基于GPRS的远程电力计量监测系统的研究

基于GPRS的远程电力计量监测系统的研究

戴文敏

（国电科学技术研究院江苏南京210023）

摘要：电力与国民经济息息相关，电力系统的整体安全也是电力企业的重要部分，以往电力企业只是使用定期检验的方式来维修、检查系统，不能及时发现系统故障和隐患，会出现一定问题，由于不断发展大容量、高电压的系统，怎样保障系统安全成为重要问题，监测电力设备运行状态就变的十分重要，文章主要分析了GPRS技术的远程电力监测系统。

关键词：GPRS，电力计量，监测系统

引言

前几年，我国供电系统中10kV以下的电网主要在城市中，分布形式错综复杂，而且数量庞大，给管理带来非常大的困难。供电系统多采用电讯系统中使用的光缆通讯、局部通讯、电力载波通讯等手段，而这些通讯手段都有一定的局限性，不能形成真正的实时监测网络。随着现代科技的发展，特别是移动电讯技术的日新月异，中国移动公司开发的GPRS技术为实时网络监测提供了强有力的技术支持。GPRS（GeneralPackageRadioService），中文名称为通用分组无线业务，它可以让用户能够在端到端分组的传送模式下实现数据的发送和接受，虽然用户与网络一直处于连接状态，但是只有当用户需要使用数据时才会占用无线通道，而不需要传输数据时不会占用任何的无线通道，这样可以节省网络资源，提高网络利用率。由于GPRS网络系统具有链路建立时间短、传输效率高、成本低等优点，因此电网企业10kV以下的系统多应用GPRS建立了集供电、收费、质量管理自动化的平台，而且还可以为用户的使用电量情况提供可靠有效的分析与预测数据，方便供电企业形成科学的决策方案。

1GPRS技术

GPRS技术主要就是用来增强数据速率和捆绑信道的，以便达到高速接入的目的，现阶段，在设计GPRS的时候，能够在八个信道或者一个载频中进行捆绑，使每个信道传输率都达到14.4kbps，所以，GPRS技术具备的最大速率就是115.2kbps，这种技术可以保证一个用户使用众多通道，多个用户使用一个通道，在实际接收或者不发送信息数据的时候，仅仅只是占据比较小的资源，因此，可以最大限度降低建立用户的时间，甚至可以做到永久在线，GPRS的计算方式是数据传输量为基础，不是依据连接施加，保证可以尽可能降低成本。GPRS技术具有一定优势，包括接入时间短、传输速率高、资源利用高、可以支持X2.5协议和IP协议，可以提供相应的在线功能，可以方便与用户合理连接在线状态和连线状态，保证使得服务器变得更加快速和简单[1]。

2基于GPRS技术的远程电力监测系统

2.1总体设计GPRS通讯系统

设计远程电力监测系统的过程中，需要依据实际抄收数据流量大、布局分散、设备多等特点，适当融入GPRS技术，基本设计思路就是，利用GPRS网把GPRS终端接入到虚拟专用网VPN中，然后合理设置APN服务器，以此来连接客户端通讯服务和APN服务器的通讯协议，以便于达到交换客户端和终端的目的。设计上述系统主要关键就是建立抄表站系统通讯模块以及采集终端GPRS模块的通道，主要连接虚拟专用网VPN的就是一台专用VPN服务器，GPRS模块和主站模块可以直接连接上述专用服务器，利用VPN服务器来有效连接终端和主站。

GPRS技术的远程电力在线监测系统基本结构就是负责发送和接受客户端数据和采集端数据的就是GPRS通讯模块，可以动态合理分配相应IP地质，为其提供多个或者一个RS232接口。在正常运行情况下，GPRS通讯模块会主动发出连接中心服务器的申请，以此建立相应的Socket连接。此外，GPRS通讯模块还可以动态检测相关通道，如果检测过程中遭遇问题，会自动切断连接，并且可以重新发出连接申请，以此来保证可以顺利通讯。客户端主要就是用来面向管理电能表客户，在客户服务器给专用VPN发出连接申请以后，服务器也会建立相应的Socket连接。利用虚拟连接，客户端后台可以与GPRS通讯系统交换数据信息，及时处理读取的信息。并且客户端服务器也同样具备自动检测通道的能力。利用点对点的方式，客户端服务器可以单独连接通信，也可以合理进行一点对多点方式检测。VPN服务器主要就是用来存储和转发客户端前置机以及GPRS设备交换信息，以此可以建立两者之间的实时通讯。

因为主要应用的就是移动公司的专用VPN网，所以，会适当阻挡一部分非法入侵用户，保证数据和系统整体安全性，利用IP/TCP协议来传输数据，TCP协议主要就是连接内部控制传输层协议的，具有比较严格的内部纠错和校验机制，因此拥有相对比较高可靠性。

3.系统原理

电力计量监测系统主要由各个地区的电力监测下位机和中心上位机构成的分布式监测系统。前者主要包括多功能电能表、电压/电流互感器、GPRS采集器以及专业的电源块等几部分。当用户使用电量时，互感器能将用户使用的电量输入到电能表中，从而能准确计量用户消耗的电量。GPRS采集器将收集到的电量数据转换成特定的格式后输送到数据监测中心。后者主要是数据监测中心，其服务器拥有不变的IP地址，并使用专用的DDN线与GPRS连接，这样可以方便监测系统扩充容量，以便适应越来越多的电力用户。下位机在向数据监测中心发送数据的同时，也要接收数据中心发送过来的各种命令，达到实时监测的目的。

4.硬件设计和软件实现

因为目前市场上该模块较贵，所以本系统采用采集汇总器和电表以RS485手段通讯，它的配置主要包括两个：1.居民电量采集系统：一般来说居民比较集中，消耗的电量不多，所以从成本上来考虑，将居民单相电子式电表通过RS485接口连接到数据采集汇总器中，然后连接到GPRS网络中；2.企业用户：他们的电表多采用三相多功能电表，通过RS485接口与采集汇总器连接。

软件部分有：1.采集汇总器的软件主要使用C++开发，需要控制的部分有GPRS通信，数据的采集和整个系统的通讯。GPRS网络采用自动拨号上网模式，也就是说一旦出现掉线情况，软件会自动重拨并连接网络，一般按照数据流量来计算费用。数据采集主要是由采集汇总器与电表接口进行数据通信，读取电表中的电量数据并汇总保存，然后转换格式后发送给监测中心。2.监测中心管理软件主要是将采集到的数据保存、建立对应关系、计算和提供访问服务等，简而言之，就是对数据库作统一处理。该软件在使用过程中，不能更改原始数据库中的数据，以防丢失历史数据；在原始数据库的基础上建立派生库，并可以对派生库中的数据进行编辑，以求得到需要的数据；数据库统计后的结果应当另外存放，以方便查阅和备份。3.通信协议一般有建立在TCP/IP协议的基础上的控制协议和监测协议。4.系统的安全和稳定性必须得到强有力地保障，如数据加密，防火墙的有效设置、访问权限设置等都有利于保护系统。

结束语

在电力远程在线检监测系统中应用GPRS技术，可以达到网络化管理计量仪表的目的，促使远程监测和抄录数数据简单的好像浏览网页，并且具备比较强的实时性，这种方式建立在线监测系统，可以快捷、准确、安全的传输数据，可以有效提高管理水平，以便于最大限度降低成本，还可以起到保证电能质量、优化用电控制以及防窃电检测的作用。

参考文献：

[1]王昕.基于GPRS技术的远程电力在线监测系统[J].云南电力技术，2010，（6）.

[2]肖闽进.基于GPRS的配电监控系统设计与实现.常州工学院学报，2004（6）：32-35

[3]刘小波.基于GPRS的分布式配电网络远程监控系统.高压电器，2005（5）：40-42

[4]张忠会，欧峻彰，等.基于GPRS的一种新型电力系统在线检测系统的设计[J].电力系统保护与控制，2010，（9）.