水暖之家讯：[摘 要]本文论述了GPRS及相关产品在配网电能采集中的应用，同时对组网方式进行了探讨，指出利用先进的GPRS通信技术的通信专网，是提高电力部门的生产经营管理水平，最终实现电网商业化运营，建立区域乃至全国统一的电力大市场的一种重要的技术手段。

[关键词]GPRS 通信技术 电能远抄 线损

1 概述
随着电力系统改革的全面展开和不断深入，电力逐步走向市场化。我国电力行业、电力部门在体制结构、运营管理方式上都发生了深刻变化。电力公司由过去的生产型向经营型方向发展，电能作为电力公司的主要商品，它的销售和其对应的电费回收已成为电力公司主要经济考核指标。因此加大对配电网与用电网的监测与管理，实现对大用户电量的远程抄表和自动结算，改进传统的电费结算手段，加强线损管理，提高防窃电能力，加大用电监察水平，满足广大用户对于供电的质量和可靠性要求，是提高电力部门的生产经营管理水平和管理效率，最终实现电网商业化运营，建立区域乃至全国统一的电力大市场而采取的重要举措。
在实现大用户的电量抄收，配电变压器的监测与线损分析系统建设方案中，以上采集对象有着地理位置分散，采集点多，数据量少，实时性要求不高等特点。因此利用目前移动通信公司最新推出GPRS通信技术的通信专网，对工业及商业大用户和配电台区变压器电量的抄收和监测，最终实现整个配网的线损动态监视，较以往采用GSM短信息及无线电台专网和其他有线的方式又上了一个新的技术台阶。其可靠性和信号覆盖率等技术指标是其他无线方式无可比拟的。

2 GPRS的性能特点
GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展起来的一种新的分组数据承载业务。GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统，GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势，更有效地利用无线网络信道资源，因此GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用范围于偶尔的大数据量传输。支持数据传输的速率更高，理论峰值达171.2kbps。现在在全国已有400个城市开通。这一特点正适合大用户的考核与电费抄收系统，配电变压器的监测系统，居民台区线损的管理系统的应用。GPRS有如下技术特点:
◆专用数据业务网;
◆实时在线: 采集点的无线终端与主站设备随时都保持网络联系;
◆高速传输: 由于GPRS采取了先进的分组交换方式，数据传输最高理论值可达171.2KB/s, 实际是30KB/s;
◆全双工通信方式，按量地费: 按数据传输量来计费，没有传输数据信息时，即使实时在线占用数据通道也不会发生费用;
◆资源利用率高: 多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用;
◆空中加密，安全性好;
◆支持广播和群呼;
◆一卡全国通，无需漫游。

3 GPRS通讯产品的解决方案
3.1专用GPRS无线数据通讯模块
这种数据通讯模块可与目前的无GPRS功能的电能量采集器的串口通信实现对该采集器通信方式的扩展。该产品基于GPRS通用分组无线业务设计, 采用先进的嵌入式技术, 高性能的微处理器以及最新的微电子技术设计开发的新一代智能型无线数据通讯终端。具有可靠性高、开放性好、性能价格比高等特点，是建立电力市场各类计量计费系统理想的配套产品。
产品特点:
◆无线数据通讯产品，实现通讯数据的透明传输;
◆提供SIM、天线的保护功能，具备防破坏设计;
◆多种天线配置，适应不同应用场合的需要;
◆自弹式SIM卡，使用方便、灵活,设备配置灵活;
◆支持双频、GSM短消息数据功能;
◆数据终端实时在线;
◆提供RS-485数据接口，通讯速率可配置;
◆高性能抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用;
◆安装简便，适合于室外工作环境。

3.2带GPRS模块的配变监测全电子式多功能电能表
目前国内数家智能电表生产厂家已生产出用于配网的GPRS通讯网络的新一代智能型高科技电能计量三相四线全电子式多功能电能表，如著名的智能电表生产厂家湖南威胜公司生产的DTSD341-3。它采用IEC国际电能表有关标准，DL/T614-1997标准及配网自动化终设备通用技术条件设计制造。全电子式多功能电能表加装GPRS通信模块，使之成为配变监测、用户计量、负荷控制为一体的智能终端设备。
产品特点是:
◆GPRS实时在线通信功能;
◆符合国家计量检测标准的各项计量功能;
◆适应高低温和高湿等恶劣运行环境;
◆电能计量功能;
◆分时计量
◆最大需量计量;
◆瞬时电量测量功能;
◆电压合格率等自动计算功能;
◆负荷曲线记录功能;
◆自诊断功能;
◆事件记录及报警功能;
◆脉冲输出与通信接口;
◆大容量抄表IC卡接口（可选功能）。

3.3 大用户/配变监测专用数据监测终端
大用户/配变监测专用数据监测终端是为实现电能数据自动采集和远程传输而精心设计的专用产品。如威胜的WFET1000终端，是采用先进的32位处理器、嵌入式计算机技术以及最新的微电子技术开发的新一代智能型号数据采集设备。它具有采集精度高、可靠性强、容量大、开放性好、性能价格比高等特点，是建立电力市场计量计费系统理想的配套产品。
WFET1000大用户配变监测专用数据监测终端可实现计量数据地存储、处理、传输等多种功能。是专门针对数据采集要求高的大工业用户、台区配电变压器监测而设计的电能量数据采集终端，如工厂、商业中心、商场、酒店等。同时还可提供遥信、遥控信号量的检测、控制。采用模块化的通讯模块设计思想，电话模块、GSM/GPRS通信模块可实现热插拔配置。支持双频带、GSM短消息数据和拨号工作方式。
主要特点:
◆支持电话通道、GSM/GPRS网络。支持双频、GSM短消息数据和拨号工作方式;
◆适用于工作环境较差，与主站通信条件有限，但须灵活配置的对数据采集要求高的大工业用户、台区配电变压器监测。
◆有强大的硬件和软件支持，采集终端的各种性能（如机械性能、电气性能、软硬件功能等）均已能过了国家电力公司电力科学研究院的型式试验。电气设计符合国际、国家及电力部（IEC、GB、DL）有关标准，主要指标（如防电磁干扰等）符合DL/T743-2001《电能量远方终端》。
◆采集终端可通过1路RS-485接口采集16块全电子式电能表数据。可接入表计规约有DL/T645-1999、威胜、ABB、EDMI、ZB、ZD等;
◆可现场配置热拔插的通信模块与远方主台进行通信，模块插拔方便，配置灵活;
◆对电源、通信接口（RS-485、RS-232、电话模块、GSM/GPRS通信模块）具有可靠的防雷措施。
◆具有本地定制键盘和液晶显示器，中文菜单显示，用户操作简便，显示清晰直观;
◆支持终端软件远程升级;
◆采用大容量、非易失性存储体作为数据存储介质，数据断电保存能力10年;
◆外观设计精致美观，壁挂式结构，体积小，重量轻，便于安装（可直接与电能表一起挂装在表屏内）。

主要技术指标


4 终端部分系统构建方案
4.1现以基于WFET1000大用户/配变监测专用数据采集终端为主要设备的构建方案为例。
基于WFET1000大用户/配变监测专用数据采集终端的大用户抄表、公用配变监测网络构成方案系统结构框图:
4.1.1 系统设计方案简介
如下图所示，系统人结构上分为主站层、通讯层、终端设备层三个层次。
主站层由配电监测主机（静态的IP地址）、数据库服务器组成;
通信层由GSM/GPRS骨干网络构成;

终端设备层由WFET1000大用户/配变监理所测专用数据采集终端与全电子式多功能电能表构成。
系统的工作过程如下: WFET1000大用户/配变监测专用数据采集终端通过RS-485通道定时采集全电子式多功能电能表的数据，监测电表的运行状态，通过GSM/GPRS通信模块与GSM/GPRS骨干网络相连。WFET1000大用户/配变监测专用数据采集终端上电后，就向GSM/GPRS网络发送请求身份验证，身份验证通过后，激活PDP上下文，登录GPRS网络。实时主动上报电表的运行数据、运行状态，监测用户的用电情况。提供控制节点的输出，监测信号的输入，完成对用电情况的监测。构建配电点与主站配电监测主机之间的GSM/GPRS通信通道，实现配电监测主机与配电点配变监测仪或大用户电表实时监测与通讯。
4.1.2系统适用特点
◆适用于的城区大用户点、配电变压器点、台区线损管理点;
◆通道条件可根据现场情况配置, 须提供备用通道的地方;
◆现场表计型号复杂，表计RS-485通讯接口的通讯波特率不一致;
◆用户的用电情况需要监测、数据要求可靠性相当高;
◆可实现远程的用电控制。

5 GPRS主站系统的构建方案
5.1地市局通过VPN方式构建主站系统（见下图）
5.1.1 系统的通讯过程
所有GPRS无线数据通讯模块（或设备）设备通过GPRS骨干网络登陆上网，中国移动通过专用路由器与中国电信INTERNET网络相连，电业局与中国电信之间通过专用的线路连接.由中国移动、中国电信协助电力分公司在GPRS骨干网络与中国电信INTERNET网络上建立VPN，并设置从GGSN(电信网关)到电力公司中心的GRE隧道，构建GPRS无线数据通讯模块与电业局中心主站的数据通讯过程。


5.1.2 系统构建的优势
◆系统的构建简单、方便，时间较快;
◆VPN通道有专用的数据保密功能。
5.2地市局独立申请APN的主站系统构建方案:

5.2.1系统通讯过程
在地市局中国移动数据通信服务中心申请APN、数据通讯专线，在中国移动数据通信服务中心与电业局构建的专用通讯数据网络。电业局内部申请具有固定IP的GPRS系统采集服务器，利用中国移动现有的GSM/GPRS骨干通信网络，实现与所有GPRS无线数据通讯模块（或设备）设备的通讯，实现电表和主站的实时在线通讯。
5.2.2系统构建的优势
◆系统构建简单,设备要求相对比较简单;
◆各地市局独立为一系统，数据监测方便、实时;
◆系统的构建从用户端到GGSN有服务质量保证(Q0S);
◆电力分公司的私有地址(不需专门申请对公地址），整个连接没有经过Internet，网络是绝对安全的，可以防止黑客利用网络进行攻击;
◆专线接入路由器（中国移动提供），用作专线连接到用户Intranet路由器，并进行配置，包括（分配给出路由器各端口地址，配通静态路由等）;
◆专用的保护GPRS网络的安全，在路由器端口加严格的数据包过滤，只允许GRE隧道的两端地址和GRE端口号，RADIUS请求和回复数据通过，其他一切数据不允许进出;
◆通过主站RADIUS认证，所有通过APN的GPRS无线数据通讯模块，需要得到RADIUS Server上认证并由RADIUS分配用户IP地址。
5.3全省统一申请一个APN的主站系统构建方案:


5.3.1系统通讯过程
省电业局建立中心采集主站，采集全省所有地市局的大用户电表数据，省中心采集主站与各地市局采用专用数据网络进行数据交换。在省中国移动数据通信服务中心申请APN、数据通讯专线，在中国移动数据通信服务中心与省电业局构建功的专用通讯数据网络。省电业局内部申请具有固定IP的GPRS系统采集服务器，利用中国移动现有的GSM/GPRS骨干通信网络，实现与所有地市局GPRS无线数据通讯模块（或设备）设备的通讯，实现电表和主站的实时在线通讯。省中心采集主站与各地市局采用专用数据网络进行数据交换。
5.3.2系统构建的优势
◆系统构建要求较高，数据的采集设备要求高;
◆系统的运行成本低，能统一协调;
◆系统的构建从用户端到GGSN有服务质量保证（QOS）;
◆电力分公司的私有地址(不需专门申请对公地址)整个连接没有经过Internet，网络是约对安全的;
◆专用接入路由器（中国移动提供），用作专线连接到Intranet路由器，并进行配置，包括（分配给路由器各端口地址，配通静态路等）;
◆专用的保护GPRS网络的安全，在路由器端口加严格的数据包过滤，只允许GRE隧道的两端地址和GRE端口号，RADIUS请求和回复数据通过，其他一切数据不允许进出;
◆通过主站RADIUS认证，所有通过APN的GPRS无线数据通讯模块，需要得到RADIUS Server上认证并由RADIUS分配用户IP地址。

6 GPRS系统的资费标准（仅供参考）
6.1 以SIM（数据卡）为计量单位的资费标准
GPRS企业承包接入的通信费包括: 网络使用费和通信费两部分组成。网络使用费包括APN专用通道费（800元/月），与企业相连的线路租用费（2000元/月）和SIM（数据卡）卡月租费(10元/月); 通信费是GPRS的流量费。
通信费的资费标准有两类，一种是根据单个终端用户收费，具体的资费标准为:

6.2以APN（接入点）为计量单位的资费标准
第二种GPRS通信费计费方式不计单个终端用户的GPRS流量费，而是计APN的总流量（对所有使用了此APN的手机的GPRS流量总和）的资源共享费标准如下:



参考文献
丁道齐: 中国电力通信必须适应电力市场发展的需要.电力系统通信 第5期

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