GPRS（GeneralPacket Radio Service）是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，采用的是基于GSM系統(tǒng)的無線高速數(shù)據(jù)分組傳輸技術(shù)，目前理論傳輸速率為115 kbps。GPRS業(yè)務(wù)于2002年7月開始在國內(nèi)移動通信業(yè)推出，第一期工程在全國東部16個省的25個城市開通并進入試商用。試商用的GPRS系統(tǒng)能夠提供傳輸速率為30～50 kbps的分組業(yè)務(wù)。GPRS的出現(xiàn)，很大程度是為多媒體、互聯(lián)網(wǎng)通信服務(wù)，將從根本上改變原有的GSM的基于話音服務(wù)。 　　 　　配電變壓器是將電能直接分配給低壓用戶的電力設(shè)備，其運行數(shù)據(jù)是整個配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要組成部分。因此，對其運行參數(shù)與狀態(tài)進行監(jiān)測是必要的。本文討論利用北京鼎升力創(chuàng)公司生產(chǎn)的GRPS DTU作為通信手段，建立配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)。 　　 　　在配電變壓器監(jiān)控系統(tǒng)的通信中，可以采用數(shù)傳電臺、GSM短消息、光纖接入等方式。數(shù)傳電臺的優(yōu)勢是除了每年的頻點費以外，平時運行無需額外費用；缺點是可靠性、實時性較差，無法主動上報。GSM短消息方式可以實現(xiàn)主動上報；缺點是按條收費，運行費用高，而且在節(jié)假日短消息中心服務(wù)器繁忙時延時相當(dāng)長。光纖通信穩(wěn)定可靠，但是成本投入大。而GPRS通信則避免了以上問題。 　　 2　體系結(jié)構(gòu) 　　 　　GPRS基本原理是，當(dāng)用戶上傳或下載互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)不是利用當(dāng)時承載服務(wù)所采用的電路連接，而是利用分組將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳送，達到多用戶間對網(wǎng)絡(luò)資源的共享，同時網(wǎng)絡(luò)運營機構(gòu)還可以最大限度地使用現(xiàn)有GSM設(shè)備，避免了GSM設(shè)備投資的浪費。另外，數(shù)據(jù)傳送使用GPRS，而語音傳送使用GSM，使下載資料和通話可以同時進行。為此，它不但可以為GPRS用戶提供GSM移動電話通信的所有功能，更為突出的是為GPRS用戶提供了一種更快捷，更方便，更便宜，更持久的移動上網(wǎng)方式。GPRS目前被認為是移動通信從第二代向第三代過渡的重要一環(huán)。 　　 　　配電變壓器綜合管理系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)是建立一個安全可靠，能提供各種高級服務(wù)，并有為應(yīng)用程序的執(zhí)行和實施提供較強功能的開放式平臺和運行在該平臺的多個相對獨立的應(yīng)用子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，成為一個符合配電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理要求的，分布式，開放式，模塊化，可擴充的配電變壓器綜合管理系統(tǒng)?；A(chǔ)平臺除提供基本的硬件技術(shù)和操作系統(tǒng)內(nèi)核外，還提供諸如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、信息傳遞、人機界面、實時環(huán)境應(yīng)用程序等基礎(chǔ)服務(wù)?；诨A(chǔ)平臺之上的各應(yīng)用子系統(tǒng)包括：配電變壓器管理，線損管理，自動抄表，VQC功能，諧波數(shù)據(jù)，購電量管理，數(shù)據(jù)查詢，自動報表，圖表和與其他系統(tǒng)的接口等。這些子系統(tǒng)之間在開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（OSA）基礎(chǔ)上實現(xiàn)有機的橫向和縱向集成，形成一個完整的配電變壓器綜合管理信息系統(tǒng)。 　　 　　GPRS配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)分為四個部分，分別是主站、前置機、GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換器、監(jiān)測終端設(shè)備。主站主要完成人機交互工作；前置機主要負責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路建立和數(shù)據(jù)收發(fā)的透明中轉(zhuǎn)；GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換器完成信息的上送與下發(fā)；監(jiān)測終端設(shè)備主要完成數(shù)字量與模擬量的采集。主站和前置機是點對點連接，前置機和GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換器是點對多連接。通訊方式上，GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換器和前置機采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通訊，人機界面和服務(wù)器采用Internet網(wǎng)絡(luò)通訊。 　　 　　GPRS網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路上相當(dāng)于無線IP網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)上兩臺主機要實現(xiàn)直接通訊（不通過中轉(zhuǎn)）的必要條件是至少有一臺主機IP地址具有固定性和唯一性。由于GPRS通訊模塊啟動接入網(wǎng)絡(luò)時所獲得的是一個隨機的IP地址，即每次啟動獲得的IP地址不同，同時如果將前置機和主站都安裝在具有代理服務(wù)器的局域網(wǎng)內(nèi)，該網(wǎng)絡(luò)地址不唯一而且對外不可見，這種情況將無法進行基于連接的網(wǎng)絡(luò)通訊。因此必須將前置機從局域網(wǎng)中獨立出來，安裝在一個具有固定IP的機器上，成為一個提供網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)收發(fā)的中轉(zhuǎn)服務(wù)器。 　　　前置機負責(zé)維護聯(lián)入的每個終端的IP地址和RTU號，當(dāng)主站向某個終端提出數(shù)據(jù)請求時，服務(wù)器根據(jù)RTU號找到對應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端，終端響應(yīng)后再將數(shù)據(jù)發(fā)給前置機，前置機確認該數(shù)據(jù)來源于終端后，將數(shù)據(jù)發(fā)給主站，即完成了一個應(yīng)答式的通訊流程。 3　監(jiān)控終端 　　　該監(jiān)測系統(tǒng)在應(yīng)用中可以采用由北京鼎升力創(chuàng)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的R-8205綜合電量采集儀表進行各種電參數(shù)的采集。該儀表已廣泛應(yīng)用于低壓配電線路中進行多種電氣參數(shù)的測量和記錄，并可作為無功補償裝置的投切控制器使用。其主要功能有： 　　 　?。?）測量功能 　　 　?、贉y量三相電流、電壓、有功功率、有功電量、無功功率、功率因數(shù)； 　　 　　②測量三相總諧波電流畸變率； 　　 　?、蹨y量電壓合格率。 　　 　?。?）數(shù)據(jù)記錄和存貯功能 　　 　?、儆涗浐痛尜A每日三相電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)； 　　 　?、谟涗浐痛尜A每日三相電流、電壓的最大值和最小值及對應(yīng)的發(fā)生時刻； 　　 　 ③記錄和存貯每日三相電量； 　　 　?、苡涗浐痛尜A每日三相無功補償電容器組投入補償時間（單位：分鐘）； 　 　?、萦涗浐痛尜A的每日各類數(shù)據(jù)保留周期可分為45天，75天，120天。越限時，數(shù)據(jù)自動循環(huán)刷新； 　　 　?、抻涗浐痛尜A停電事件記錄。 　　 　　（3）設(shè)置、查詢及顯示功能 　　 　　?、僦С謨煞N參數(shù)設(shè)定形式：一種為抄表機設(shè)定，一種為面板直接設(shè)定； 　　 　　?、诿姘鍏?shù)設(shè)定內(nèi)容包括：CT變比，起用時間（年、月、日、時、分），預(yù)置電容器組投切的無功上、下限，投切裝置的手動、自動切換，電壓門限。 　　 4　協(xié)議轉(zhuǎn)換器 　　 　　　　GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)控制主站與終端子站的通訊。圖2為GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換器構(gòu)成圖。三個通信端口分別為：第一個RS232口是信號接入口，直接接終端設(shè)備；第2個RS232口接GPRS模塊；第三個RS232口為調(diào)試端口，與計算機連接進行調(diào)試。3個RS232口的波特率可自行設(shè)置。 　　GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換器可通過編程設(shè)置其工作方式。主要實現(xiàn)兩種工作方式： 　　 　　（1）透明轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明轉(zhuǎn)發(fā)，將RS232口收到的數(shù)據(jù)直接通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送； 　　 　?。?）IEC 870－5－101規(guī)約的轉(zhuǎn)發(fā)　發(fā)送端將RS232口傳來的數(shù)據(jù)依據(jù)101規(guī)約的格式進行解釋和校驗，假如不是101規(guī)約格式，則不再發(fā)送。 　　 　　該轉(zhuǎn)換器主程序運行在一個嵌入式處理器中。程序運行時不斷監(jiān)測兩個串口，如果終端有數(shù)據(jù)，則通過GPRS端透明轉(zhuǎn)發(fā)出去，反之亦然。處理器啟動時自動連接主站服務(wù)器，連接成功后主動上送一條包括本機IP地址和RTU號的報文。程序運行過程還實現(xiàn)了看門狗程序，當(dāng)程序處在不明狀態(tài)時處理器便會重新啟動，程序重新置位。 　　 5　前置機與主站 　　 　　主站系統(tǒng)如圖3。最里面層為操作系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件。第二層為系統(tǒng)支持軟件層，包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、電力系統(tǒng)模型、數(shù)據(jù)采集和傳輸。電力系統(tǒng)模型主要指電力系統(tǒng)設(shè)備對象化及網(wǎng)絡(luò)拓撲；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分運行庫、基礎(chǔ)庫、標(biāo)準(zhǔn)庫和歷史庫四部分；數(shù)據(jù)采集和傳輸就是將各種數(shù)據(jù)從不同的終端根據(jù)各種通訊協(xié)議采集過來，但并不進行處理，再通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)給需要這些數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。第三層為基礎(chǔ)應(yīng)用層，將采集過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過各種處理，通過GUI界面顯示給用戶。第四層為高級應(yīng)用層，它所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)主要是供電力系統(tǒng)進一步管理和決策用。 　　 　　GPRS協(xié)議轉(zhuǎn)換器可通過編程設(shè)置其工作方式。主要實現(xiàn)兩種工作方式： 　　 　　（1）透明轉(zhuǎn)發(fā)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明轉(zhuǎn)發(fā)，將RS232口收到的數(shù)據(jù)直接通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送； 　　 　?。?）IEC 870－5－101規(guī)約的轉(zhuǎn)發(fā)　發(fā)送端將RS232口傳來的數(shù)據(jù)依據(jù)101規(guī)約的格式進行解釋和校驗，假如不是101規(guī)約格式，則不再發(fā)送。 　　 　　該轉(zhuǎn)換器主程序運行在一個嵌入式處理器中。程序運行時不斷監(jiān)測兩個串口，如果終端有數(shù)據(jù)，則通過GPRS端透明轉(zhuǎn)發(fā)出去，反之亦然。處理器啟動時自動連接主站服務(wù)器，連接成功后主動上送一條包括本機IP地址和RTU號的報文。程序運行過程還實現(xiàn)了看門狗程序，當(dāng)程序處在不明狀態(tài)時處理器便會重新啟動，程序重新置位。 　　5　前置機與主站 　　 　　主站系統(tǒng)如圖3。最里面層為操作系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件。第二層為系統(tǒng)支持軟件層，包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、電力系統(tǒng)模型、數(shù)據(jù)采集和傳輸。電力系統(tǒng)模型主要指電力系統(tǒng)設(shè)備對象化及網(wǎng)絡(luò)拓撲；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分運行庫、基礎(chǔ)庫、標(biāo)準(zhǔn)庫和歷史庫四部分；數(shù)據(jù)采集和傳輸就是將各種數(shù)據(jù)從不同的終端根據(jù)各種通訊協(xié)議采集過來，但并不進行處理，再通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)給需要這些數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。第三層為基礎(chǔ)應(yīng)用層，將采集過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過各種處理，通過GUI界面顯示給用戶。第四層為高級應(yīng)用層，它所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)主要是供電力系統(tǒng)進一步管理和決策用。