GPRS技术在电网监控中应用研究

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要：随着我国电力系统朝着高电压、大容量的快速发展，保证电力设备的安全运行就显的尤为重要。基于此，我们需要对电力设备 摘
运行状态进行实时或定时地在线监控。文章根据笔者工作经验体会，主要阐述了 GPRS 技术在电网监控中软硬件的设计及在配电网中
的应用，在此基础上，谈了 GPRS 技术在电网监控中的未来发展。
关键词：GPRS 技术；电网；配网；监控；设计
中图分类号:TN929

如今在我国，电力系统是具有统一性、同时
性和广域性等诸多特点的极端复杂的庞大冗杂
系统。介于大范围的区域性、全国性以及跨国性
的电网互联可以实现资源的优化配置这一大特
点，能够大大提高电网运行的经济性和可靠性，
所以成为各国电力系统发展的必然趋势。但是，
随着我国电力系统朝着高电压、大容量的快速
发展，保证电力设备的安全运行就显的尤为重
要。基于此，我们需要对电力设备运行状态进行
实时或定时地在线监控。文章根据笔者工作经
验体会，谈下目前在我国电网监控中 GPRS 技
术的应用研究，供同行参考。
1.GPRS 技术概述
GPRS 技术它是一种以分组交换技术为基
础，采用 IP 数据网络协议，高速传输、低速数据
的高效数据传输网络。它通过标准的接口将现
场的馈线终端装置传送过来的数据送到监控中
心主站，同时，监控中心主站也通过 GPRS 网络
将各种控制命令数据传送到远方终端站。在远
方终端站，利用 GPRS 网络根据需要再把各个
系统中采集到的开关闭合信息、电流量等数据
予以传送，再通过监视和控制各种电气设备的
运行情况，优化配电网运行。这个技术突破了
GSM 网的数据业务最高传输速率为 9.6kbps 的
限制, 其最高数据速率可达 171.12kbps，同时
GPRS 移动台接入速度较快。
2. GPRS 技术在电网监控中主要设计
2.1 GPRS 技术 监控 终端 站 软件 设计 。
GPRS 技术监控终端站包括前台的主监控流程
和后台的中断流程。监控终端有配置和应用两
种工作模式，通过状态切换来设定终端的工作
状态。配置模式完成系统运行参数的设置，应用
模式则完成对配电网状态的监控、现场数据采
集和异常保护等功能。
GPRS 技术监控终端站采用的是无线模块
作为其无线收发装置，用于实现与 GPRS 网络
的连接。当这种模块与 GPRS 网络连接成功之
后，通过发送 PDP 上下文激活，由 GGSN 为其
分配 IP 地址并与外部网络建立连接，当完成连
接后就可进行数据传输。监控终端站采集现场
数据，按照应用层协议组成数据包发送给监控
中心；同时也响应监控中心主站的数据请求和
控制指令等，两者之间是透明串行数据传输。
事实上，监控终端站在没有收到监控中心
主站指令帧的情况下，系统工作在前台主监控
流程，一旦接收到监控中心主站的指令帧，系统
切换到后台中断服务程序流程，按照应用层协
议，对监控中心主站的指令帧进行指令解析、指
令响应等工作。前台主监控流程不断地刷新数
据缓冲区，以得到最实时的数据；在接到监控中
心数据请求时，后台服务程序将把数据缓冲区
中的数据按照应用层协议封包，发送到监控中
文献标识码:A

GPRS 通信模块、智能监控仪表、状态显示等模
块构成。
主控处理器是 整 个监 控系 统 的核 心。
LPC2106 是支持实时仿真和跟踪的 ARM7TD－
MI-S CPU，它具有 128KB 高速 FLASH，64KB
的 SRAM；一个连接 Modem 接口信号的串行
口，一个两线串口。其中主控处理器解析是来自
GRPS 网络的指令，管理 485 总线上的各个智能
仪表，监测现场状态。
根据上面所阐述的内容，GPRS 模块我们
采用带有 GSM /GPRS 全套语音和数据的功能，
具有 GPRS 和 SMS 两种无线数据传输通道，集
成有功能强大的 CPU 并向用户开放其系统资
源，同时模块内嵌有 TCP/IP 协议栈。但我们要
注意，SIM 卡是获取 GPRS 网络服务必不可少
的部分，用于 GPRS 远程终端的 SIM 卡应在使
用前开通 GPRS 服务。其中，E2PROM 用于保存
用户数据，如监控中心服务器的 IP 地址，连接
GPRS 服务器的时间常数，GPRS 连接参数等。
3. GPRS 技术监控中心主站设计
3.1 GPRS 技术监控中心主站分层。在电网
使用中，GPRS 技术监控中心的主站分为四层。
第一层为操作系统及系统软件。第二层为系统
支持软件层，它包括数据库系统、电力系统模
型、数据采集和传输。电力系统模型主要指电力
系统设备对象化及网络拓扑；数据库系统分运
行库、基础库、标准库和历史库四部分；数据采
集和传输就是将各种数据从不同的终端根据各
种通讯协议采集过来，但并不进行处理，再通过
网络分发给需要这些数据的系统。第三层为基
础应用层，它是将采集过来的数据经过各种处
理，通过 GUI 界面显示给用户。第四层为高级应
用层，它所产生的数据主要是供电力系统进一
步管理和决策用。
3.2 GPRS 技术监控中心主站与监控终端
站功能与特点
经过上述的设计阐述，GPRS 技术监控中
心主站和监控终端站之间有一定必然联系，笔
者归纳出了它的功能与特点，具体如下：含有标
准的 AT 命令界面,方便程序设计；TCP/IP Inter－
net 内嵌的协议栈，轻松互连；RS232 接口方式，
更加简便的通讯方式；可通过串口升级程序。基
于以上的特点决定了它有以下的性能：使用低
功耗高性能的 CPU 做处理器，16 位内部数据
总线，128KBSRAM，512KBFLASH，可高速处理
协议和大量数据；具有简化的接口设计，使用通
用的 232 接口和简单的 AT 命令交互界面；能
提供更方便的电源接口，即可使用外挂电源。又
可从串口直接取电，完善 GPRS 网络中所出现
的假拨号，掉线自动重启，远程唤醒等功能；支
持远程控制及动态域名解析，同时更具嵌入式
系统要求，可提供内置式模块。
采用无线 DDN 专网业务。在实际运用中，配电
网系统中的远方监控单元通过 GPRS 技术通信
终端连接到移动运营商内部的 GPRS 网络，再
通过移动运营商与配电网自动化主站系统之间
的有线专线连接到主站系统，GPRS 技术通信终
端使用专用的接入点名称连接到 GPRS 网络，
再通过一些列的身份认证后获得无线 DDN 网
络私有 IP 地址，与主站系统构成了广域的虚拟
专用 TCP/IP 网络，从而提供了远方监控单元与
主站系统的双向通信链路，这样就可以实现实
时的远程参数设置、数据采集与分析、远程控制
等的操作。下面笔者阐述下 DDN 的专网介入流
程，仅供同行参考。
（1）终端发出 GPRS 登录请求，这里面包括
由移动公司为 GPRS 专网系统专门分配的专网
APN，（2）SGSN 网元根据请求中的 APN 向 DNS
服务器发出查询请求，找到与其服务器平台连
接的 GGSN 网元，将用户请求通过 GTP 发送给
GGSN，（3）Radius 认证服务器验证手机号信息，
确认合法用户，向 DHCP 服务器请求分配用户
地址，（4）Radius 身份认证后，再由 Radius 认证
服务器向 GGSN 网元发送带有用户地址的确认
信息，最后是终端从 GGSN 网元获得确认信息，
得到用户地址，完成介入流程。
5. GPRS 技术在电网监控中的发展 我们知
道，随着我国电力系统自动化程度的不 断提
高，要求越来越多的变电站将达到无人值 班
站的标准，而二次设计简单、施工快捷、检修
方便的变电站综合自动化系统的优势越发明
显。
同时我们也深知，我国电力行业信息化建
设与国内金融、铁道、税务等其它行业相比，不
相上下，各具特色，但与西方发达国家相比，总
体上差距很大。仅仅从硬件基础装备来说，电力
系统还存在着一定的薄弱环节。根据笔者近几
年来的工作经验可知，电力系统下一步信息化
的核心是以数据为中心，共享数据，增加信息化
的投入，其中综合管理信息系统将成为发展的
重点。随着"三网融合"逐步成为网络信息技术
的发展趋势，电力系统也将建"三网融合"的综
合业务数据网，形成一个统一的能够简化流程
的系统，从而更好的提高工作效率。
参考文献
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统设计[J].中国科技信息;2006 年 01 期. [2]李丹．电
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心 GPRS 服务器。 4. GPRS 技术在配电网中的应用
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