GPRS无线通讯在无功补偿控制系统中的应用方案

GPRS在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司(+86)[e-mail]@[e-mail]在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司目录一系统概述…………………………………………………………………………3二需求分析…………………………………………………………………………3三系统结构和原理…………………………………………………………………41.系统结构…………………………………………………………………42．数据传输流程……………………………………………………………43．系统网络拓扑结构示意图………………………………………………5四为何选用GPRS通讯模块……………………………………………………….51.GPRSDTU特点…………………………………………………………5（一）、基本特点………………………………………………………6（二）、传输效率………………………………………………………6（三）、稳定性…………………………………………………………72.GPRSDTU通信模式与其它几种常用数据通信方式比较……………8（一）、GPRSDTU与有线数据通信的比较……………………………8（二）、GPRSDTU与无线数据通信的比较……………………………8五结束语……………………………………………………………………………9GPRS在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司一系统概述由于电力系统测控终端一般都安装野外环境中，地点偏远，无人值守，设备必须能够在特殊的环境下长期、稳定工作。GPRS无功功率补偿控制系统，根据用户的实际需求特别研制。控制系统主要由电源模块、数据采集、人机接口、无功补偿控制及GPRS数传模块五大部分组成。只要有一部可以接入Internet的电脑作为服务器就能实现对分布各地的无功补偿控制器进行监控，也能实现移动监控。系统采用模块化设计,具有技术原理先进、测量精度高、功能完善、组网灵活、可靠性高、可扩展性强、成本低等优势。另外，系统具有自动拨号、断线重拨功能。在网络状态不稳定时，具有自动恢复通讯能力，保证系统稳定工作，无需人为干预。在电源抗干扰及散热等方面也有特殊设计，使得终端设备能适应恶劣工作环境。二需求分析长期以来,我国配电网无功匮乏,网损严重。随着我国可持续发展战略的不断深入,对节能降耗提出更高的要求,低压无功补偿技术应运而生,成为平衡配电网络无功、提高电压质量、降低网络损耗的有效措施。对低压配电系统实施无功补偿十分必要,合理的无功补偿能够有效维持系统的电压水平,提高系统电压稳定性,避免大量无功功率的远距离传输,从而降低有功网损,减少发电费用。供电系统控制中常需要对现场控制器进行远程控制投切、读取实时、历史数据和接收故障报警信号等，上位机和无功补偿终端之间通讯的命令和数据传输具有数据量小、定时或非定时及实时发送等特点，一方面需实现数据的上传，另一方面也需要下达各种传输、控制指令，即实现双向的数据、指令传输。数传电台的缺点是受地形、气候的影响较大，造成系统的可靠性、实时性较差，无法主动上报。GSM短消息方式可以实现主动上报；缺点是按条收费，运行费用高，而且在节假日短消息中心服务器繁忙时延时相当长。光纤通信稳定可靠，但是施工成本投入大、扩展性差、设备维护方面不方便。而GPRS通信则避免了以上问题。由于GSM网络的通信技术成熟，覆盖面又广，利用移动运营商提供的无线网络实现配电网数据采集和监控，是电力系统现代化的一个重要发展方向。GPRS在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司．系统结构GPRS无功功率补偿控制系统是基于移动的GPRS网络，主要由以下三部分组成：1.现场无功补偿控制器2.GPRS通讯管理模块3.服务器上位机系统结构简洁明了，扩展性好，能适应多变的监控要求。（1）现场无功补偿控制器终端使用基于DSP的无功补偿控制器，控制器安装在电网现场，对电网的电气参数进行采集监测，同时记录、分析并计算采集数据，自动进行电容投切操作，在异常时主动发出报警信息，同时存储运行数据信息。（2）GPRS通信管理模块GPRS通信管理模块是服务器与现场控制器之间的数据传输的桥梁，它使控制器获得的电网参数通过GPRS网络能够及时传送到服务器计算机。（3）服务器上位机服务器上位机主要完成对终端传来的数据、报警信息进行处理并对各终端的历史数据进行管理，是主要的人机接口。2．数据传输流程具体的数据传输流程为：*GPRS终端通过串行接口从客户系统中取出用户数据；*处理后以GPRS分组数据的形式发送到GSM基站；*分组数据经SGSN封装后，发送到GPRSIP骨干网PC机服务器以拨号方式接入Internet，即PC机为移动GPRS内部网分配的动态IP地址，则分组数据先发送到目的SGSN，再经GSM基站发送到与PC机相连GPRS在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司终端；若PC机以专线接入因特网具有固定IP地址，则将分组数据包经GGSN进行协议转换后，发送到Internet公共网络。由于数据通过Internet公网传输，为了保证数据的安全性，可以申请移动公司为接入用户建立VPDN（VirtualPrivateDial-upNetwork）即虚拟拨号专网。其专用的网络加密和通信协议，可以在公共网络上建立安全的虚拟专网，远程用户可以通过虚拟的加密通道与服务器内部网络连接，而公共网络上的用户则无法穿过虚拟通过访问服务器。在基于GPRS网上承载VPDN不受地点限制，只需具有一台PC机服务器和GPRS终端即可，具有安全、方便、灵活的特点。3．系统网络拓扑结构示意图图一：GPRS无功补偿控制系统四为何选用GPRS通讯模块1．GPRSDTU特点通用分组无线业务GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新无线数据传数业务，目的是给移动用户提供高速无线IP或X.25服务。GPRS理论带宽可达171.2Kbit/s，实际应用带宽大约在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利GPRS在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司用。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。GPRS永远在线，按流量计费，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS技术实现数据分组发送和接收，永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。GPRSDTU为用户提供高速的无线DDN通信系统，透明数据传输的虚拟专用数据通信网络，与数据中心一起提供透明数据传输通道，组成用户专用数据网络。（一）、基本特点：使用方便、灵活、可靠支持双频GSM/GPRS符合ETSIGSMPhase2+标准数据终端永远在线实时时钟支持A5/1&A5/5加密算法增强功能透明数据传输与协议转换支持虚拟数据专用网短消息数据备用通道(选项)支持动态数据中心域名和IP地址(V2.61以后软件版本)STK卡特殊功能配置支持TTL/RS-232/485或以太网接口支持音频接口，方便维护操作系统配置和维护接口通过Xmodem协议进行软件升级支持空中软件升级和远程维护(选项)自诊断与告警输出抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求防潮设计，适合室外应用（二）、传输效率1）用户数据传输效率(用户数据占网络层总数据的比例)：GPRS在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司支持不同组网方式，不同的数据包长度，这时有不同的传输效率。下面假设在DTU当前最长所能支持的最大用户数据包长的情况下，即1024字节包长。i.仅支持DTU主动发起到数据中心的数据传输：最大传输效率(w)=97.3%ii.支持双向主动互传：最大传输效率(w)=95.9%2）传输时延(从发送到接收数据之间的时间)：不同的数据包长度，传输的时延不同。根据目前移动的网络状况，一般一个包长为100到200字节之间的数据包可以在1秒内互传完毕。大于200字节的数据包平均在1秒到3秒之间可以互传完毕。（三）稳定性1）有效率：发送成功数据占总发送数据比例根据目前在北京、石家庄使用的结果来看，在网络正常的情况下，一般数据包的成功率都在97%以上。2）稳定性综合参数：有效率x传输效率网络有效带宽和最大传输单元(MTU)之间存在着极其重要的关系，一般MTU增大到200字节以上不会明显增加带宽，但会增大平均延迟，测试结果表明MTU的最优大小是200字节左右。3）断线自动连接自动检测网络连接状况设备自诊断、自恢复4）配置方便性菜单式配置(超级终端，无需专用软件)维护软件配置5）结构内部连接可靠性：内部连接机械连接包含GPRS模块与PCB之间、SIM卡固定连接产品尺寸：110x56x15mm安装方便：外壳螺丝固定防震：接插件少，具良好抗震性能6）环境参数温度：-20～55℃相对湿度：95%(无凝结)GPRS在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司通信模式与其它几种常用数据通信方式比较（一）、GPRSDTU与有线数据通信的比较（二）、GPRSDTU与无线数据通信的比较从以上GPRSDTU与有线、无线数据通信的对比可以看出，在分散数据采集中，GPRS在无功控制系统中应用方案上海正伟数字技术有限公司进行数据采集是性能价格比最高的一种模式。（1）与光纤和有线专线相比，建设费用、运行费用和维护费用都很低，并且几乎近于免维护，因为GPRS网络的维护完全有中国移动来完成，企业不需支付任何费用，完全享受中国移动技术进步带来的效率；（2）在分散数据采集中，要求对各采集子站实时检测，有线拨号是做不到的。对多个子站轮回召测，周期太长，没有实时性可比；（3）与各种无线数据传输的手段相比，GPRS网络覆盖范围大、维护成本低。超短波无线通信受通信体制和传输方式的制约，传输距离受限制；在开阔地一般20W的电台有效通信距离约20KM，如果在城市高大建筑成群，通信距离大大缩短；（4）使用超短波通讯电台，不仅要向当地申请频点，而且每年要向无委会交纳一定的占频费；超短波通信的维护量相当大，建设要求苛刻，不仅要考虑周围建筑的影响，而且避雷措施不当容易引起电台和连接设备的损坏；（5）如果采用短信息方式，每个采集子站如果按照间隔为5分钟发送一次数据，一次1角钱概算，运行费用为：12*0.1*24*30=864元通过以上客观分析，我们可以看出，无论从建设周期、建设费用和运行费用，还是系统的可靠性、稳定性和技术的先进性而言，GPRSDTU在分散的数据采集应用领域具有无可比拟的优越性，我们认为，在分布范围较广，数据采集点多，实时性要求较高的场合，只有GPRSDTU比较合适。当然其它数据通讯方式不是一无是处，他们仍有各自的的应用领域，在GPRSDTU没有推出之前，也是比较优秀的，只是新的数据通讯技术和新的产品应用于工业监控后，必将对传统的数据采集带来新的革命。五结束语采用GPRS网络远程数据通讯比其它专线或射频通讯方式有不可比拟的优越性，该通信系统具有连接方便、扩充性好、成本低、维护工作量小等特点。在电力系统电网自动化管理和实时监控中使用G