1　問題的提出
　　
　　隨著城市電網(wǎng)的快速發(fā)展，自然而然的面臨兩個(gè)方面的問題，其一：配電網(wǎng)的自動(dòng)化水平，涉及到故障的檢測、故障的隔離、轉(zhuǎn)移供電等。其二：用電的管理水平，涉及到用電量的計(jì)費(fèi)等。這兩個(gè)方面都涉及到通訊問題，通信經(jīng)常成為這類系統(tǒng)的瓶頸，總是存在著可靠性與經(jīng)濟(jì)性兩者不可調(diào)和的矛盾。隨著GSM和GPRS的發(fā)展，使得配電網(wǎng)的通訊問題有了新的契機(jī)，本文提出利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，并介紹GPRS的通信技術(shù)以及基于GPRS技術(shù)的智能配電通訊設(shè)備和它們在故障定位、配變監(jiān)測及抄表系統(tǒng)上的應(yīng)用。
　　
2　GPRS技術(shù)簡介
　　
　　 2.1　GPRS的定義
　　
　　 GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service，中文含義為通用分組無線服務(wù)，它是利用"包交換"（Packet－Switched）的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式。所謂的包交換就是將Date封裝成許多獨(dú)立的封包，再將這些封包一個(gè)一個(gè)傳送出去，形式上有點(diǎn)類似寄包裹，采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬，而且可以以傳輸?shù)馁Y料量計(jì)價(jià)，這對用戶來說是比較合理的計(jì)費(fèi)方式，因?yàn)橄驣nternet這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時(shí)間頻寬是閑置的。此外，在GSM phase 2+的標(biāo)準(zhǔn)里，GPRS可以提供4種不同的編碼方式，這些編碼方式也分別提供不同的錯(cuò)誤保護(hù)（Error Protection）能力。
　　
　　 GPRS是一種新的GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個(gè)用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀中的8個(gè)時(shí)隙都用來傳送數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)164kbps。GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用，也可以被GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用。當(dāng)然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為GPRS專用信道。
　　
　　 2.2　GPRS優(yōu)勢
　　
　　相對原來GSM的撥號(hào)方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS是分組交換技術(shù)。由于使用了"分組"的技術(shù)，用戶上網(wǎng)可以免受斷線的痛苦(情形大概就跟使用了下載軟件Net Ants差不多)。此外，使用GPRS上網(wǎng)的方法與WAP并不同，用WAP上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng)，先"撥號(hào)連接"，而上網(wǎng)后便不能同時(shí)使用該電話線，但GPRS就較為優(yōu)越，下載資料和通話是可以同時(shí)進(jìn)行的。從技術(shù)上來說，聲音的傳送(即通話)繼續(xù)使用GSM，而數(shù)據(jù)的傳送便可使用GPRS，這樣的話，就把移動(dòng)電話的應(yīng)用提升到一個(gè)更高的層次。而且發(fā)展GPRS技術(shù)也十分"經(jīng)濟(jì)"，因?yàn)橹豁氀赜矛F(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來發(fā)展即可。GPRS的用途十分廣泛，包括通過手機(jī)發(fā)送及接收電子郵件，在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽等。
　　
　　而GPRS的最大優(yōu)勢在于：它的數(shù)據(jù)傳輸速度不是WAP所能比擬的。目前的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)的傳輸速度為每秒9.6k字節(jié)，GPRS手機(jī)在今年年初推出時(shí)已達(dá)到56kbps的傳輸速度，到現(xiàn)在更是達(dá)到了115kbps(此速度是常用56kmodem理想速率的兩倍)。除了速度上的優(yōu)勢，GPRS還有"永遠(yuǎn)在線"的特點(diǎn)，即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。
　　
　　 2.3　GPRS網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)
　　
　　 GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中需要增加一些節(jié)點(diǎn)，如GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)）和SGSN（Serving GSN，GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)）。GSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。GSN具有移動(dòng)路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動(dòng)終端和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。GSN可以是一種類似于路由器的獨(dú)立設(shè)備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。
　　
　　 2.4　GPRS的工作原理
　　
　　 GPRS工作時(shí)，是通過路由管理來進(jìn)行尋址和建立數(shù)據(jù)連接的，而GPRS的路由管理表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：移動(dòng)終端發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立；移動(dòng)終端接收數(shù)據(jù)的路由建立；以及移動(dòng)終端處于漫游時(shí)數(shù)據(jù)路由的建立。第一種情況，當(dāng)移動(dòng)終端產(chǎn)生了一個(gè)PDU（分組數(shù)據(jù)單元），這個(gè)PDU經(jīng)過SNDC層處理，稱為SNDC數(shù)據(jù)單元。然后經(jīng)過LLC層處理為LLC層通過空中接口送到GSM網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)終端所處的SGSN。第二種情況，一個(gè)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移動(dòng)終端時(shí)，首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和GGSN之間的路由。數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)單元（如PSPDN中的PDU），通過建立好的路由把數(shù)據(jù)單元PDU送給GGSN。而GGSN再把PDU送給移動(dòng)終端所在的SGSN上，SGSN把PDU封裝成SNDC數(shù)據(jù)單元，再經(jīng)過LLC層處理為LLC幀單元，最終通過空中接口送給移動(dòng)終端。第三種情況是一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個(gè)正在漫游的移動(dòng)用戶。這種情況下的數(shù)據(jù)傳送必須要經(jīng)過歸屬地的GGSN，然后送到移動(dòng)用戶A。
　　
　　 2.5　GPRS應(yīng)用
　　
　　 GPRS是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，GPRS可以提供一系列交互式業(yè)務(wù)：點(diǎn)對點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)－該業(yè)務(wù)是為兩個(gè)用戶或者多個(gè)用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。
　　
　　單點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)－該業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請求者的要求，把單一信息傳送給多個(gè)用戶。該業(yè)務(wù)又可以分為點(diǎn)對多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)和IP多點(diǎn)傳播業(yè)務(wù)。點(diǎn)對點(diǎn)無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)－該業(yè)務(wù)中的各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此互相獨(dú)立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認(rèn)保護(hù)，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。
　　
　　 2.6　GPRS與WAP
　　
　　 WAP是無線Internet的標(biāo)準(zhǔn)，由多家大廠商合作開發(fā)，它定義了一個(gè)分層的、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，為無線Internet提供了全面的解決方案。WAP協(xié)議開發(fā)的原則之一是要獨(dú)立于空中接口，所謂獨(dú)立于空中接口是指WAP應(yīng)用能夠運(yùn)行于各種無線承載網(wǎng)絡(luò)之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS、SMS等等。
　　
　　 GPRS對應(yīng)于GSM中的9.6kbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，與之不同的是GPRS是通過分組交換來實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸，換句話說，GPRS是對GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的改進(jìn),是在GSM中實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侄巍?
　　
　　可見，WAP是高層應(yīng)用，而GPRS是底層傳輸。可以引用著名的郵遞信件的例子來說明WAP與GPRS的關(guān)系：如果說WAP是平信或賀卡或明信片，那么GPRS和GSM的CSD（9.6kbps電路交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）就是運(yùn)送信件的交通工具，只不過后者是汽車，前者則是飛機(jī)罷了。
　　
3　GPRS在故障定位、配變監(jiān)測和抄表系統(tǒng)中應(yīng)用
　　
　　 3.1　故障定位
　　
　　配電網(wǎng)中使用大量的故障指示器，用來檢測故障位置定位故障點(diǎn)。它簡單可靠，在檢測到故障時(shí)通過翻牌或輸出節(jié)點(diǎn)的形式指示故障。GPRS通信設(shè)備設(shè)有3路開關(guān)量輸入，可采集本條線路的故障指示器的開關(guān)量輸出狀態(tài)。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，故障指示器動(dòng)作，GPRS通訊設(shè)備把故障信息通過INTERNET傳輸至前控制中心，監(jiān)控中心在接收到這些動(dòng)作信息后，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算分析，與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以直接顯示出故障點(diǎn)地理位置信息。
　　
　　 3.2　配變監(jiān)測
　　
　　在配電網(wǎng)上的變壓器上都裝有配變監(jiān)測儀－TTU，它的主要功能有對配變的工況的數(shù)據(jù)采集、對線路的自動(dòng)無功補(bǔ)償?shù)取TU的無功補(bǔ)償功能在就地可實(shí)現(xiàn)，無需網(wǎng)絡(luò)通訊的支持，但是配變的運(yùn)行數(shù)據(jù)過去一般采用RS485等通訊方式傳輸，可靠性差，距離短，受地理環(huán)境的因素影響較大。
　　
　　 3.3　電能計(jì)量
　　
　　電能計(jì)量是現(xiàn)代電力營銷系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而傳統(tǒng)的電量結(jié)算是依靠人工定期到現(xiàn)場抄取數(shù)據(jù)，在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和應(yīng)用性等方面都存在諸多不足之處。利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電能量測量技術(shù)結(jié)合在一起，便能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映電量使用（即銷售情況）。通過GPRS無線局域網(wǎng)專網(wǎng)，為用電管理提供實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性高的數(shù)據(jù)和事件記錄，可實(shí)現(xiàn)多塊表同時(shí)凍結(jié)抄表功能。該系統(tǒng)具有設(shè)備參數(shù)遠(yuǎn)程回讀功能，如回讀參數(shù)和后臺(tái)系統(tǒng)保存的設(shè)置參數(shù)對比，異常報(bào)警，可以發(fā)現(xiàn)非法修改電能表參數(shù)行竊的非法行為。具有失壓、斷流、錯(cuò)誤接線報(bào)警、顯示、記錄并主動(dòng)上傳功能，方便管理人員在公司本部就可以發(fā)現(xiàn)用戶異常，為反竊電提供了一種先進(jìn)的、有效的高技術(shù)檢測手段。根據(jù)實(shí)時(shí)抄收10kV線路總表和分表的數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析線路電量平衡情況，為線損考核提供準(zhǔn)確的依據(jù)，達(dá)到大面積降低線損目的。當(dāng)用戶電能表所測量的電壓和負(fù)荷超出一定范圍時(shí)，電表報(bào)警遠(yuǎn)傳給系統(tǒng)并可以通過智能化分析功能的系統(tǒng)軟件，對用戶負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測控制。