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一、需求分析
摘要：電力調度是電力行業最核心的業務之一。電力調度系統由調度中心和調度終端(RTU)兩大部分組成。電力調度監控自動化系統,可以通過分散分布的各個遠端采集單元RTU采集覆蓋密集的電網上的信息, 可實現實時數據的采集、電網實時運行狀態的監視與顯示、實現遠程控制與調節、事故報警、越限/變位報警、數據計算統計、工作信息登錄、自動化系統運行狀態監視、事故追憶等功能。 電力調度自動化系統幫助調度員及時了解、掌握電力情況，監控電網信息，通過對電力信息的實時掌控可以優化資源調配，更有效地利用和調配有限的電力資源。電力調度自動化系統是幫助電力系統運行調度人員及時掌握電網運行狀況，并及時合理地調度系統運行的有力工具，它能大大的提高電網運行的經濟效益并極大的減輕調度人員和各分站運行人員的勞動強度。
目前，全國已形成五級調度管理系統。電力調度數據網主要由國家電力調度數據一級網，區域二級網，省三級網，地市四級網和縣級五級網，覆蓋各級調度中心和直調發電廠、變電站。目前一級網基本建成，二、三級網工程正在實施，少數省市已經開始建設四級網。 隨著電力調度數據采集系統建設的完成和逐步成熟，電力數據的傳輸和聯網工作成為下一步工作。采用GPRS無線數據傳輸業務能有效地利用電力調度數據網實現實時傳輸，解決有線通道所無法解決的問題，電力數據通過GPRS移動數據網絡傳輸到控制系統后,進行相應的計算和存儲,得到確切的量化的實時,調度員掌握了這樣的信息,做出相應的反映。滿足電力調度自動化發展的需要。
GPRS是一種新型的移動數據通信業務。GPRS是中國移動在完善優化GPRS網絡建設過程中推出的第2.75代通信技術，它在目前GPRS網絡的基礎上進一步升級了無線接口，使其支持高速補充業務信道，從而可實現高速互聯網接入服務。GPRS在傳遞速率、功能方面較GPRS具有突出的技術優勢，特別適合像金融交易、遠程監測等行業的通信需求，可以取代過去傳統的有線MODEM、X.25、數傳電臺、短信等通信方式。
GPRS通信方式更適合于電力數據采集業務，以往的電力調度基本上是靠人工方式來進行，采用電話線傳送數據或手工抄錄，實時性差，費用也不便宜。GPRS無線傳輸數據有以下優勢：
1）GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網點，無需擔心線路的維護或有線在移機時導致的通訊中斷。建設新的監測點無需進行拉線、埋線等工作。較光纖或專線系統投資較少，設備安裝方便。
2）終端價格比較低。與DDN相比，較DTU或DDN專線Modem其終端價格便宜很多。
3）GPRS資費便宜，計費合理。GPRS資費包月比有線電話網絡資費還便宜。電力數據采集業務沒有大數據量的信息傳輸，不必要采用資費很高的專線（DDN、幀中繼）。GPRS還可根據通信的數據量和提供的服務質量進行計費。在GPRS網中，用戶只需與網絡建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數據時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，監測點既不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。
4）GPRS能較好地支持頻繁的、少量突發型數據業務。通信質量穩定可靠，永不掉線。
5）GPRS網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。由于GPRS網本身就是一個分組型數據網, 支持TCP/IP、X.25協議，因此無需經過PSTN等網絡的轉接，直接與分組數據網（IP網或X.25網）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數據業務。采用TCP/IP協議，較以前的無線數據網絡（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網絡接入更加直接方便。
6）覆蓋較好。比較很多無線數據網絡（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網絡覆蓋是比較好的。
二、系統原理
在電力系統中，常常需要對眾多的變電站設備進行實時監測，大部分監測數據需要實時發送到管理中心的后端服務器進行處理。由于監測點分散，分布范圍廣，而且大多設置在偏遠的地區，通過電話線傳送數據往往事倍功半。利用GPRS網絡進行無線數據傳輸，成為電力部門選擇的通信手段亮點之一。變電站監測設備將采集到的電力數據和告警信息，通過GPRS網絡，及時發送到電力管理部門，可以實現對變電站設備的及時管理，大大提高了工作效率，為電力調度自動化提供了嶄新方式。
上傳信息： 來自RTU的信息首先由北京東方訊GPRS 無線路由器進行TCP/IP協議封包和無線調制解調，再通過GPRS移動數據網絡向前置機/數據服務器傳送，經主前置機/數據服務器處理、存儲后，向網上廣播，各工作站收到信息后進行相應處理。
下傳信息： 來自工作站的信息首先傳送到主前置機/數據服務器，由其處理后發送到北京東方訊GPRS 無線路由器進行TCP/IP協議封包和無線調制解調，再通過GPRS移動數據網絡發送到RTU。
三、方案說明
1、變電所子站的GPRS通信設備選帶網絡接口的GPRS無線路由器，直接掛接在變電所子站的局域網絡上，和光纖接口的路由器處于同一局域網絡，設置光纖網為1號網關、GPRS無線路由器為第二網關，在光纖出現問題的時候，網絡自動切換到GPRS 無線路由器。以網絡備份的成熟思想來解決比較可靠。
2、也可將GPRS 無線路由器設置和光纖路由器一樣，在光纖出現問題的時候，由人工切換，讓GPRS 無線路由器取代光纖路由器即可。
3、不建議變電站設備通過非標的串口方式連接GPRS 無線路由器，面臨二次開發工作，風險不確定。
4、為安全和信道保證，從移動的GPRS網關到調度中心建議用DDN或光纖等專線。并開通專有的APN網絡。
四、系統組成
4.1 電力監控中心
監控中心服務器申請配置Internet上固定的IP地址，或申請配置專線，通過光纖、DDN 等數據專線直接和移動中心機房的GPRS網絡連接。監控中心服務器上安裝相關監控系統軟件。監控系統軟件包括通信服務器、監控中心服務器、數據庫服務器、WEB服務器四個部分。
通信服務器負責實現行業數據通信協議、數據代理轉發、通信設備狀態監控等功能；
監控中心服務器實現數據分析、存儲、反控等功能；
數據庫服務器進行數據存儲、備份；
WEB服務器實現實時監控、數據管理、業務管理等功能。 具體實現時，通信服務器、監控中心服務器、數據庫服務器、WEB 服務器可以安裝在一臺服務器中，也可以安裝在不同服務器中。如果行業客戶要求對終端進行終端IP綁定，需要安裝RADIUS服務器，為系統提供AAA 認證和IP綁定功能。
4.2 移動網絡
利用中國移動現有的GPRS網絡，監控點和監控中心系統的所有交換信息通過中國移動的數據通信網關進行數據傳輸。
4.3 監控終端
變電站設備通過RS232 串口直接與GPRS無線路由器連接，并由其建立無線數據連接。原則上，所有提供RS232/485接口的電力監測設備均能夠用于該系統方案。
4.4 GPRS無線 路由器介紹
CDMA路由器能使您的局域網共享CDMA無線連接。具有地址轉換(NAT)以及其它的網絡服務功能。用于中小企業，家庭Internet共享上網，工業圖像，視頻等大數據量傳輸。把CDMA路由器連接到以太網上，這個以太網的用戶就可以共享上網。它有1個10M以太網RJ45接口，有地址轉換(NAT)、 DMZ主機等功能。通過UDP電腦工具軟件設置參數。
CDMA通信的特點：
· 無線，大數據量通信
· 通信效果依賴于CDMA網絡的建設
· 現階段CDMA網絡的建設已經成熟，CDMA數據通信穩定，數據傳輸速度快，數據量大的優點。下行速度可達150kbit/s左右, 上行速度可達75kbit/s左右。北京測試速度100kbit/s左右, 上行速度30-40kbit/s左右。
特 征
· 依賴CDMA網絡通信
· 內置CDMA模塊
· 一個RJ45 10M以太網口
· 不死機
· UDP設置軟件，用來配置參數
· 掉線自動重新撥號功能
· 高級編程控制功能，電腦可以控制設備打開數據連接傳輸數據，數據傳輸完成關閉數據連接。此項功能可以用來省電和減少數據流量
· 連接多臺電腦和其他終端設備共享上互聯網收發數據
· 現有的很多網絡軟件都可以使用。如：FTP軟件（用來傳輸圖像文件）可以直接使用。這樣就可以使用成熟的網絡軟件，而不必投資花工夫自己來設計類似的軟件
· NAT 路由器功能
· 供電：+5V
· 耗電：最小120毫安，最大800毫安
· 工作溫度：-30℃ ～ +65℃
五、GPRS方案的安全性分析
電力調度數據網傳送電網自動化信息、調度指揮指令、繼電保護與安全自動裝置控制信息等重要數據，是電力安全穩定運行的神經網絡，安全性是調度網絡的首要要求。
GPRS的物理鏈路數據本身已經采用了加密傳送。 該方案中如果監控中心直接連接到GPRS 網絡，實質為內網方案，所有數據均與INTERNET 隔離。大大增強了信息的安全性。可以向移動中心申請單獨的APN（網絡接入點名稱），類似于VPN 方案，可以限制非法SIM用戶的登錄。
六、結論
基于 GPRS的電力調度在線監控方式具有較高的綜合性能價格比。易于網絡采集點的擴展，幾乎不受到網點規模的限制，可以在中國移動的全網覆蓋范圍內使用。跨省份、跨地區的網絡也非常容易組建。可實現集中網絡管理，可用SNMP 協議實現所有網點設備的集中管理。
GPRS方案只是通信方式的改變，對上層應用軟件系統幾乎沒有任何影響。同時對現在電力行業大量存在的各種監測設備也不需要更換和進行硬件電路更改。
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