摘要：该文介绍了通用分组无线业务（GPRS）在配电在线监测系统中的应用，从硬件平台和软件上阐述了相关的技术和实现方法，并介绍了各个功能模块，为电力监测提供了一个实用的解决方案。
关键词：配电在线监测系统；GPRS；数据传输
配电在线监测系统是一个集电能量及相关数据采集、传送和应用于一体的计算机信息系统。
采集信息主要包括实时数据：电压、电流、功率、功率因数、电量、频率、报警信号等，其中报警一旦发生，可立即从采集终端主动上报给系统主站。历史数据：对处理过的实时数据及其他统计数据(如最大、最小值、累计值等)、事件记录(如过压、欠压、缺相、停电等)、计算数据(如电压合格率、负荷不平衡率等) 的备份，此类数据存贮量大、保存时间长、可靠性要求高。管理数据：终端信息、厂站信息等，此类数据稳定、存贮量小。对于众多的数据，要选择一个稳定、可靠、速度高、实时性好的通信方式。
GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，它能为GSM用户提供分组形式的数据业务。它的理论带宽可达171.2 kbit/s，实际应用带宽大约在40~100 kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于Internet连接、数据传输等应用。因此，它是配电在线监测的优选通信方式。
表1 系统组网方式的性能比较表
1 系统的特点
本系统是基于GPRS的配电在线监测系统，系统构成由科华电子的PBZ05配变监控系统(GPRS、前置机、客户端)及PBZ05配变监控终端组成，其结构如图1所示。
基于GPRS的配电在线监测系统主要有以下特点。
图1 系统构成图
成本低廉，尤其在通信网络的规模比较大时更为明显。首先是建设投资小，网络建设中省去了大量的组网投资；其次是维护、运行费用低，网络运行过程中只需承担少量的终端维护费用；虽然需要支付一些数据通信使用费，但就目前的资费水平和网络规模估算，但就运行和维护费用一项的节省就足以对其进行补偿。
网络组建的灵活方便性。由于网络的基础设施已经十分完善，通信系统的组建只需要考虑中心站和外围布点的问题。在外围布点时可以充分地享受无线网络带来的地点选择上的自由性和移动通信网络的全面的覆盖范围，在大部分地区，基本上可以不考虑布点的限制。对于复杂、易变、站点位置经常性变化的网络(城市改造、用户变更等)，无线网络布点更显现出它的优越性。
地域范围和网络密度的适应性。目前，GPRS移动网的基站在城市中密度大，而在偏远的农村相对较小，正好满足在城市通信终端数量大、密度高而在农村数量少密度小的要求。因此，GPRS网络在地域范围和网络密度方面是没有问题的。
系统安全性高。系统采用了多种措施来提高安全性。首先，终端每一次登陆网络之后都要向管理系统发送经过加密的终端标志号，经终端管理系统确认的终端才可以进入系统；其次，终端在进行数据传输时采用空中加密和应用层加密进行两次加密。
2 系统工作模式
基于GPRS的配电在线监测系统支持两种模式的数据传输过程：轮询方式和主动上报方式。轮询方式的可控性较强，用于实时性要求不高的场合。在轮询方式下，客户端主动发送数据采集指令和定时发送系统巡检指令，前置机接收并解析指令，然后通过查找对应的无线数据传输的SOCKET，并将指令发给相应的终端。终端完成数据采集并将数据通过移动网络发给前置机，然后由前置机将数据转发给客户端进行数据处理。主动上报方式则主要用于满足用户数据信息和终端管理信息传输的实时性要求。在主动上报方式下，数据由终端定时或以事件驱动方式采集数据并将数据通过移动网络发给前置机，然后由前置机将数据转发给客户端进行数据处理。
3 系统各部分的功能
本监测系统由监测终端、无线数传模块、前置机、客户端四大部分组成，其功能如下。
监测终端采用新乡市科华电子有限公司研制开发的PBZ05配变监控终端，它可以采集、处理电网上的各种参数。
GPRS数据传输终端。基本功能：主动上行呼叫点到点透明数据传输、被动接受呼叫点到点透明数据传输、主动上行短消息数据、短消息广播数据、电路交换数据、分组包交换数据、无线IP网络数据、数据终端永远在线、实时时钟、符合ETSI GSM Phase 2+标准、支持A5/1&A5/5加密算法。增强功能：支持虚拟数据专用网、支持多数据中心、支持点对点（点对多点、中心对多点）对等数据传输、STK卡特殊功能配置、系统配置和维护接口、通过Xmodem协议进行软件升级、支持空中软件升级、自诊断与告警输出、抗干扰设计适合电磁环境恶劣的应用需求、极好的低温和高温工作性能(-30～+70 ℃)。
前置机是整个系统的核心部件，它可以采用两种方式来完成数据和终端管理信息的采集过程：轮询方式和终端主动上报方式。
基本功能：解析中心站数据采集指令以采集所辖区内的无线终端传来的数据；解析客户端发送来的终端采集信息或终端配置信息；通知终端完成信息的采集或参数的配置；控制前置机与终端之间、前置机与客户端之间的通信过程；将用户数据发给客户端进行处理；将终端信息发给客户端进行管理。
扩展功能：前置机IP地址和端口的配置。
客户端基本功能：终端配置管理。包括以下几个方面的任务：对无线终端进行监视，自动发现终端的接入与退出；对终端的合法性进行认证；以导航栏的方式给出终端的具体分布情况；支持终端的手动添加、删除、修改；终端与前置机采集设备之间的对应关系配置。
终端数据的采集与分析：终端管理数据的采集与更改，以便配置更适合的运行参数；终端实时数据监测，实时监视终端运行状况；终端历史数据的采集与分析，以便生成报表、图形等供用户进行分析；客户端可以以多种方式（定时、手动、分时、分段等）灵活的对终端数据进行采集。
终端故障管理：客户端能够及时发现监控终端发生的故障，经过滤和分析后确定故障的根源和性质；以终端颜色变化、系统消息、告警铃声等及时发出告警信息；向系统管理员提供故障信息，以帮助生产现场终端维护人员快速排除故障。
GPRS数据传输终端费用由移动公司按发送和接收流量进行收费，对于不采用包月付费的用户，我们采用了电话和短信激活工作方式，以保证GPRS数据传输终端只在用户通信时上线，以便产生最小的数据流量，用户还要估算出大致的通信费用，及时查询通信费用使用情况，以通知管理员及时充值。另外，对于前置机采用ADSL等无固定IP的接入方式时，必须确定前置机和IP绑定软件已经打开，保证通信的正常进行。
扩展功能：数据存储采用SQL2000大型数据库，通过与MIS系统、调度自动化、配网自动化系统、地理信息系统的数据共享，可使采集的配电变压器信息得到二次利用。
4 结束语
本文主要阐述了通用无线分组业务(GPRS)技术在配电在线监测系统中的应用，展现出了它的灵活性、实用性，对于不同的现场因地制宜配置最合适的方案，建立一个快速、稳定、经济的实时监测系统，从根本意义上提高了系统监测的管理水平，有效降低系统的运行维护费用。本系统已在江苏省电力公司滨海县供电公司成功使用，运行良好。
关键词：配电在线监测系统；GPRS；数据传输
配电在线监测系统是一个集电能量及相关数据采集、传送和应用于一体的计算机信息系统。
采集信息主要包括实时数据：电压、电流、功率、功率因数、电量、频率、报警信号等，其中报警一旦发生，可立即从采集终端主动上报给系统主站。历史数据：对处理过的实时数据及其他统计数据(如最大、最小值、累计值等)、事件记录(如过压、欠压、缺相、停电等)、计算数据(如电压合格率、负荷不平衡率等) 的备份，此类数据存贮量大、保存时间长、可靠性要求高。管理数据：终端信息、厂站信息等，此类数据稳定、存贮量小。对于众多的数据，要选择一个稳定、可靠、速度高、实时性好的通信方式。
GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，它能为GSM用户提供分组形式的数据业务。它的理论带宽可达171.2 kbit/s，实际应用带宽大约在40~100 kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于Internet连接、数据传输等应用。因此，它是配电在线监测的优选通信方式。
表1 系统组网方式的性能比较表
1 系统的特点
本系统是基于GPRS的配电在线监测系统，系统构成由科华电子的PBZ05配变监控系统(GPRS、前置机、客户端)及PBZ05配变监控终端组成，其结构如图1所示。
基于GPRS的配电在线监测系统主要有以下特点。
成本低廉，尤其在通信网络的规模比较大时更为明显。首先是建设投资小，网络建设中省去了大量的组网投资；其次是维护、运行费用低，网络运行过程中只需承担少量的终端维护费用；虽然需要支付一些数据通信使用费，但就目前的资费水平和网络规模估算，但就运行和维护费用一项的节省就足以对其进行补偿。
网络组建的灵活方便性。由于网络的基础设施已经十分完善，通信系统的组建只需要考虑中心站和外围布点的问题。在外围布点时可以充分地享受无线网络带来的地点选择上的自由性和移动通信网络的全面的覆盖范围，在大部分地区，基本上可以不考虑布点的限制。对于复杂、易变、站点位置经常性变化的网络(城市改造、用户变更等)，无线网络布点更显现出它的优越性。
地域范围和网络密度的适应性。目前，GPRS移动网的基站在城市中密度大，而在偏远的农村相对较小，正好满足在城市通信终端数量大、密度高而在农村数量少密度小的要求。因此，GPRS网络在地域范围和网络密度方面是没有问题的。
系统安全性高。系统采用了多种措施来提高安全性。首先，终端每一次登陆网络之后都要向管理系统发送经过加密的终端标志号，经终端管理系统确认的终端才可以进入系统；其次，终端在进行数据传输时采用空中加密和应用层加密进行两次加密。
2 系统工作模式
基于GPRS的配电在线监测系统支持两种模式的数据传输过程：轮询方式和主动上报方式。轮询方式的可控性较强，用于实时性要求不高的场合。在轮询方式下，客户端主动发送数据采集指令和定时发送系统巡检指令，前置机接收并解析指令，然后通过查找对应的无线数据传输的SOCKET，并将指令发给相应的终端。终端完成数据采集并将数据通过移动网络发给前置机，然后由前置机将数据转发给客户端进行数据处理。主动上报方式则主要用于满足用户数据信息和终端管理信息传输的实时性要求。在主动上报方式下，数据由终端定时或以事件驱动方式采集数据并将数据通过移动网络发给前置机，然后由前置机将数据转发给客户端进行数据处理。
3 系统各部分的功能
本监测系统由监测终端、无线数传模块、前置机、客户端四大部分组成，其功能如下。
监测终端采用新乡市科华电子有限公司研制开发的PBZ05配变监控终端，它可以采集、处理电网上的各种参数。
GPRS数据传输终端。基本功能：主动上行呼叫点到点透明数据传输、被动接受呼叫点到点透明数据传输、主动上行短消息数据、短消息广播数据、电路交换数据、分组包交换数据、无线IP网络数据、数据终端永远在线、实时时钟、符合ETSI GSM Phase 2+标准、支持A5/1&A5/5加密算法。增强功能：支持虚拟数据专用网、支持多数据中心、支持点对点（点对多点、中心对多点）对等数据传输、STK卡特殊功能配置、系统配置和维护接口、通过Xmodem协议进行软件升级、支持空中软件升级、自诊断与告警输出、抗干扰设计适合电磁环境恶劣的应用需求、极好的低温和高温工作性能(-30～+70 ℃)。
前置机是整个系统的核心部件，它可以采用两种方式来完成数据和终端管理信息的采集过程：轮询方式和终端主动上报方式。
基本功能：解析中心站数据采集指令以采集所辖区内的无线终端传来的数据；解析客户端发送来的终端采集信息或终端配置信息；通知终端完成信息的采集或参数的配置；控制前置机与终端之间、前置机与客户端之间的通信过程；将用户数据发给客户端进行处理；将终端信息发给客户端进行管理。
扩展功能：前置机IP地址和端口的配置。
客户端基本功能：终端配置管理。包括以下几个方面的任务：对无线终端进行监视，自动发现终端的接入与退出；对终端的合法性进行认证；以导航栏的方式给出终端的具体分布情况；支持终端的手动添加、删除、修改；终端与前置机采集设备之间的对应关系配置。
终端数据的采集与分析：终端管理数据的采集与更改，以便配置更适合的运行参数；终端实时数据监测，实时监视终端运行状况；终端历史数据的采集与分析，以便生成报表、图形等供用户进行分析；客户端可以以多种方式（定时、手动、分时、分段等）灵活的对终端数据进行采集。
终端故障管理：客户端能够及时发现监控终端发生的故障，经过滤和分析后确定故障的根源和性质；以终端颜色变化、系统消息、告警铃声等及时发出告警信息；向系统管理员提供故障信息，以帮助生产现场终端维护人员快速排除故障。
GPRS数据传输终端费用由移动公司按发送和接收流量进行收费，对于不采用包月付费的用户，我们采用了电话和短信激活工作方式，以保证GPRS数据传输终端只在用户通信时上线，以便产生最小的数据流量，用户还要估算出大致的通信费用，及时查询通信费用使用情况，以通知管理员及时充值。另外，对于前置机采用ADSL等无固定IP的接入方式时，必须确定前置机和IP绑定软件已经打开，保证通信的正常进行。
扩展功能：数据存储采用SQL2000大型数据库，通过与MIS系统、调度自动化、配网自动化系统、地理信息系统的数据共享，可使采集的配电变压器信息得到二次利用。
4 结束语
本文主要阐述了通用无线分组业务(GPRS)技术在配电在线监测系统中的应用，展现出了它的灵活性、实用性，对于不同的现场因地制宜配置最合适的方案，建立一个快速、稳定、经济的实时监测系统，从根本意义上提高了系统监测的管理水平，有效降低系统的运行维护费用。本系统已在江苏省电力公司滨海县供电公司成功使用，运行良好。
