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 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、實時在線、資源利用率高等優(yōu)勢在電力系統(tǒng)監(jiān)控中得到了廣泛的應(yīng)用。本文利用GPRS這一特點，簡要敘述了通過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)以及計量設(shè)備的工況信息等相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)進行上傳，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對專變電力負(fù)荷進行遠(yuǎn)程控制。

GPRS；負(fù)控終端；自動抄表；用電信息采集

引言

為適應(yīng)電力需求的不斷增長和電力市場發(fā)展，服務(wù)智能電網(wǎng)建設(shè)，加強電力營銷信息自動化的應(yīng)用，實現(xiàn)供用電雙方雙向互動，提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)，按照國家電網(wǎng)公司實現(xiàn)“全采集、全覆蓋、全費控”的目標(biāo)，體現(xiàn)智能電網(wǎng)“信息化、自動化、互動化”的建設(shè)要求，本文利用GPRS技術(shù)來實現(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

GPRS 是通用分組無線服務(wù)技術(shù)(General PacketRadio Service)的簡稱，它是在現(xiàn)有全球移動通信系統(tǒng)(global system for mobile communications，GSM)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[2]，具有與GSM 相同的無線調(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?，以實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)與無線網(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：

1.1 傳輸速度快

相對GSM 9.6kbps 的傳輸速度而言，GPRS 擁有最高達171.2kbps 的訪問速度。

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)，通過多用戶的業(yè)務(wù)服用， 更有效地利用了無線網(wǎng)絡(luò)信道資源。

1.3 建立時間短

GSM 需要10-30S 的時間才能建立連接，而GPRS 只需要極短的時間就可訪問相關(guān)請求。

1.4 費用低

GSM 是按連接時間計費的，而GPRS僅按數(shù)據(jù)流量計費， 具有低廉的接入費用。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“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點。電能表數(shù)據(jù)經(jīng)現(xiàn)場采集終端收集后，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到電力公司用電信息采集系統(tǒng)主站，并對數(shù)據(jù)進行處理保存。若主站系統(tǒng)要對采集設(shè)備進行參數(shù)下發(fā)或遠(yuǎn)程時，主站系統(tǒng)將參數(shù)或命令通過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)和斷路器動作的命令，從而來實現(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)主站部分采用單獨組網(wǎng)，與其它應(yīng)用系統(tǒng)以及GPRS信道采用防火墻進行安全隔離，保證系統(tǒng)的信息安全。主站網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)主要由營銷系統(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)場的終端及計量設(shè)備，主要包括專變終端、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APN數(shù)據(jù)專線和移動公司GPRS服務(wù)器進行連接。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)以及計量設(shè)備的工況信息等相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，通過GPRS發(fā)送到系統(tǒng)主站。

系統(tǒng)主站接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)，先要通過防火墻進行安全認(rèn)證，然后通信接口機將數(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，由前置機服務(wù)器將數(shù)據(jù)進行解析，最后由應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對數(shù)據(jù)進行處理和保存。

2.3 GPRS模塊要求

GPRS模塊采用GTM900C 無線模塊，它是一款兩頻段的GSM/GPRS 無線模塊，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對外提供了UART 接口，最大波特率可設(shè)為115200bps，MCU 只需要通過該接口向其發(fā)送AT 指令， 就可以進行相關(guān)操作。此外，GTM900C帶有SIM卡接口， 只要外接的SIM卡開通了GPRS，即可實現(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

為了實現(xiàn)國網(wǎng)公司“全采集、全覆蓋、全費控”的目標(biāo)，我們在一些偏遠(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改變電站電量進行采集。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的資源。GPRS通信對供電企業(yè)在抄表、線損計算、變電站母線電量平衡率的計算等方面節(jié)省量相當(dāng)大的開支，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在專變電量采集中的應(yīng)用

目前，對于專變用戶的停電、催費等業(yè)務(wù)均為人工進行，客戶停電告知困難，為實現(xiàn)用電預(yù)付費功能，降低電費回收風(fēng)險，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。采集終端工作的可靠性直接會影響到供電企業(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)來完成主站系統(tǒng)和專變集終端的通信。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)目前無法應(yīng)用到專變用戶處，因此只能采用無線通訊的技術(shù)來實現(xiàn)主站系統(tǒng)和專變采集終端的通信，GPRS是實現(xiàn)此項功能的首選。

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

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)進行采集，并通過GPRS將這些數(shù)據(jù)集中發(fā)送到系統(tǒng)主站，實現(xiàn)實時在線遠(yuǎn)程自動抄表。

3 結(jié)語

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)省了因抄表所耗費的大量人力、物力，為供電企業(yè)降低電費回收風(fēng)險，核算線損提供了有力的技術(shù)支持，是一項為供電企業(yè)創(chuàng)造了效益的成功實例。

參考資料

[1]陳穎新.GPRS無線抄表系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].機電技術(shù)，2008(1):56～57.

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

[3]李靜波.專變、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]國家電網(wǎng)公司營銷部.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。