无线通信技术在电网通信中的应用分析

来源 :中国科技博览 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wcbcni22
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:电力负荷管理系统的作用是为电力用户建立正常稳定的供电用电秩序,保证电力用户的用电安全,提高电力设备的使用效率。本文结合目前无线通信技术的发展,将GPRS/CDMA无线通信技术应用于电力负荷管理系统,分析了GPRS/CDMA模块在电力负荷管理系统中的工作模式,提出了基于GPRS/CDMA无线通信技术的短消息功能设计方案。
  关键词:无线通信技术;GPRS/CDMA;电力负荷管理系统
  【中图分类号】TN92
  在电网通信行业中,电力负荷管理系统集合了自动化控制技术、计算机网络技术和无线通信技术,负责完成用电管理和负荷控制工作,属于数据采集处理和实时监控系统。电力负荷管理系统在电力行业中的作用至关重要,是电力行业经济效益和社会效益的技术保障。通过电力负荷管理系统,各个电力公司能够充分掌握电力用户的基本信息和耗电数据,因此,电力负荷管理系统包括实时监控、数据采集、分析处理、在线监测和无功补偿等多种功能。
  一、电力负荷管理通信的特点
  (一)用户位置相对分散
  由于各个城市中的用电居民小区和用电企业位置比较分散,也使得用电用户的种类结构更为复杂。部分大型用电企业需要配置10kV配电网进行供电,大多数相关电力计量设备也是安装于客户端,因此,无法与用电居民小区共同使用变电站对现场用电数据进行采集处理之后再统一传输。
  (二)实时数据采集要求
  如果用电现场出现了用电异常的情况,需要立刻将数据信息传输到主站,否則将使用电用户产生巨大经济损失,也无法计算用电损失具体数据。非计划的错峰限电也需要在某段时间内对电力负荷进行远程控制,因此,用电用户的数据采集和处理必须具有较强的实时性。
  (三)电力通信网络覆盖不全
  由于电力通信网络覆盖的大多数都是110kV以上的变电站,但是还有部分用电企业都是10kV以下的配电网进行供电,而这部分用电企业没有电力通信网络的覆盖。
  二、电力负荷管理系统对通信网络的需求
  由于供电公司将控制命令传送到电力负荷管理终端是通过配变监测系统完成的,并且要保证控制命令传输的准确性,将远程用电终端的运行情况采集到用电控制中心。因此,电力通信网络要能够支持电力负荷管理系统的正常工作,而电力通信网络的稳定也是电力负荷管理系统正常运行的先决条件。电力负荷管理的覆盖范围广、终端数量多、传输距离远,由此,需要要求电力通信网络具有性能高、成本低、可靠稳定、维护简单等特点。
  (1)信号覆盖范围广泛:电力设备位置分散、数量众多,电力通信网络要能够保证覆盖全部地区,电力通信网络的覆盖率是电力通信方案设计的关键。
  (2)电力通信网络的实时性:电力负荷管理系统要求能够完成用电用户相关数据信息的实时传输。
  (3)数据信息的安全稳定:电力通信网络需要保证数据信息和控制信息传输过程中安全稳定,不会受到外界入侵人员的恶意破坏和肆意窃取,也不能产生数据丢包情况,尤其是当出现人为恶意破坏操作时,经常会造成大规模停电事故的发生。
  (4)网络运行费用较低:电力通信网络提供的通信方式是电网通信中的关键问题,对部分电网低端设备来说,由于它们采用的是公用配电变压器,电力通信网络的运行费用必须较低。因此,对于需求数据的采集工作并不需要极大的信息量,只要能够正确反应配电变压器设备的运行情况即可,不需要过于要求监测数据量的多少,如果能够采用良好的数据压缩技术,能够有效提高网络信道的利用率。
  (5)技术手段的先进性:由于网络通信技术发展非常迅速,因此,电力通信网络采用的通信技术需要具有良好的先进性,至少能够满足电力行业未来发展五年之内不被淘汰,同时要能够具有一定的扩展性,保证网络通信技术的更新升级。而电力通信组网问题也相当复杂,必须综合考虑各个地区的无线网络覆盖范围、网络运行实际费用等问题,从而制定一套完善的电力组网模式。
  三、GPRS/CDMA无线通信技术在电力负荷管理系统中的应用原理
  基于GPRS/CDMA无线通信技术的电力负荷管理系统包括三个部分,分别是GPRS/CDMA 无线通信网络、GPRS/CDMA模块负荷终端和管理中心主站。用户电表与电力负荷管理终端以总线方式进行连接,GPRS/CDMA无线通信模块再与电力负荷管理终端相互连接,在完成GPRS/CDMA设置之后拨号,并且将电力负荷管理终端上电或者复位。将已经得到的通信服务商的网络地址进行分配,主站主要负责完成监测数据的采集和发送,当终端接收到指令信息之后完成相应解释协调工作,再将监测采集到的数据信息传输到报文队列中,以保证能够实时打包数据信息并通过无线网络进行传输,数据信息经过一系列封装协议处理之后传输到GPRS/CDMA无线通信网络。
  GPRS/CDMA无线通信网络的服务和支持节点会根据相关封装协议进行转换或重新封装,并且按照其目的网络地址选择相应的路由完成数据传输,通过GPRS/CDMA无线通信网络和互联网将数据信息传送到电力负荷管理主站。同时,数据中心也可以通过互联网完成分组数据的传输,再由GPRS/CDMA无线通信网络将数据信息传送到系统采集终端。还能够将各种指令信息传送到现场电力终端设备中来控制终端设备的正常运行。数据管理主站的服务器是由一台已经接入到互联网的计算机终端和应用软件共同构成,采用的是双工方式进行数据传输,当电力管理中心将指令信息传送到终端之后,经过采集和存储之后由GPRS/CDMA无线通信网络传送到数据管理主站。
  四、GPRS/CDMA模块在电力负荷管理系统中的工作模式
  GPRS/CDMA模块具有多个工作模式,主要包括命令模式、数据传输模式和短信模式三种,GPRS/CDMA无线通信网络在电力负荷管理系统中的应用主要是在这三种模式之间完成相互转化操作。   (一)命令模式
  MODEM指令集中包含的全部指令都是以AT作为前缀,因此成为AT命令。GPRS/CDMA属于嵌入网络传输协议的扩展标准MODEM,其数据接收也是经由串口接收终端发送的AT命令,同时根据命令执行操作。GPRS/CDMA模块能够支持全部AT命令,AT命令主要是控制GPRS/CDMA模块,GPRS/CDMA模块还根据实际应用得出一系列自定义AT命令,例如对GPRS/CDMA模块通信参数的设置、GPRS/CDMA连接的闭合和断开,短消息的接受和发送等。
  (二)数据传输模式
  数据传输模式是适用范围最为广泛、通用性最为强大的工作模式之一,在数据传输模式下,终端设备可以不用将从串口得到的数据信息进行解析,直接将数据信息作为TCP/UDP数据进行打包并发送。最终由数据采集终端设备和数据中心服务器将数据信息进行解析和处理。电力负荷管理系统的设备终端和监控中心之间的数据传输采用的是TCP数据传输方式,被传输的数据信息具体格式是与监控中心服务器的应用程序相同,不必经过GPRS/CDMA模块的任何处理。在数据传输模式下由网络协议建立的数据通信链路可以作为长连接,但是需要数据传输终端与数据中心一直保持连接状态,如果数据通信链路断开,则由数据传输终端与数据中心之间自动建立连接,使得终端设备始终保持网络在线状态。同时,由网络协议建立的数据通信链路也可以作为短连接,单丝需要数据传输终端在一个时间周期之内对通信数据进行自动监测,如果该时间周期之内不存在任何数据流量,数据传输设备将自动切断连接,并退出GPRS/CDMA无线通信网络。
  (三)短信模式
  短消息业务属于之中低速数据传输业务,如果需要进入短信模式,必须以命令模式作为先决条件,并且将模式转换命令切换到短信模式状态下,GPRS/CDMA模块就与MODEM同样可以接受全部AT命令,并执行与命令对应的功能。在短信模式下,GPRS/CDMA模块的串口与短信服务器直接进行连接,工作在用户服务器一段。终端设备通过GSM网络完成短消息的接受与发送,并对短消息进行编码和解码,最终通过服务器串口完成短消息内容传输任务。
  GPRS/CDMA模塊应用于电力通信中主要采用的是短信通信和数据传输方式与中心主站进行数据通信,电力通信方式及其相关参数都是以AT模式通过串口在本地完成修改。
  (1)数据通信主要是实时同步终端的数据信息,以及完成主站控制命令的传输任务,数据通信是GPRS/CDMA模块中的关键部分。
  (2)短信通信方式的主要功能是对终端参数进行修改,例如修改终端网络地址和终端端口号等等。GPRS/CDMA模块的操作包括两个部分,一是在AT模式之下建立网络连接服务,例如短信服务、网络协议服务等等;二是在数据传输模式和短信模式直线完成数据传输的整个操作过程。
  五、基于GPRS/CDMA无线通信技术短消息功能的设计与应用
  (一)短消息在电网通信中的应用
  短消息在基于GPRS/CDMA无线通信技术的电力负荷管理系统中的数据传输主要包括两种,一是对电力负荷管理系统终端设备进行数据信息采集;二是由电力负荷管理系统终端主动上传数据信息。短消息在主站侧有两种连接方案:
  一是通过短消息进行通信的方式,首先,在主站建立多个GSM短消息模块,与系统终端的GPRS/CDMA模块进行连接通信,但是,这种短消息通信方式只适用于终端数量较少的条件下,从而降低主站电力设备的投资成本。
  二是由短消息服务中心负责建立一条专线连接将短消息发送到服务中心,再由服务中心将短消息内容发送到终端,终端侧的数据信息传输到电力负荷管理主站是经过短消息服务中心完成的。这种方式能够很好地解决主站侧同时拥有多个终端设备,造成通信信道容量骤增的问她。目前,我国大多数通信运营商都能够提供接口协议来解决数据信息传输延时的问题,该种方式也适用于大型电力负荷管理,但是需要承担申请数据专线的费用,或者与各个地区的通信服务商沟通协调。
  随着GPRS/CDMA无线通信技术的飞速发展,电力行业越来越多的电力设备数据传输都采用的都是GPRS/CDMA无线通信技术,短消息功能逐渐成为了应用中不可缺少的辅助功能之一,能够提高电力设备应用的可靠性和便捷性。例如:可以通过短消息功能实现电力设备的实时报警,还可以将短消息功能应用于电力防盗系统中和用电预付费管理中等等,或者通过短消息功能来实现相关参数(网络地址、网络端口号等)的实时修改。
  (二)短消息功能程序设计
  如图3所示,GPRS/CDMA短信功能框架基本相同,只是在细节部分稍有不同。当有短信发送时,DSP串口收到之后会生成提示符,由系统发送阅读短信内容的AT命令,并将内容从短信存储器重提取出来,判断短信操作类型需要在对短信内容进行解包之后才能完成,最后执行命令修改操作,例如将终端原始网络地址进行修改、将段凯和服务器类型修改为所需网络地址,将修改之后的网络地址再次以短信形式发送给操作者,最后将GPRS/CDMA模块复位。在对短信进行相关操作时,需要将GPRS/CDMA模块中的短信内容存储空间及时清理,防止短信内容过多将存储空间占满,使得新发送的短信无法接收。
  本文设计的短消息程序功能为了能将处理短信的函数置于GPRS/CDMA通信模块中,保证短信操作与GPRS/CDMA无线通信网络能够很好地连接,两者之间不会产生任何影响,因此采取了以下几种方法:
  (1)当GPRS/CDMA模块正在进行网络拨号连接的过程中短信操作是不能够执行的,在设计中应该对GPRS/CDMA模块网络拨号连接过程配置强制保护措施,使得短信相关操作只能够在GPRS/CDMA模块未进行网络拨号连接的情况下执行。
  (2)执行短信内容对系统参数进行相应修改之后需要将修改后的具体参数以短信形式发送到操作者一端,之后在对GPRS/CDMA模块进行复位,GPRS/CDMA模块根据新的系统参数重新进行网络连接。GPRS/CDMA模块的复位时间与应答短信回复的操作要保证匹配,否则会使得应答短信无法接收。因此,在设计过程中采用了定时器控制GPRS/CDMA模块复位的执行时间,以此确保在收到应答短信之后模块再执行复位。
  (3)GPRS/CDMA模块在执行AT模式命令操作之后转换成为数据传输模式,在数据传输模式下,全部AT命令操作都会被认为是数据传输,因此,在此模式下执行短信操作时需要将已经连接的网络断开。本文设计的数据传输模式下执行短信操作是将GPRS/CDMA模块强制复位,之后在完成短信相关操作。
  (4)为了防止由于短信存储器占满空间之后无法接收新的短信内容,或者由于网络信号问题没有成功接收到短信内容等问题,本文设计的短信功能程序会将短息内容进行解包处理之后立刻删除存储于短信存储器的短息内容,并在AT命令的网络拨号连接中设置了读和删除操作命令,以保证有足够的空间存储短信内容。读操作命令是对没有成功接收到的短信内容进行处理。
  结论
  综上所述,电力负荷管理系统的通信是电力公司与负荷管理终端之间的桥梁,在电网通信中起着较大作用。本文提出将GPRS/CDMA无线通信技术应用于电力负荷管理系统通信中,能够帮助电力公司建立正常的供用电秩序,提高电力用户的负荷力,充分保证电网系统安全稳定运行,具有较强的理论价值和实际应用意义。
  参考文献
  [1] 熊卿青,邓媛嫄. 现代无线通信技术的现状分析及其发展前景[J]. 科技创新导报. 2012(02)
  [2] 董文超,王伟锋. 无线通信技术在调度通信中的应用[J]. 数字技术与应用. 2012(03)
  [3] 张健,郑春. 基于ZigBee无线通信技术在智能交通控制系统中的应用研究[J]. 赤峰学院学报(自然科学版). 2012(09)
  [4] 张亚维. 无线通信技术在煤矿的发展[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2012(05)
  [5] 程铭瑾. 浅谈无线通信技术的现状与发展趋势[J]. 计算机光盘软件与应用. 2012(09)
其他文献
摘要: 本文介绍了山东钢铁集团有限公司济南分公司4300mm轧机高精度厚度自动控制系统的研究与应用,详细说明了厚度自动控制系统的关键技术,提高了整个控制系统的精度。  关键词:自动控制;弯辊;窜辊;  中图分类号:TB486+.3  1 引言:  一台轧机能轧出高精度的合格钢板,不但需要有先进的工艺理论做基础,还要有精确的现场检测、执行设备以及先进的控制系统。现代轧钢技术的发展趋势是高精度轧制技术
期刊
【分类号】F512.3  【摘要】  随着我国高速公路通车里程数的快速增长,与之相应的公路运营管理手段却没有相应提高到适宜的水平,还较为普遍的存在着重建设、轻管理;重收费、轻服务;重硬件、轻软件的现象。而西部各省、尤其是西北五省,高速公路建设起步晚,发展快,运营管理的技术水平与科学手段之不足就愈发明显。  本文将通过对目前国内高速公路已有运管技术手段的介绍和近几年国内外成熟应用或新研发的高速公路运
期刊
摘要:随着信息技术的发展,信息系统的安全性受到极大的威胁,因此必须采用可靠性非常高的安全保密技术来确保数据传输安全、有效。公钥基础设施正好解决了这个难题。证书路径是一个有序列,起始于信任方的信任根颁发的一个证书,终止于需要被验证的目标证书。  本课题将在研究PKI公钥基础设施的基础上,着重研究证书路径构建的理论和技术,并根据实际的拓扑图,设计一个有效的算法,尽快地排除那些非法路径,找到正确、有效的
期刊
【摘要】随着现代化进程的脚步加快,城市照明角色重要性的加重,浪费已经成为一个普遍的现象。当下,由于路灯照明耗电量巨大的特点,智能稳压电源在路灯照明中越发的突显重要。采取智能稳压照明技术,安装智能稳压电源装置能够有效地达到节能的目的,实现资源的合理利用。本文通过对目前供电、用电的实际情况及智能稳压装置工作原理的分析,总结了智能稳压电源装置在实际照明应用中的优势及对节能的贡献。  【关键字】稳压电源
期刊
摘要:城市基本建设中人工挖孔桩和复合地基应用问题进行讨论,地基宜发挥各种岩土潜力,提高经济效益。  关键词:地基基础;挖孔桩基础;复合地基  中图分类号:TU473.1  1、前言  大直径人工挖孔桩,作为一种基础形式,施工工期较短,不受场地限制,无噪音,具有其他基础类型不可替代的优势。但在目前沈阳地区的应用中也存在不少问题。某些设施、设计勘察单位不管场地条件如何,多数采用人工挖孔桩基础。人工挖孔
期刊
摘 要 膨胀土随含水量的变化强度发生显著变化。对于这个问题进行了有关的试验研究。结果是,含水量对膨胀土的峰值强度和稳态强度都有较大影响,这对工程的设计和施工的开展有相当重要的意义。  关键字 膨胀土;含水量;强度。  中图分类号:16.1+67  一、引 言  在工程施工中,膨胀土强度变化随含水量的变化而改变,它较一般粘性土更为复杂。当膨胀土处于非饱和状态下,其抗剪强度虽也有一般粘土的性质,但有别
期刊
摘要:人们在长期的生产实践中看到,自动化程度高给人们带来了非常大的便利和为人的产品质量上的保证,同时也减轻了操作人员的高强度劳动,减少编制上的建立。在许多复杂的生产过程中难以实现的目标控制,整体优化,最佳决策等,熟练的操作工,技术人员或专家,州长也容易判断和操作,可以获得满意的结果。人工智能的研究目标,利用计算机准确地进行,模仿这些智能行为,通过调节工作的人的大脑和计算器,那人的机相结合的方式,为
期刊
摘要:随着WCDMA网络的不断发展和用户数的增加,网络内部干扰也随之增大,对网络影响巨大,造成用户不能正常上网,从而引发大量投诉。采用常规手段对网络干扰排查既繁琐又困难,消耗了大量人力、物力和时间也无法快速、准确的解决该问题,效率十分低下。为了保证短时间内解决网络干扰问题,使用户能正常使用数据业务,我们采用关闭RTWP的自适应功能来规避上行干扰对正常信号的冲击。  论文关键词: WCDMA RTW
期刊
摘要:本文分析了我台媒资系统的设计和应用,从设计思路、系统构架、业务流程等方面进行了阐述。  关健词:媒资管理系统 采集 编目 检索  中图分类号:C93  乌海电视台以前视频素材的保留存储都是用磁带写上标签放在带架上由人工管理,传统的管理方式无论是存储介质的寿命长短,存储空间和管理条件的严格要求,还是查询利用的繁琐不便,都表明传统的管理方式在日常业务开展中越来越不适应需求发展。因此我台去年增加了
期刊
摘要:文章对土壤的腐蚀机理、缺陷安全评定及地下管道防腐层检测进行了大致分析,着重介绍了埋地管线在非开挖状况下的检测技术,及该技术在实际应用中取得了良好的效果以及埋地管道阴极保护的传输理论。  关键词:埋地管道检测;腐蚀;防腐层;缺陷安全评定;离子阴极保护  【中图分类号】 U175.5  1 概述  石油、天然气、城市用燃气和地下水管道的腐蚀与保护越来越引起人们的重视。管道防护层由于埋地时间长久而
期刊