電力負荷管理系統是供電企業全面地掌握各用電客戶用電信息的數據支持系統，具有電力負荷實施監控、遠程抄表、電能質量監測、線損分析、無功補償管理等功能，由主站計算機系統和遠方數據采集監控終端組成。數據采集監控終端與遠方客戶電能表安裝在一起，利用光纖通訊、無線通訊和電力載波構成通訊網絡，實現數據互傳，我們把主站系統與監控終端構成的通訊叫做系統級通訊。目前采用的通訊方式受投資、維護、地理環境等因素的制約，通訊效果并不理想，而且運行費用較高。GSM和GPSR無線數據通訊網絡的興起，為電力負荷管理系統提供了新一代的通訊手段，特別是GPRS無線數據通訊方式不用自行組網，具有覆蓋面廣、通訊可靠、通訊費用低廉、免維護等特點，非常適合于點多面廣的電力負荷管理系統的系統級通訊。

　　一、 GPRS通訊過程描述

　　1、系統服務器撥號連接到Intermet網絡;

　　2、系統服務器管理了所有遠方客戶終端的電SIM卡電話號碼，向所有的電話號碼發短消息，把自己的IP地址通知給遠方客戶終端;

　　注：如果系統服務器具有固定IP地址，省去1、2項。

　　3、系統服務器等待遠方客戶終端的TCP/IP連接;

　　4、遠方客戶終端登錄到GPRS網絡，和已知IP地址的計算機建立TCP/IP網絡連接;

　　5、遠方客戶終端和主站計算機系統進行身份驗證;

　　6、主站計算機系統根據需要向遠方客戶終端請求數據，或者發控制命令;

　　7、重復5和6。

　　二、電力負荷管理終端對通信網絡的幾個基本要求

　　1、 信號覆蓋率——電力設備布點分散、量大面廣，通信網絡必須能夠基本覆蓋整個地區，這是衡量通信方案是否成功的關鍵因素。

　　2、 通信實時性——電力監控系統要求數據能夠進行實時的信息交互傳送。

　　3、 數據安全性——通信網絡必須能夠保證系統的數據和控制信息在網絡傳輸中的安全性，不會受到來意的攻擊而導致數據傳輸不能順利進行，或產生丟包現象，甚至數據被惡意篡改，以及人為惡意操作，造成停電破壞等事故的發生。

　　4、 運行費用——信息采集所提供的通訊方式運行費用是系統組網的一個關鍵問題，尤其對公用配電變壓器這樣的電網低端設備，考慮運行費用有兩點建議：

　　按信息需求采集數據，數據并不一定代表信息，只要能反應目前我們電力系統配電變壓器運行情況的數據就足夠，不麻木的追求監測數據量。

　　進行數據壓縮，在技術上提高信道利用率。

　　5、技術的前瞻性——通訊技術的發展很快，我們所選用的通訊技術本身及其通訊網絡必須保證未來5---10年不被淘汰，或者在技術層面上能平穩生級，這一點必須得到系統服務商(移動和聯通)的承諾，單純從技術層面上比較難以做出判斷。

　　通訊組網是電力負荷管理系統中一個非常復雜的問題，按新聯電子在目前國內所建立的系統經驗，建議按各地區的具體條件(無線網覆蓋率、公網的實際運行費用等)綜合考慮，或采用混合組網模式。

　　三、幾種電力負荷管理系統通訊組網技術的比較和工程應用

　　1、傳統無線工程應用

　　傳統的無線組網方式在濟寧供電公司已實用多年，目前已建成覆蓋了濟寧供電區電力負荷的大部分地區。使用無線專用頻點，同時干擾很小，通訊速度快(能采用1200bps或2400bps的通訊速率)，實時性強等特點。同時還是一種一次投資永久使用的資源，不要運行費用。建成的無線通訊網絡，是一種適用于電力負荷管理系統的專用網絡，有著其他通訊網絡無可比擬的快速性能。

　　2、短消息工程運用

　　目前利用GSM系統進行數據傳輸有三種模式：短消息(SMS)、數據業務、GPRS.利用短消息實現電力負荷在工程實際應用中組網方式如下：

　　短消息是GSM系統提供給用戶的一種有別于語音傳輸的通訊業務，通過GSM網絡傳輸的有限長度的文本信息。GSM中唯一不要求建立端-端業務路徑的業務就是短消息，即使移動臺已處于完全電路通信情況下仍可進行短消息傳輸。

　　短消息通訊僅限于一個消息，換言之，一個消息的傳輸就構成了一次通信。因此，業務是非對稱的，一般認為移動起始短消息傳輸與移動終接短報文傳輸是兩回事。這并不阻礙實時對話，但系統認為不同的消息彼此獨立，消息的傳輸總是由處于GSM外部的短消息服務中心(SMSC)進行中繼，消息有目的地或起源地單只與用戶和SMSC有關，而與其他GSM]基礎設施無關。

　　短消息業務主要包括點到點短消息業務與小區廣播短消息業務。點到點短消息業務即通過MO(MS 發起短消息業務)和MT(MS終止短消息業務將一條短消息從一個實體發送到指定目的地地址的業務。編碼后單條短消息長度為140個字節，可以承載160個英文字符或70個漢字。小區廣播短消息業務即通過基站(BSC)向指定區域中所有短消息用戶發送短消息的業務。編碼后每頁長度為82個字節，最大頁數為 15頁。

　　GSM短消息電力負荷系統中數據的傳輸模式有兩種：

　　1)對電力負荷管理終端進行數據召測。

　　2)終端數據主動上傳。

　　短消息在終端側的連接方式相同，在主站側的連接方案有兩種：

　　方案一：是通過短消息通信方式，在主站設置一個或若干個GSM中心主臺(GSM短消息模塊)，與終端的手機通信模塊直接“點對點”通信，這種方式適用于終端數量較少的場所，可減少主站的設備投資。

　　方案二：從短消息服務中心建立專線連接(DDN),短消息通過專線發送到服務中心，服務中心再轉發到終端中，終端側的數據先發到短消息服務中心，再通過專線傳到電力負荷主站上。該方式可以解決主站側多個終端設備上報造成的信道容量問題。目前中國移動和聯通可以提供接口協議(移動CMPP/聯通SGIP)，同時減少了傳輸的時延，適用于電力負荷終端數量較大的場合。但是，這種方式需要申請數據專線的連接并承擔一定的運行費用，一般為4000—5000元/月，各地不一定相同，可以與系統服務商協商解決。

　　短消息業務在電力負荷系統中的應用存在著以下缺點：

　　1) 實時性差，不適用于作對時，控制等實時性要求很高的功能。

　　數據傳輸長度受到限制，每條短消息的長度最多為140個字節，這樣也不利于大量數據的傳輸。

　　2) 對于短消息業務還不適用于電力負荷管理系統的分組與群發功能。

　　3、GPRS工程應用

　　1) 由于GPRS網絡可以為GSM手機提供移動分組數據業務，比較適用于部分電力數據業務,比較適合于部分電力數據采集、監控系統的需要，但由于GPRS網絡本身的建設目的是為GMS手機用戶提供快速、廉價的WAP接入手段，同時為部分需要移動上網的用戶提供Internet接入，這就造成目前的GPRS網絡的服務、配置等不完全適應數據采集與監控系統的需要。

　　2) 降低降低通信費用的方法：

　　根據理論計算，一個終端一個月的通信費用應在10元以下，而實際使用時發現形個終端一個月的通信費用在150元左右。通過對移動公司帳單的分析，發現通信費用由以下幾個部分組成：

　　終端和主站實際的數據通信費用;

　　a) 終端撥號上網的費用;

　　b) 終端撥號上網后和主站系統建立TCP/IP連接的費用;

　　c) 數據通信時TCP/IP的打包(協議層)費用;

　　d) 終端和主站心跳報文通信費用。

　　終端和主站實際的數據通信費用為有效的費用，該部分費用只占總費用的5%不到。針對這一情況，用電現場服務技術支持系統采用短消息加TCP/IP組合的通信方案。

　　a ) 終端和主站的TCP/IP連接在平時是斷開的;

　　終端在每天的固定時間(該時間可以設定)主動和主站建立一次TCP/IP網絡連接，向主站傳送每日抄表數據以及其他類數據;

　　b ) 當終端有告警信息需要向主站傳送時，也由終端發起主動和主站建立一次TCP/IP連接，向主站傳送告警信息;

　　c ) 主站需要向終端召喚數據時，由主站用短消息命令啟動終端和主站的TCP/IP連接，終端收到短消息命令后立即啟動終端和主站的TCP/IP連接。通過短消息命令，雖然TCP/IP網絡連接連路不保證永遠連接，但實時數據召喚功能、實時控制功能均能正常使用。

　　本方案，每個終端一個月的通信費用大約為6到8元，一年的費用可以控制在100元以內。

　　總之，選用工業級的GPRS通訊模塊，充分利用覆蓋面廣，運行可靠、費用低廉的GPRS公用無線網絡，實現GPRS無線數據通訊功能進行數據傳輸，達到電力負荷管理的通訊要求，做到GPRS在電力數據采集的實用化。