基于北斗卫星通信的电力公司弱信号地区电能量数据采集系统解决方案

1基于北斗卫星通信的电力公司弱信号地区电能量数据采集系统解决方案2017年3月2目录1项目背景..................................................................................................................................................31.1项目需求.........................................................................................................................................31.2北斗通信应用概况..........................................................................................................................42北斗卫星通讯系统技术特点..................................................................................................................63系统解决方案..........................................................................................................................................73.1系统架构.........................................................................................................................................73.1.1系统构成.................................................................................................................................73.1.2厂站端子系统功能.................................................................................................................73.1.3主站端接入系统功能.............................................................................................................83.2电力集抄协议与北斗通信协议规约转换....................................................................................103.3长报文传输...................................................................................................................................103.4拆、组包原理................................................................................................................................113.5系统技术特点................................................................................................................................113.5.1现场施工方便、便于维护...................................................................................................113.5.2不占用其它网络资源...........................................................................................................123.5.3北斗通信通道免费、后期维护成本低................................................................................123.5.4通信带宽...............................................................................................................................124系统组成................................................................................................................................................134.1设备配置清单................................................................................................................................134.2附件...............................................................................................................................................13详见北斗一体机终端规格书................................................................................................................13详见北斗指挥机终端规格书................................................................................................................13详见北斗多卡机终端规格书................................................................................................................1331项目背景1.1项目需求在2011年，国网公司对各网省电力公司提出了对居民用电信息，各厂站电能量数据实现“全覆盖、全采集”的要求。根据国网公司的要求，各网省公司需逐步加强对各类厂站的管控力度,对其发、售电量，供电可靠性等实时数据信息都急需了解，以利于全面掌握电力公司的经营情况。目前电网行业的数据通信应用方式中，主要采用光纤、微波或手机公网（GPRS、3G等）通道进行通信，而对于广大人烟稀少山区、牧区、深山中的峡谷水电站等，其既无光纤通路，也尚无法保证稳定的公网信号覆盖，这种地区上述通信方式则显得无能为力，而新建设通信通道存在着成本高昂、通信架构受限、建设与维护等问题。据初步调研的两个案例如下：案例一：四川省内共有小型水电站3000余座，其中弱信号（无线公网信号较弱或未覆盖地区）的电站有800余座，主要分布在雅安、阿坝、凉山、攀枝花、甘孜等地区，地理位置较为偏僻。另外，在这些地区（以及在其它地区若干地点），尚有涉及电能量采集业务的其它应用方式同样存在弱信号的情况，影响了省公司对发电、用电信息的及时掌控。案例二：青海省内共有600多个自然村庄因通信手段匮乏无法完成自动抄表，需依靠每月一次的人工方式进行走抄，有些村庄甚至开车进去，当天无法往返。这种方式下不仅数据的实时性不强，还极大的浪费了人力物力。以上的案例描述几乎是中国1/3地区的共同需求，其它省份如云南、贵州、新疆、西藏、甘肃等。因此，如何获得一种行之有效的通信通道来解决众多项目的主要通信需求。这样的地区信号非常弱或根本没有信号，而且长期得不到解决，导致两个问题：一是远方采集设备不能正常工作，数据采集成功率很低，仍然需要人工现场补充抄取，不能满足营销运营管理的要求；二是现有采集设备由于通信通道的瓶颈得不到4有效利用，造成设备闲置资源浪费。1.2北斗通信应用概况北斗卫星导航试验系统正式提供服务以来，在交通、渔业、水文、气象、林业、通信、电力、救援等诸多领域得到广泛应用，注册用户已达6万，产生了显著的社会效益和经济效益。2.1海洋渔业基于北斗系统的海洋渔业综合信息服务平台，实现了向渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务。图1基于北斗系统的海洋渔业综合信息服务网络图2海洋渔业应用分布2.2水利水文基于北斗系统的水文监测系统，实现了多山地域水文测报信息的实时传输，大大提高了灾情预报的准确性，为制定防洪抗旱调度方案提供重要的保障。5图3基于北斗短报文服务的水利监测装置2.3气象监测研制成功了一系列气象测报型北斗终端设备，提出了实用可行的系统应用解决方案，解决了国家气象局和各地气象中心气象站的数字报文自动传输和可视化问题。图4基于北斗的高原地区气象监测站图5基于北斗的珠峰气象监测站2.4应急救援基于北斗系统的导航定位、短报文通信以及位置报告功能，提供全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，极大地提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。6图6玉树现场灾情报告图7汶川地震救灾现场2北斗卫星通讯系统技术特点北斗卫星系统建成后由3颗GEO卫星（静止轨道卫星）和多颗Non-GEO卫星组成，目前已实现亚太地区信号覆盖，未来将覆盖全球。通信技术特点如下：通常有两颗以上卫星交叉覆盖，信道冗余配置，保证了通信信道的稳定性；不受地形环境和气候限制，具备无通信盲区特点；北斗卫星具备双向通信功能，可采用短报文方式实现数据通信；安全加密性好，用户数据不受干扰、不易受损；传输频度按照用户卡区分，有30秒、1分钟用户卡，实时性有一定限制，但对于电能量采集传输应用而言，时间资源完全能满足要求。73系统解决方案3.1系统架构3.1.1系统构成根据本项目要求，系统由主站系统和厂站端子系统组成。通过厂站端采集通信子站、北斗卫星、主站通信管理系统通信链路，现场采集终端利用北斗卫星这条新的通信链路，实现与主站之间的数据透传。厂站端每个站点1-100台计量装置（电表），每个站点配置一套北斗通信终端，实现远程数据采集和传输。当站点计量装置超过100台时，由于北斗通信技术的特殊性，应考虑增加一套北斗通信终端。图基于北斗通信的电能量采集传输系统架构3.1.2厂站端子系统功能厂站端子系统由计量装置（电能表）、采集装置（采集器，又称集抄专变终端）、北斗终端组成，如下图所示。图厂站端系统结构8每个站点配置一套北斗通信终端，可服务于1-100台计量装置（电表）的数据通信。当站点计量装置超过100台时，由于北斗通信技术的特殊性，应增加一套北斗通信终端。相较于其它传统集抄