樊學(xué)萍 徐文濤

1，寧夏寧東供電局，靈武市 751408；2，寧夏電力公司95598供電服務(wù)中心，銀川市 750001

淺談GPRS技術(shù)在用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

樊學(xué)萍1徐文濤2

1，寧夏寧東供電局，靈武市 751408；2，寧夏電力公司95598供電服務(wù)中心，銀川市 750001

GPRS以其傳輸速率高、實(shí)時(shí)在線、資源利用率高等優(yōu)勢(shì)在電力系統(tǒng)監(jiān)控中得到了廣泛的應(yīng)用。本文利用GPRS這一特點(diǎn)，簡(jiǎn)要敘述了通過(guò)GPRS技術(shù)將電力系統(tǒng)的電量、需量、電壓、電流、功率、功率因數(shù)以及計(jì)量設(shè)備的工況信息等相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)專(zhuān)變電力負(fù)荷進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

GPRS；負(fù)控終端；自動(dòng)抄表；用電信息采集

引言

為適應(yīng)電力需求的不斷增長(zhǎng)和電力市場(chǎng)發(fā)展，服務(wù)智能電網(wǎng)建設(shè)，加強(qiáng)電力營(yíng)銷(xiāo)信息自動(dòng)化的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)供用電雙方雙向互動(dòng)，提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)，按照國(guó)家電網(wǎng)公司實(shí)現(xiàn)“全采集、全覆蓋、全費(fèi)控”的目標(biāo)，體現(xiàn)智能電網(wǎng)“信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化”的建設(shè)要求，本文利用GPRS技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)和采集終端的互聯(lián)、互通，從而滿足電能信息采集需要。

1 GPRS技術(shù)特點(diǎn)

GPRS 是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)(General PacketRadio Service)的簡(jiǎn)稱，它是在現(xiàn)有全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(global system for mobile communications，GSM)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[2]，具有與GSM 相同的無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、頻帶及T D M A 幀結(jié)構(gòu)。G P R S 網(wǎng)絡(luò)采用分組交換和分組傳輸?shù)母拍?，以?shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源的最佳結(jié)合以及IP 協(xié)議的透明傳送。

相對(duì)于原有的GSM 而言，GPRS 在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持方面有了更加明顯的優(yōu)勢(shì)：

1.1 傳輸速度快

相對(duì)GSM 9.6kbps 的傳輸速度而言，GPRS 擁有最高達(dá)171.2kbps 的訪問(wèn)速度。

1.2 資源利用率高

GSM 采用電路交換技術(shù)，利用率低，而GPRS 采用分組交換技術(shù)，通過(guò)多用戶的業(yè)務(wù)服用， 更有效地利用了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信道資源。

1.3 建立時(shí)間短

GSM 需要10-30S 的時(shí)間才能建立連接，而GPRS 只需要極短的時(shí)間就可訪問(wèn)相關(guān)請(qǐng)求。

1.4 費(fèi)用低

GSM 是按連接時(shí)間計(jì)費(fèi)的，而GPRS僅按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)， 具有低廉的接入費(fèi)用。GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，具有“實(shí)時(shí)在線”、“按量計(jì)費(fèi)”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點(diǎn)。電能表數(shù)據(jù)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采集終端收集后，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到電力公司用電信息采集系統(tǒng)主站，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理保存。若主站系統(tǒng)要對(duì)采集設(shè)備進(jìn)行參數(shù)下發(fā)或遠(yuǎn)程時(shí)，主站系統(tǒng)將參數(shù)或命令通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)讲杉O(shè)備中，由采集設(shè)備執(zhí)行下發(fā)參數(shù)和斷路器動(dòng)作的命令，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。

2 GPRS在用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 基于GPRS的用電信息采集系統(tǒng)物理架構(gòu) （如圖1）

基于GPRS 的用電信息采集系統(tǒng)由系統(tǒng)主站和采集設(shè)備兩大部分組成，其中系統(tǒng)主站部分采用單獨(dú)組網(wǎng)，與其它應(yīng)用系統(tǒng)以及GPRS信道采用防火墻進(jìn)行安全隔離，保證系統(tǒng)的信息安全。主站網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)主要由營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)服務(wù)器、前置采集服務(wù)器以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。

圖1 基于GPRS的用電信息采集系統(tǒng)物理架構(gòu)圖

采集設(shè)備是指安裝在現(xiàn)場(chǎng)的終端及計(jì)量設(shè)備，主要包括專(zhuān)變終端、可遠(yuǎn)傳的多功能電能表、集中器、采集器以及電能表計(jì)等。

2.2 系統(tǒng)主站與采集設(shè)備的通信連接以及數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)主站服務(wù)器采用固定的公網(wǎng)IP 地址，與采集設(shè)備通過(guò)APN數(shù)據(jù)專(zhuān)線和移動(dòng)公司GPRS服務(wù)器進(jìn)行連接。采集設(shè)備負(fù)責(zé)電力負(fù)荷情況的采集以及利用GPRS 將信息進(jìn)行發(fā)送， 將采集到的電量、需量、電壓、電流、功率、功率因數(shù)以及計(jì)量設(shè)備的工況信息等相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，通過(guò)GPRS發(fā)送到系統(tǒng)主站。

系統(tǒng)主站接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，先要通過(guò)防火墻進(jìn)行安全認(rèn)證，然后通信接口機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔?nèi)網(wǎng)，利用信息內(nèi)網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)至前置采集服務(wù)器，由前置機(jī)服務(wù)器將數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，最后由應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和保存。

2.3 GPRS模塊要求

GPRS模塊采用GTM900C 無(wú)線模塊，它是一款兩頻段的GSM/GPRS 無(wú)線模塊，支持標(biāo)準(zhǔn)的AT 命令， 是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用解決方案的理想選擇。GTM900C對(duì)外提供了UART 接口，最大波特率可設(shè)為115200bps，MCU 只需要通過(guò)該接口向其發(fā)送AT 指令， 就可以進(jìn)行相關(guān)操作。此外，GTM900C帶有SIM卡接口， 只要外接的SIM卡開(kāi)通了GPRS，即可實(shí)現(xiàn)GPRS 功能。

2.4 GPRS在用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.4.1 GPRS在變電站電量采集中的應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)國(guó)網(wǎng)公司“全采集、全覆蓋、全費(fèi)控”的目標(biāo)，我們?cè)谝恍┢h(yuǎn)的未敷設(shè)光纜的變電站中，采用GPRS作為上行通信信道對(duì)改變電站電量進(jìn)行采集。GPRS通信不但有效降低了供電企業(yè)用于變電站電量采集的資金投入，還能降低每月抄表所耗費(fèi)的資源。GPRS通信對(duì)供電企業(yè)在抄表、線損計(jì)算、變電站母線電量平衡率的計(jì)算等方面節(jié)省量相當(dāng)大的開(kāi)支，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供了有效地技術(shù)支持。

2.4.2 GPRS在專(zhuān)變電量采集中的應(yīng)用

目前，對(duì)于專(zhuān)變用戶的停電、催費(fèi)等業(yè)務(wù)均為人工進(jìn)行，客戶停電告知困難，為實(shí)現(xiàn)用電預(yù)付費(fèi)功能，降低電費(fèi)回收風(fēng)險(xiǎn)，在用戶側(cè)安裝用電信息采集終端是供電企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。采集終端工作的可靠性直接會(huì)影響到供電企業(yè)和用電客戶雙方的利益，因此必須采用一種通訊可靠的技術(shù)來(lái)完成主站系統(tǒng)和專(zhuān)變集終端的通信。由于用戶處不可能敷設(shè)供電企業(yè)的通訊光纜，并且電力線載波技術(shù)目前無(wú)法應(yīng)用到專(zhuān)變用戶處，因此只能采用無(wú)線通訊的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)主站系統(tǒng)和專(zhuān)變采集終端的通信，GPRS是實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能的首選。

采用GPRS專(zhuān)變用戶進(jìn)行電量采集，不僅能節(jié)省大量的抄表費(fèi)用，而且可根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行抄表；利用負(fù)荷管理的“遙信”及“遙控”功能，還能及時(shí)了解用戶用電情況，必要時(shí)還可按照限電序位表拉閘限電，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)變用戶預(yù)付費(fèi)功能，有效降低了電費(fèi)回收的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4.3 GPRS在集中抄表中的應(yīng)用

GPRS是連接集中抄表終端和系統(tǒng)主站的通信信道，起著雙方數(shù)據(jù)交換的作用。集中抄表終端將小區(qū)內(nèi)安裝的電能表的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過(guò)GPRS將這些數(shù)據(jù)集中發(fā)送到系統(tǒng)主站，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表。

3 結(jié)語(yǔ)

GPRS在用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了供電企業(yè)的抄表效率和工作質(zhì)量，節(jié)省了因抄表所耗費(fèi)的大量人力、物力，為供電企業(yè)降低電費(fèi)回收風(fēng)險(xiǎn)，核算線損提供了有力的技術(shù)支持，是一項(xiàng)為供電企業(yè)創(chuàng)造了效益的成功實(shí)例。

參考資料

[1]陳穎新.GPRS無(wú)線抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電技術(shù)，2008(1):56～57.

[2]李惠宇, 羅小莉, 于盛林. 一種基于GPRS的配電自動(dòng)化系統(tǒng)方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003,27(24):63～66.

[3]李靜波.專(zhuān)變、公變用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)[J].農(nóng)村電氣化，2010，08：43～44

[4]國(guó)家電網(wǎng)公司營(yíng)銷(xiāo)部.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)[S]，2010，05：5～7

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.059

作者介紹

樊學(xué)萍（1983-），女，助理工程師，從事客戶服務(wù)工作；

徐文濤（1982-），男，助理工程師，從事供電服務(wù)工作。