電力負(fù)荷管理系統(tǒng)是供電企業(yè)全面地掌握各用電客戶用電信息的數(shù)據(jù)支持系統(tǒng),，具有電力負(fù)荷實(shí)施監(jiān)控、遠(yuǎn)程抄表,、電能質(zhì)量監(jiān)測,、線損分析、無功補(bǔ)償管理等功能,，由主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)采集監(jiān)控終端組成,。數(shù)據(jù)采集監(jiān)控終端與遠(yuǎn)方客戶電能表安裝在一起，利用光纖通訊,、無線通訊和電力載波構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò),，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳，我們把主站系統(tǒng)與監(jiān)控終端構(gòu)成的通訊叫做系統(tǒng)級通訊。目前采用的通訊方式受投資,、維護(hù),、地理環(huán)境等因素的制約，通訊效果并不理想,，而且運(yùn)行費(fèi)用較高,。GSM和GPSR無線數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)的興起，為電力負(fù)荷管理系統(tǒng)提供了新一代的通訊手段,，特別是GPRS無線數(shù)據(jù)通訊方式不用自行組網(wǎng),，具有覆蓋面廣、通訊可靠,、通訊費(fèi)用低廉,、免維護(hù)等特點(diǎn)，非常適合于點(diǎn)多面廣的電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的系統(tǒng)級通訊,。

　　一,、 GPRS通訊過程描述

　　1、系統(tǒng)服務(wù)器撥號連接到Intermet網(wǎng)絡(luò);

　　2,、系統(tǒng)服務(wù)器管理了所有遠(yuǎn)方客戶終端的電SIM卡電話號碼，向所有的電話號碼發(fā)短消息,，把自己的IP地址通知給遠(yuǎn)方客戶終端;

　　注：如果系統(tǒng)服務(wù)器具有固定IP地址,，省去1、2項(xiàng),。

　　3,、系統(tǒng)服務(wù)器等待遠(yuǎn)方客戶終端的TCP/IP連接;

　　4、遠(yuǎn)方客戶終端登錄到GPRS網(wǎng)絡(luò),，和已知IP地址的計(jì)算機(jī)建立TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接;

　　5,、遠(yuǎn)方客戶終端和主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行身份驗(yàn)證;

　　6、主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)需要向遠(yuǎn)方客戶終端請求數(shù)據(jù),，或者發(fā)控制命令;

　　7,、重復(fù)5和6。

　　二,、電力負(fù)荷管理終端對通信網(wǎng)絡(luò)的幾個基本要求

　　1,、 信號覆蓋率——電力設(shè)備布點(diǎn)分散、量大面廣,，通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠基本覆蓋整個地區(qū),，這是衡量通信方案是否成功的關(guān)鍵因素。

　　2,、 通信實(shí)時(shí)性——電力監(jiān)控系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互傳送,。

　　3、 數(shù)據(jù)安全性——通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和控制信息在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的安全性,，不會受到來意的攻擊而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不能順利進(jìn)行,，或產(chǎn)生丟包現(xiàn)象,，甚至數(shù)據(jù)被惡意篡改，以及人為惡意操作,，造成停電破壞等事故的發(fā)生,。

　　4、 運(yùn)行費(fèi)用——信息采集所提供的通訊方式運(yùn)行費(fèi)用是系統(tǒng)組網(wǎng)的一個關(guān)鍵問題,，尤其對公用配電變壓器這樣的電網(wǎng)低端設(shè)備,，考慮運(yùn)行費(fèi)用有兩點(diǎn)建議：

　　按信息需求采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)并不一定代表信息,，只要能反應(yīng)目前我們電力系統(tǒng)配電變壓器運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)就足夠,，不麻木的追求監(jiān)測數(shù)據(jù)量。

　　進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮,，在技術(shù)上提高信道利用率,。

　　5、技術(shù)的前瞻性——通訊技術(shù)的發(fā)展很快,，我們所選用的通訊技術(shù)本身及其通訊網(wǎng)絡(luò)必須保證未來5---10年不被淘汰,，或者在技術(shù)層面上能平穩(wěn)生級，這一點(diǎn)必須得到系統(tǒng)服務(wù)商(移動和聯(lián)通)的承諾,，單純從技術(shù)層面上比較難以做出判斷,。

　　通訊組網(wǎng)是電力負(fù)荷管理系統(tǒng)中一個非常復(fù)雜的問題，按新聯(lián)電子在目前國內(nèi)所建立的系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn),，建議按各地區(qū)的具體條件(無線網(wǎng)覆蓋率,、公網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用等)綜合考慮，或采用混合組網(wǎng)模式,。

　　三,、幾種電力負(fù)荷管理系統(tǒng)通訊組網(wǎng)技術(shù)的比較和工程應(yīng)用

　　1、傳統(tǒng)無線工程應(yīng)用

　　傳統(tǒng)的無線組網(wǎng)方式在濟(jì)寧供電公司已實(shí)用多年,，目前已建成覆蓋了濟(jì)寧供電區(qū)電力負(fù)荷的大部分地區(qū),。使用無線專用頻點(diǎn)，同時(shí)干擾很小,，通訊速度快(能采用1200bps或2400bps的通訊速率),，實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)還是一種一次投資永久使用的資源,，不要運(yùn)行費(fèi)用,。建成的無線通訊網(wǎng)絡(luò)，是一種適用于電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò),，有著其他通訊網(wǎng)絡(luò)無可比擬的快速性能,。

　　2、短消息工程運(yùn)用

　　目前利用GSM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸有三種模式：短消息(SMS)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),、GPRS.利用短消息實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷在工程實(shí)際應(yīng)用中組網(wǎng)方式如下：

　　短消息是GSM系統(tǒng)提供給用戶的一種有別于語音傳輸?shù)耐ㄓ崢I(yè)務(wù),，通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠邢揲L度的文本信息。GSM中唯一不要求建立端-端業(yè)務(wù)路徑的業(yè)務(wù)就是短消息,，即使移動臺已處于完全電路通信情況下仍可進(jìn)行短消息傳輸,。

　　短消息通訊僅限于一個消息，換言之,，一個消息的傳輸就構(gòu)成了一次通信,。因此，業(yè)務(wù)是非對稱的,，一般認(rèn)為移動起始短消息傳輸與移動終接短報(bào)文傳輸是兩回事,。這并不阻礙實(shí)時(shí)對話，但系統(tǒng)認(rèn)為不同的消息彼此獨(dú)立,，消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務(wù)中心(SMSC)進(jìn)行中繼,，消息有目的地或起源地單只與用戶和SMSC有關(guān)，而與其他GSM]基礎(chǔ)設(shè)施無關(guān),。

　　短消息業(yè)務(wù)主要包括點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)與小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù),。點(diǎn)到點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)即通過MO(MS 發(fā)起短消息業(yè)務(wù))和MT(MS終止短消息業(yè)務(wù)將一條短消息從一個實(shí)體發(fā)送到指定目的地地址的業(yè)務(wù)。編碼后單條短消息長度為140個字節(jié),，可以承載160個英文字符或70個漢字,。小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)即通過基站(BSC)向指定區(qū)域中所有短消息用戶發(fā)送短消息的業(yè)務(wù)。編碼后每頁長度為82個字節(jié),，最大頁數(shù)為 15頁。

　　GSM短消息電力負(fù)荷系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸模式有兩種：

　　1)對電力負(fù)荷管理終端進(jìn)行數(shù)據(jù)召測,。

　　2)終端數(shù)據(jù)主動上傳,。

　　短消息在終端側(cè)的連接方式相同，在主站側(cè)的連接方案有兩種：

　　方案一：是通過短消息通信方式,，在主站設(shè)置一個或若干個GSM中心主臺(GSM短消息模塊),，與終端的手機(jī)通信模塊直接“點(diǎn)對點(diǎn)”通信，這種方式適用于終端數(shù)量較少的場所,，可減少主站的設(shè)備投資,。

　　方案二：從短消息服務(wù)中心建立專線連接(DDN),短消息通過專線發(fā)送到服務(wù)中心，服務(wù)中心再轉(zhuǎn)發(fā)到終端中,，終端側(cè)的數(shù)據(jù)先發(fā)到短消息服務(wù)中心,，再通過專線傳到電力負(fù)荷主站上。該方式可以解決主站側(cè)多個終端設(shè)備上報(bào)造成的信道容量問題,。目前中國移動和聯(lián)通可以提供接口協(xié)議(移動CMPP/聯(lián)通SGIP),，同時(shí)減少了傳輸?shù)臅r(shí)延，適用于電力負(fù)荷終端數(shù)量較大的場合。但是,，這種方式需要申請數(shù)據(jù)專線的連接并承擔(dān)一定的運(yùn)行費(fèi)用,，一般為4000—5000元/月，各地不一定相同,，可以與系統(tǒng)服務(wù)商協(xié)商解決,。

　　短消息業(yè)務(wù)在電力負(fù)荷系統(tǒng)中的應(yīng)用存在著以下缺點(diǎn)：

　　1) 實(shí)時(shí)性差，不適用于作對時(shí),，控制等實(shí)時(shí)性要求很高的功能,。

　　數(shù)據(jù)傳輸長度受到限制，每條短消息的長度最多為140個字節(jié),，這樣也不利于大量數(shù)據(jù)的傳輸,。

　　2) 對于短消息業(yè)務(wù)還不適用于電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的分組與群發(fā)功能。

　　3,、GPRS工程應(yīng)用

　　1) 由于GPRS網(wǎng)絡(luò)可以為GSM手機(jī)提供移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),，比較適用于部分電力數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),比較適合于部分電力數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控系統(tǒng)的需要,，但由于GPRS網(wǎng)絡(luò)本身的建設(shè)目的是為GMS手機(jī)用戶提供快速,、廉價(jià)的WAP接入手段，同時(shí)為部分需要移動上網(wǎng)的用戶提供Internet接入,，這就造成目前的GPRS網(wǎng)絡(luò)的服務(wù),、配置等不完全適應(yīng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的需要。

　　2) 降低降低通信費(fèi)用的方法：

　　根據(jù)理論計(jì)算,，一個終端一個月的通信費(fèi)用應(yīng)在10元以下,，而實(shí)際使用時(shí)發(fā)現(xiàn)形個終端一個月的通信費(fèi)用在150元左右。通過對移動公司帳單的分析,，發(fā)現(xiàn)通信費(fèi)用由以下幾個部分組成：

　　終端和主站實(shí)際的數(shù)據(jù)通信費(fèi)用;

　　a) 終端撥號上網(wǎng)的費(fèi)用;

　　b) 終端撥號上網(wǎng)后和主站系統(tǒng)建立TCP/IP連接的費(fèi)用;

　　c) 數(shù)據(jù)通信時(shí)TCP/IP的打包(協(xié)議層)費(fèi)用;

　　d) 終端和主站心跳報(bào)文通信費(fèi)用,。

　　終端和主站實(shí)際的數(shù)據(jù)通信費(fèi)用為有效的費(fèi)用，該部分費(fèi)用只占總費(fèi)用的5%不到,。針對這一情況,，用電現(xiàn)場服務(wù)技術(shù)支持系統(tǒng)采用短消息加TCP/IP組合的通信方案。

　　a ) 終端和主站的TCP/IP連接在平時(shí)是斷開的;

　　終端在每天的固定時(shí)間(該時(shí)間可以設(shè)定)主動和主站建立一次TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接,，向主站傳送每日抄表數(shù)據(jù)以及其他類數(shù)據(jù);

　　b ) 當(dāng)終端有告警信息需要向主站傳送時(shí),，也由終端發(fā)起主動和主站建立一次TCP/IP連接，向主站傳送告警信息;

　　c ) 主站需要向終端召喚數(shù)據(jù)時(shí),，由主站用短消息命令啟動終端和主站的TCP/IP連接,，終端收到短消息命令后立即啟動終端和主站的TCP/IP連接。通過短消息命令,，雖然TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接連路不保證永遠(yuǎn)連接,，但實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)召喚功能,、實(shí)時(shí)控制功能均能正常使用。

　　本方案,，每個終端一個月的通信費(fèi)用大約為6到8元,，一年的費(fèi)用可以控制在100元以內(nèi)。

　　總之,，選用工業(yè)級的GPRS通訊模塊,，充分利用覆蓋面廣，運(yùn)行可靠,、費(fèi)用低廉的GPRS公用無線網(wǎng)絡(luò),，實(shí)現(xiàn)GPRS無線數(shù)據(jù)通訊功能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到電力負(fù)荷管理的通訊要求,，做到GPRS在電力數(shù)據(jù)采集的實(shí)用化,。