摘 要：本文論述了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信系統(tǒng)的要求及GPRS通信系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，從通信的可靠性、實(shí)時(shí)性、雙向性三個(gè)方面討論了GPRS通信方式能滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的要求。根據(jù)配網(wǎng)特點(diǎn)，對(duì)GPRS與光纖通訊方式作了比較。
關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化 GPRS 通訊
1 引言
配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)就是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)正常運(yùn)行及事故情況下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和配電管理的系統(tǒng)。
通信系統(tǒng)是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要系統(tǒng)。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)要通過可靠的通信手段，將控制中心（主站）的控制命令下發(fā)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)或遠(yuǎn)方終端，同時(shí)將遠(yuǎn)方監(jiān)控單元（RTU、DTU、TTU、FTU等）所采集的各種信息上傳至控制中心（主站）。通信系統(tǒng)的好壞很大程度上決定了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)劣。
為滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的要求，通信系統(tǒng)必須滿足以下要求：
?。?）通信的可靠性。要長(zhǎng)期經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，如雨雪、大風(fēng)等；且會(huì)受到較強(qiáng)的電磁干擾或噪音干擾；此外不能受停電和故障的影響。
?。?）通信的實(shí)時(shí)性。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，必須滿足實(shí)時(shí)性要求。按照配電系統(tǒng)自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則要求，配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)應(yīng)在3—5s內(nèi)更新全部RTU、FTU等的數(shù)據(jù)。
?。?）通信的雙向性。在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，不僅有數(shù)據(jù)的上傳，還有控制命令的下發(fā)。因此，通信系統(tǒng)必須具有雙向通信能力。
除了考慮以上三個(gè)要求外，還要考慮通信系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、使用和維護(hù)的方便性。
目前，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)多采用光纖通信的方式。光纖通信完全滿足配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)通信的可靠性、實(shí)時(shí)性、雙向性的要求。但是，光纖通信建設(shè)費(fèi)用較高，系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、維護(hù)的方便性較差。
隨著GPRS無線通信技術(shù)的發(fā)展，為配網(wǎng)自動(dòng)化的通信系統(tǒng)提供了新的解決方案。
2 GPRS系統(tǒng)概述及特點(diǎn)
GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service）的簡(jiǎn)稱，是在現(xiàn)有GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種高效、低成本的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。
GPRS系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
?。?）永遠(yuǎn)在線。GPRS提供實(shí)時(shí)在線功能“always on line”，無線通信終端設(shè)備一開機(jī)就能自動(dòng)附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并與數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，具有很高的實(shí)時(shí)性。
?。?）高速傳輸。GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度最快將達(dá)到171.2kbps，完全可以滿足用戶應(yīng)用的需求，下一代GPRS業(yè)務(wù)的速度可以達(dá)到384kbps。
?。?）組網(wǎng)簡(jiǎn)單、迅速、靈活。GPRS無線DDN系統(tǒng)可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地的構(gòu)建覆蓋全國的虛擬移動(dòng)數(shù)據(jù)通信專用網(wǎng)絡(luò)，為廣大中小用戶提供接入便利，節(jié)省接入投資。
?。?）按流量計(jì)費(fèi)。GPRS無線通信終端設(shè)備一直在線，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時(shí)不收費(fèi)用，費(fèi)用結(jié)算形式靈活，可采用包月包流量計(jì)費(fèi)方式。
?。?）通信鏈路由專業(yè)運(yùn)營商維護(hù)。免除通信鏈路維護(hù)的后顧之憂。
（6）防雷擊。GPRS無線通信終端設(shè)備的發(fā)射功率非常小，天線非常短，而且無需高架，克服了有線傳輸和無線電臺(tái)傳輸容易引雷擊壞設(shè)備的缺點(diǎn)。
3 GPRS無線通訊系統(tǒng)的組成
GPRS無線通訊系統(tǒng)由遠(yuǎn)程終端、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)中心三部分組成。
?。?）遠(yuǎn)程終端：
遠(yuǎn)程終端位于配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)、分段開關(guān)等設(shè)備位置，通過RS-232/422/485接口直接連接到開關(guān)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、預(yù)處理，經(jīng)過TCP/IP協(xié)議封裝加密后，通過內(nèi)嵌式GPRS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)最近的BSS移動(dòng)基站，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和監(jiān)控中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。同時(shí)，遠(yuǎn)程終端還可將監(jiān)測(cè)中心發(fā)送的遙控指令傳給開關(guān)控制模塊，對(duì)開關(guān)進(jìn)行控制操作。
?。?）數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：
遠(yuǎn)程終端采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理打包后轉(zhuǎn)換成在公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送的格式，通過GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。GPRS網(wǎng)絡(luò)通過SGSN（Serving GPRS Support Node GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)）、GGSN（Gate GPRS Support Node GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)）設(shè)備與GPRS運(yùn)營商路由器連接。GPRS運(yùn)營商路由器與監(jiān)控中心通過DDN數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)專線連接。
?。?）監(jiān)測(cè)中心
監(jiān)控中心服務(wù)器申請(qǐng)配置固定IP地址，采用GPRS運(yùn)營商提供的DDN專線，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心后對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行還原處理。
4 GPRS可以滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的要求
根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)通信系統(tǒng)的要求，下面從通信的可靠性、實(shí)時(shí)性、雙向性討論GPRS無線通信方式是否能滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的要求。
（1）通信的可靠性。
GPRS終端設(shè)備由通訊口、傳輸模塊、一個(gè)短小的天線組成，工業(yè)級(jí)的站端設(shè)備完全能滿足戶外使用的要求。
GPRS自2001年運(yùn)行至今，運(yùn)營商投入大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)非?？煽俊?
目前，GPRS無線通信方式已在電力系統(tǒng)中大量應(yīng)用，如配電變壓器綜合測(cè)試系統(tǒng)、負(fù)控系統(tǒng)。大量的實(shí)踐表明，GPRS無線通信方式的可靠性完全能滿足可靠性的要求。
?。?）通信的實(shí)時(shí)性和雙向性
GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸，可提供9.05—171.2kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率（每用戶），能在0.5 —1秒之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。每個(gè)TDMA幀可分配1到8個(gè)無線接口時(shí)隙。時(shí)隙能為活動(dòng)用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨(dú)立的。GPRS的設(shè)計(jì)使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸，又能支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。
每個(gè)終端設(shè)備僅采集電壓、電流、開關(guān)分合位置，主站僅發(fā)送遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)指令，每次數(shù)據(jù)傳輸量在10k之內(nèi)。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40kbps左右，能滿足數(shù)據(jù)傳輸速率（≥30kbps）的需求。并可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，通過GPRS運(yùn)營商對(duì)APN專網(wǎng)內(nèi)的TDMA幀多分配無線接口時(shí)隙，保證數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)通暢。
5 GPRS與光纖通信的比較
GPRS與光纖通訊方式的比較詳見下表 
由上表分析可知，GPRS在建設(shè)費(fèi)用、施工難度、組網(wǎng)方式、擴(kuò)充性等方面比光纖通訊方式更具有優(yōu)勢(shì)。由于配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，變化較頻繁，對(duì)通信系統(tǒng)而言，方便的擴(kuò)充性尤為顯得必要。在這一點(diǎn)，GPRS遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于光纖通訊。
6 結(jié)論
綜上所述，GPRS通信方式完全能滿足配網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)通信的要求。目前，國內(nèi)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)還沒有采用GPRS通信方式，但是GPRS無線通信方式已在配電變壓器綜合測(cè)試系統(tǒng)、負(fù)控系統(tǒng)等系統(tǒng)中大量應(yīng)用。隨著現(xiàn)代無線通訊技術(shù)的發(fā)展，特別3G（第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，無線通訊能夠提供更高的通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。無線通訊將在電力系統(tǒng)中得到更加廣泛的應(yīng)用。
（轉(zhuǎn)載）
