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摘要：随着电网的迅速发展，每年都有大量的变电站投入运行，随之而来的是大量的变电站投运前设备信号的验收工作。专线电力远动通道由于施工进度等条件限制不能提前开通的情况下，如何在投运前保质保量的核对完成如此繁多的信号，成了困扰自动化专业人员的一大难题。本文提出一种新型远动替代通道，利用移动常规GPRS无线通信终端构建新通道，变电站通过GPRS无线终端收发数据，通过构建的公网转发服务器，最终将信号转发至主站GPRS无线终端。试验表明满足远动通道实时性、稳定性、便利性的要求。
关键词：变电站;远动通道;GPRS终端
1、前言
随着中国电力发展步伐不断加快，电网基本建设投资规模不断扩大，每年有大量的新建变电站投入运行。变电站调度自动化系统包括调度自动化厂站系统、远动通信系统、调度自动化调度（集控）主站系统。调度自动化厂站系统负责采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，并将采集到的实时信息经远动通信系统上送至调度自动化主站系统。调度自动化集控主站系统前置机完成电力系统运行数据的接收及预处理等功能，经过人机联系系统呈现给调度人员，执行对子系统（发电厂、变电站）的远方控制和调节操作。变电站投运前除了对站内自动化设备进行验收检查外，另一项主要工作是与主站（集控）核对站内远动信号的正确性。
2、现阶段问题及方案提出
变电站专线电力通道经常由于施工进度等无法解决的条件限制在投运前迟迟无法开通，有的远动通道甚至在变电站投运后才开通。变电站远传信号繁多复杂，本就需要更长的验收时间。如此一来要解决自动化专业在新站投运验收过程中时间紧、任务重的难题，只能研究开辟新型替代通道，在专线电力通道不能提前开通的情况下，可作为临时替代，用于变电站远传信号的验收工作。
本项目研究的新型通道面向环境恶劣，地处偏远的山区变电站系统，Internet公网资源缺乏，因此需要采用GPRS终端对GPRS终端的对接方式，而移动GPRS信号基站之间实际为局域网内网业务，无法实现二者之间的直接对接。还需要采用公网中转服务器进行信号中转，进行终端ID分配，根据加密算法保障安全。通道通信网络结构如下图所示：
图2.1新型远传通道网络结构图
3.新型通道设计原理及使用优点
3.1通道原理
GPRS数据传输终端（简称GPRS DTU）上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数（包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，事先已经配置好）。然后，GPRS DTU登陆GSM网络，进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备，通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。
一旦接收到用户的串口数据，DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口发送给用户设备。通常变电站与调度主站（集控）的距离比较远，厂站端的GPRS数据传输终端与调度主站（集控）端的GPRS数据传输终端不在同一个移动基站服务范围内，不属于一个移动内部局域网，因此厂站GPRS终端需要通过公网中转服务器来实现与主站GPRS终端的数据交互。
3.2通道优点
1）可充分利用现有资源-中国移动的电信网络GSM，方便、快捷地为数据终端提供远程接入网络的部署;
2）传输速率高，GPRS数据传输速度可达57.6Kbps，最高可达115-170Kbps，能够满足变电站遥测上送精度及延时误差要求;
3）GPRS接入等待时间短，可快速建立连接，平均为两秒，对于遥信信号核对，时间误差在10S内即在可接受范围内;
4）提供实时在线功能，用户将始终处于连线和在线状态，访问服务简单、快速。
4.方案实施
4.1总体设计
利用移动常规GPRS无线通信终端构建的新通道，信号覆盖广，不受地理位置限制，能管控安全性、稳定性、可靠性和实时性，其组网清晰，GPRS终端轻便快捷，容易实施。由于厂站、主站GPRS终端不在一个移动内部局域网，需要构建公网转发服务器来实现两个GPRS终端的数据交互。
4.2终端设计组装
从安全性、稳定性、便携性以及可实施性结合考虑，选择支持移动2G以上的终端，同时需要考虑综合自动化厂家装置的波特率、接口类型等参数。结合以上要求，选择LQ1000 GPRS芯片，其网络为四频GSM/GPRS/DCS，制式为2G/3G，波特率范围600-115200bps，串口类型支持RS-232或RS-485，各项参数满足要求。
4.3新型通道装置组装
GPRS终端输出为标准RS232或RS-485接口，而综合自动化系统总控装置为4线端子输出，为方便两者连接，节约现场安装时间，可利用波士头转接，焊接后连接终端输出接头。如下图所示：
图4.1 新型通道装置组装完成图
4.4配置参数并模拟调试
（1）分配子站终端ID为3006，主站终端ID为3007，根据特殊加密算法，计算数据发送的报文HEX为0BBEF441和0BBFF440。
（2）将终端ID和中转服务器IP：42.96.196.194配置并下装进终端。
（3）使用PMA电力仿真软件模拟子站进行报文收发，并检测报文的延时和丢帧数如下：
图4.2 仿真软件模拟报文收发
通过使用软件仿真测试，新型通道的报文延时5S，丢帧率为1%，满足现场信号核对要求。
5、结语
变电站选址一般较为偏远，Internet公网资源缺乏，而移动信号覆盖范围广，始终在线，传输速率高，因此考虑采用GPRS终端对GPRS终端的对接方式。本研究利用移动常规GPRS无线通信终端构建新通道，变电站通过GPRS无线终端收发数据，通过构建的公网转发服务器，最终将信号转发至主站GPRS无线终端。并通过仿真软件试验表明该新型远动通道能满足变电站远传信号核对实时性、稳定性、便利性的要求。
通过使用新型通道，变电站接入主站（集控）系统的验收时间提前，所有重要信号都可以有足够时间进行核对，保证每一个重要信号的准确性，极大了减少了变电站投产运行后误发信号和误动作的可能性，为调度运行人员更准确的监控变电站的运行状态提供保障。同时减少自动化验收人员和监控值班人员高密度工作时间，提高验收工作效率。且该通道可以运用在已经运行的变电站中，作为单一通道的备用通道运行，提高调度运行监控的可靠性。
参考文献：
[1]李如鹏;利用GSM通信业务实现远程监控;《计算机应用》 2003（S2）
[2]费国忠;GSM Modem及其在远程监控系统中的应用;《电子产品世界》2002（Z1）
[3]邹金平;基于GSM的电力远动通道监控系统设计;《沈阳工程学院学报》2008年第01期
[4]董自丹;对电力远动自动化测试系统的分析与探讨;《通信电源技术》2012年第04期
关键词：变电站;远动通道;GPRS终端
1、前言
随着中国电力发展步伐不断加快，电网基本建设投资规模不断扩大，每年有大量的新建变电站投入运行。变电站调度自动化系统包括调度自动化厂站系统、远动通信系统、调度自动化调度（集控）主站系统。调度自动化厂站系统负责采集各种表征电力系统运行状态的实时信息，并将采集到的实时信息经远动通信系统上送至调度自动化主站系统。调度自动化集控主站系统前置机完成电力系统运行数据的接收及预处理等功能，经过人机联系系统呈现给调度人员，执行对子系统（发电厂、变电站）的远方控制和调节操作。变电站投运前除了对站内自动化设备进行验收检查外，另一项主要工作是与主站（集控）核对站内远动信号的正确性。
2、现阶段问题及方案提出
变电站专线电力通道经常由于施工进度等无法解决的条件限制在投运前迟迟无法开通，有的远动通道甚至在变电站投运后才开通。变电站远传信号繁多复杂，本就需要更长的验收时间。如此一来要解决自动化专业在新站投运验收过程中时间紧、任务重的难题，只能研究开辟新型替代通道，在专线电力通道不能提前开通的情况下，可作为临时替代，用于变电站远传信号的验收工作。
本项目研究的新型通道面向环境恶劣，地处偏远的山区变电站系统，Internet公网资源缺乏，因此需要采用GPRS终端对GPRS终端的对接方式，而移动GPRS信号基站之间实际为局域网内网业务，无法实现二者之间的直接对接。还需要采用公网中转服务器进行信号中转，进行终端ID分配，根据加密算法保障安全。通道通信网络结构如下图所示：
图2.1新型远传通道网络结构图
3.新型通道设计原理及使用优点
3.1通道原理
GPRS数据传输终端（简称GPRS DTU）上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数（包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，事先已经配置好）。然后，GPRS DTU登陆GSM网络，进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备，通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。
一旦接收到用户的串口数据，DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口发送给用户设备。通常变电站与调度主站（集控）的距离比较远，厂站端的GPRS数据传输终端与调度主站（集控）端的GPRS数据传输终端不在同一个移动基站服务范围内，不属于一个移动内部局域网，因此厂站GPRS终端需要通过公网中转服务器来实现与主站GPRS终端的数据交互。
3.2通道优点
1）可充分利用现有资源-中国移动的电信网络GSM，方便、快捷地为数据终端提供远程接入网络的部署;
2）传输速率高，GPRS数据传输速度可达57.6Kbps，最高可达115-170Kbps，能够满足变电站遥测上送精度及延时误差要求;
3）GPRS接入等待时间短，可快速建立连接，平均为两秒，对于遥信信号核对，时间误差在10S内即在可接受范围内;
4）提供实时在线功能，用户将始终处于连线和在线状态，访问服务简单、快速。
4.方案实施
4.1总体设计
利用移动常规GPRS无线通信终端构建的新通道，信号覆盖广，不受地理位置限制，能管控安全性、稳定性、可靠性和实时性，其组网清晰，GPRS终端轻便快捷，容易实施。由于厂站、主站GPRS终端不在一个移动内部局域网，需要构建公网转发服务器来实现两个GPRS终端的数据交互。
4.2终端设计组装
从安全性、稳定性、便携性以及可实施性结合考虑，选择支持移动2G以上的终端，同时需要考虑综合自动化厂家装置的波特率、接口类型等参数。结合以上要求，选择LQ1000 GPRS芯片，其网络为四频GSM/GPRS/DCS，制式为2G/3G，波特率范围600-115200bps，串口类型支持RS-232或RS-485，各项参数满足要求。
4.3新型通道装置组装
GPRS终端输出为标准RS232或RS-485接口，而综合自动化系统总控装置为4线端子输出，为方便两者连接，节约现场安装时间，可利用波士头转接，焊接后连接终端输出接头。如下图所示：
图4.1 新型通道装置组装完成图
4.4配置参数并模拟调试
（1）分配子站终端ID为3006，主站终端ID为3007，根据特殊加密算法，计算数据发送的报文HEX为0BBEF441和0BBFF440。
（2）将终端ID和中转服务器IP：42.96.196.194配置并下装进终端。
（3）使用PMA电力仿真软件模拟子站进行报文收发，并检测报文的延时和丢帧数如下：
图4.2 仿真软件模拟报文收发
通过使用软件仿真测试，新型通道的报文延时5S，丢帧率为1%，满足现场信号核对要求。
5、结语
变电站选址一般较为偏远，Internet公网资源缺乏，而移动信号覆盖范围广，始终在线，传输速率高，因此考虑采用GPRS终端对GPRS终端的对接方式。本研究利用移动常规GPRS无线通信终端构建新通道，变电站通过GPRS无线终端收发数据，通过构建的公网转发服务器，最终将信号转发至主站GPRS无线终端。并通过仿真软件试验表明该新型远动通道能满足变电站远传信号核对实时性、稳定性、便利性的要求。
通过使用新型通道，变电站接入主站（集控）系统的验收时间提前，所有重要信号都可以有足够时间进行核对，保证每一个重要信号的准确性，极大了减少了变电站投产运行后误发信号和误动作的可能性，为调度运行人员更准确的监控变电站的运行状态提供保障。同时减少自动化验收人员和监控值班人员高密度工作时间，提高验收工作效率。且该通道可以运用在已经运行的变电站中，作为单一通道的备用通道运行，提高调度运行监控的可靠性。
参考文献：
[1]李如鹏;利用GSM通信业务实现远程监控;《计算机应用》 2003（S2）
[2]费国忠;GSM Modem及其在远程监控系统中的应用;《电子产品世界》2002（Z1）
[3]邹金平;基于GSM的电力远动通道监控系统设计;《沈阳工程学院学报》2008年第01期
[4]董自丹;对电力远动自动化测试系统的分析与探讨;《通信电源技术》2012年第04期