们在故障定位、配变监测及抄表系统上的应用。

2 GPRS技术简介

2.1 GPRS的定义

GPRS的英文全称为General Packet Radio Service,中文含义为通用分组无线服务,它是利用"包交换"(Packet-Switched)的概念所发展出的一套无线传输方式。所谓的包交换就是将Date封装成许多独立的封包,再将这些封包一个一个传送出去,形式上有点类似寄包裹,采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽,而且可以以传输的资料量计价,这对用户来说是比较合理的计费方式,因为象Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的。此外,在GSM phase 2+的标准里,GPRS可以提供4种不同的编码方式,这些编码方式也分别提供不同的错误保护(Error Protection)能力。

GPRS是一种新的GSM数据业务,它在移动用户和数据网络之间提供一种连接,给移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。GPRS采用分组交换技术,它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据,那么数据速率最高可达164kbps。GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用,也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下,可以把一些信道定义为GPRS专用信道。

2.2 GPRS优势

相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式,GPRS是分组交换技术。由于使用了"分组"的技术,用户上网可以免受断线的痛苦(情形大概就跟使用了下载软件Net Ants差不多)。此外,使用GPRS上网的方法与WAP并不同,用WAP上网就如在家中上网,先"拨号连接",而上网后便不能同时使用该电话线,但GPRS就较为优越,下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说,声音的传送(即通话)继续使用GSM,而数据的传送便可使用GPRS,这样的话,就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。而且发展GPRS技术也十分"经济",因为只须沿用现有的GSM网络来发展即可。GPRS的用途十分广泛,包括通过手机发送及接收电子邮件,在互联网上浏览等。

而GPRS的最大优势在于:它的数据传输速度不是WAP所能比拟的。目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6k字节,GPRS手机在今年年初推出时已达到56kbps的传输速度,到现在更是达到了115kbps(此速度是常用56kmodem理想速率的两倍)。除了速度上的优势,GPRS还有"永远在线"的特点,即用户随时与网络保持联系。

2.3 GPRS网络的实现

GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点,如GGSN(Gateway GPRS Supporting Node,GPRS网关支持节点)和SGSN(Serving GSN,GPRS服务支持节点)。GSN是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能,它可以连接各种类型的数据网络,并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动终端和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立设备,也可以与GSM中的MSC集成在一起。

2.4 GPRS的工作原理

GPRS工作时,是通过路由管理来进行寻址和建立数据连接的,而GPRS的路由管理表现在以下3个方面:移动终端发送数据的路由建立;移动终端接收数据的路由建立;以及移动终端处于漫游时数据路由的建立。第一种情况,当移动终端产生了一个PDU(分组数据单元),这个PDU经过SNDC层处理,称为SNDC数据单元。然后经过LLC层处理为LLC层通过空中接口送到GSM网络中移动终端所处的SGSN。第二种情况,一个公用数据网用户传送数据到移动终端时,首先通过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。数据网用户发出的数据单元(如PSPDN中的PDU),通过建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN。而GGSN再把PDU送给移动终端所在的SGSN上,SGSN把PDU封装成SNDC数据单元,再经过LLC层处理为LLC帧单元,最终通过空中接口送给移动终端。第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。这种情况下的数据传送必须要经过归属地的GGSN,然后送到移动用户A。

2.5 GPRS应用

GPRS是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务,在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上,GPRS可以提供一系列交互式业务:点对点面向连接的数据业务-该业务是为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务,该业务要求有建立连接、数据传送以及连接释放等工作程序。

单点对多点业务-该业务可以根据某个业务请求者的要求,把单一信息传送给多个用户。该业务又可以分为点对多点多信道广播业务、点对多点群呼业务和IP多点传播业务。点对点无连接型网络业务-该业务中的各个数据分组彼此互相独立,用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序,分组的传送没有逻辑连接,分组的交付没有确认保护,是由IP协议支持的业务。

2.6 GPRS与WAP

WAP是无线Internet的标准,由多家大厂商合作开发,它定义了一个分层的、可扩展的体系结构,为无线Internet提供了全面的解决方案。WAP协议开发的原则之一是要独立于空中接口,所谓独立于空中接口是指WAP应用能够运行于各种无线承载网络之上,如TDMA、CDMA、GSM、GPRS、SMS等等。

GPRS对应于GSM中的9.6kbps的数据业务,与之不同的是GPRS是通过分组交换来实现高速率的数据传输,换句话说,GPRS是对GSM数据业务的改进,是在GSM中实现高速数据传输的手段。

可见,WAP是高层应用,而GPRS是底层传输。可以引用著名的邮递信件的例子来说明WAP与GPRS的关系:如果说WAP是平信或贺卡或明信片,那么GPRS和GSM的CSD(9.6kbps电路交换的数据业务)就是运送信件的交通工具,只不过后者是汽车,前者则是飞机罢了。

3 GPRS在故障定位、配变监测和抄表系统中应用

3.1 故障定位

配电网中使用大量的故障指示器,用来检测故障位置定位故障点。它简单可靠,在检测到故障时通过翻牌或输出节点的形式指示故障。GPRS通信设备设有3路开关量输入,可采集本条线路的故障指示器的开关量输出状态。当线路发生故障时,故障指示器动作,GPRS通讯设备把故障信息通过INTERNET传输至前控制中心,监控中心在接收到这些动作信息后,经过网络拓扑计算分析,与地理信息系统相结合,可以直接显示出故障点地理位置信息。

3.2 配变监测

在配电网上的变压器上都装有配变监测仪-TTU,它的主要功能有对配变的工况的数据采集、对线路的自动无功补偿等。TTU的无功补偿功能在就地可实现,无需网络通讯的支持,但是配变的运行数据过去一般采用RS485等通讯方式传输,可靠性差,距离短,受地理环境的因素影响较大。

3.3 电能计量

电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节,而传统的电量结算是依靠人工定期到现场抄取数据,在实时性、准确性和应用性等方面都存在诸多不足之处。利用现代通信技术和计算机技术以及电能量测量技术结合在一起,便能够及时、准确、全面地反映电量使用(即销售情况)。通过GPRS无线局域网专网,为用电管理提供实时性好、稳定性高的数据和事件记录,可实现多块表同时冻结抄表功能。该系统具有设备参数远程回读功能,如回读参数和后台系统保存的设置参数对比,异常报警,可以发现非法修改电能表参数行窃的非法行为。具有失压、断流、错误接线报警、显示、记录并主动上传功能,方便管理人员在公司本部就可以发现用户异常,为反窃电提供了一种先进的、有效的高技术检测手段。根据实时抄收10kV线路总表和分表的数据,自动分析线路电量平衡情况,为线损考核提供准确的依据,达到大面积降低线损目的。当用户电能表所测量的电压和负荷超出一定范围时,电表报警远传给系统并可以通过智能化分析功能的系统软件,对用户负荷进行监测控制。


 

posted on 2007-08-06 14:37  chuncn  阅读(1617)  评论(2编辑  收藏  举报

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