GPRS虚线通信在配电二次设备中的应用.ppt

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1、经纬电气经纬电气GPRS虚线通信在配电二次设备中的应用 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望经纬电气经纬电气光纤光纤通信通信载波载波通信通信uu光以太网交换机等光光以太网交换机等光ModemModem，各厂家设备不兼，各厂家设备不兼容容uu光通信设备一般不明确光通信设备一般不明确启动功耗和动态功耗，启动功耗和动态功耗，可能导致通信时断时续可能导致通信时断时续uu无源光网络无源光网络EPONEPON设备，设备，缺乏工程应用经验缺乏工程应用经验uu城市建设没

2、有预留专用城市建设没有预留专用通信管道时，光纤通信通信管道时，光纤通信存在建设周期长、建设存在建设周期长、建设费用高的问题，据测算费用高的问题，据测算建设费用高达建设费用高达912912万元万元/点点uu包括包括GPRS/3GGPRS/3G无线通信、扩频微无线通信、扩频微波、无线数传电台、波、无线数传电台、WiMAXWiMAX和和McWiLLMcWiLL专网等长距离无线技术，专网等长距离无线技术，也包括也包括ZigBeeZigBee、WiFiWiFi等短距离等短距离无线技术无线技术uuGPRSGPRS无线通信受现场信号强度无线通信受现场信号强度影响较大影响较大uuGPRSGPRS设备厂家一般不

3、明确动态设备厂家一般不明确动态功耗，可能导致通信时断时续功耗，可能导致通信时断时续uuGPRSGPRS设备存在设备存在“吃卡吃卡”现象，现象，需工业需工业SIMSIM卡卡uuGPRSGPRS运行费用与数据流量合理运行费用与数据流量合理分配考虑不周到分配考虑不周到uu受供电线路影响较大，受供电线路影响较大，可靠性仍然较低可靠性仍然较低uu载波设备自愈功能不载波设备自愈功能不是很好是很好uu通信速率较慢，大容通信速率较慢，大容量数据传输不适用量数据传输不适用uu通信问题维护困难通信问题维护困难配网自动化系统的通信手段配网自动化系统的通信手段配网自动化系统的通信手段配网自动化系统的通信手段有线方式无

4、线方式1经纬电气经纬电气GPRSGPRS通信通信通信通信光纤通信光纤通信光纤通信光纤通信u适应透明传输，支持任何通信规约u通信路由扩展灵活，具备自愈功能u硬件接口标准，适应性强u信号强度15级以上u电源匹配，区分静态和动态功耗u接口电平匹配，足够负载能力u维护容易，换卡方便u运行费用与数据流量合理分配u应具有多路数据通道，有独立网管通道u各厂家光Modem不兼容，选型注意今后延续载波通信载波通信载波通信载波通信通信设备应用中的问题通信设备应用中的问题通信设备应用中的问题通信设备应用中的问题2经纬电气经纬电气uu支持支持支持支持IEIE浏览器远程访问终端浏览器远程访问终端浏览器远程访问终端浏览器

5、远程访问终端基本信息及高级功能维护基本信息及高级功能维护基本信息及高级功能维护基本信息及高级功能维护uu支持远程参数调试、功能模支持远程参数调试、功能模支持远程参数调试、功能模支持远程参数调试、功能模块组态块组态块组态块组态uu支持终端软插件逻辑组态、支持终端软插件逻辑组态、支持终端软插件逻辑组态、支持终端软插件逻辑组态、程序软件远程升级程序软件远程升级程序软件远程升级程序软件远程升级WEBWEB浏览浏览远程远程调试调试远程远程升级升级发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势远程维护远程维护远程维护远程维护3经纬电气经纬电气uu简易型：一遥简易型：一遥简易型：一遥简易型：一遥+就地分散分布模式自愈就地

6、分散分布模式自愈就地分散分布模式自愈就地分散分布模式自愈uu实用型：二遥实用型：二遥实用型：二遥实用型：二遥+就地分散分布模式自愈就地分散分布模式自愈就地分散分布模式自愈就地分散分布模式自愈uu标准型：三遥标准型：三遥标准型：三遥标准型：三遥+集中调控模式自愈集中调控模式自愈集中调控模式自愈集中调控模式自愈uu集成型：信息交互总线集成型：信息交互总线集成型：信息交互总线集成型：信息交互总线+集中调控自愈集中调控自愈集中调控自愈集中调控自愈uu智能型：分布电源接入智能型：分布电源接入智能型：分布电源接入智能型：分布电源接入+集中调控自愈集中调控自愈集中调控自愈集中调控自愈故障快速定位系统故障快速

7、定位系统配电自动化系统配电自动化系统区域区域主站主站工程建设原则工程建设原则工程建设原则工程建设原则馈线自动化系统馈线自动化系统4经纬电气经纬电气5通信建设方案推荐通信建设方案推荐通信建设方案推荐通信建设方案推荐光纤专网光纤专网光纤专网光纤专网GPRSGPRS公公公公网网网网GPRSGPRS专专专专网网网网EPONEPONAONAON电力载波电力载波电力载波电力载波优先选择无源光网络优先选择无源光网络EPONEPON、有源光网络有源光网络AONAON以太网技术，以太网技术，综合考虑多种通信方式综合考虑多种通信方式原则上采用光纤（原则上采用光纤（EPONEPON、AONAON）通信方式，其它）通

8、信方式，其它专网通信方式可补充专网通信方式可补充骨干通信网骨干通信网骨干通信网骨干通信网接入通信网接入通信网接入通信网接入通信网无线专网宜选择符合国际标无线专网宜选择符合国际标准、支持多厂家的宽带技术准、支持多厂家的宽带技术无线公网宜选择无线公网宜选择GPRSGPRS、CDMACDMA及及3G3G通信技术通信技术电力载波宜选择电缆屏蔽层电力载波宜选择电缆屏蔽层载波等技术载波等技术具备路由迂回能力和高具备路由迂回能力和高生存性能生存性能5经纬电气经纬电气简易型和实用型配套无线通信设备简易型和实用型配套无线通信设备简易型和实用型配套无线通信设备简易型和实用型配套无线通信设备外置安装型嵌入安装型 支

9、持支持UDP、TCP、短信；、短信；设备加电自动上线、掉电自动重拨、线设备加电自动上线、掉电自动重拨、线路自动路自动保持保持 通信通信链链路中路中断数据不丢失断数据不丢失 支持远程维护和升级支持远程维护和升级其他：短距离无线其他：短距离无线-蓝牙，无线串口；蓝牙，无线串口；GSM手机短信手机短信6经纬电气经纬电气GPRSGPRS通信有以下优势：通信有以下优势：通信有以下优势：通信有以下优势：1.传输速率高。传输速率高。GPRS 通信的速率理论值可达到通信的速率理论值可达到171.2 Kbit/s，实际通信速率可，实际通信速率可达几十达几十Kbit/s，比配电自动化系统常用的电力线载波、有线，比

10、配电自动化系统常用的电力线载波、有线MODEM速率高速率高很多。很多。2.GPRS 通信是基于通信是基于TCP/IP 协议的，有利于构建统一的网络软总线平台，从协议的，有利于构建统一的网络软总线平台，从而简化配电自动化系统的网络结构。而简化配电自动化系统的网络结构。3.有成熟的网络，覆盖较好。比较很多其他种类的无线数据网络（例如微波通有成熟的网络，覆盖较好。比较很多其他种类的无线数据网络（例如微波通信、信、CDMA、3G等）而言，等）而言，GPRS网络已经经过运营商多年建设，覆盖率比网络已经经过运营商多年建设，覆盖率比较高，用户无需投资建设全覆盖的无线网络，因而可以节约大量的固定资产较高，用户

11、无需投资建设全覆盖的无线网络，因而可以节约大量的固定资产投资，且施工便利、建设和开通速度快。投资，且施工便利、建设和开通速度快。4.GPRS采用分组交换模式，资源利用率高，计费方式灵活。电路交换模式在采用分组交换模式，资源利用率高，计费方式灵活。电路交换模式在整个连接期间内，用户无论是否传送数据，都将独自占有无线信道；而对于整个连接期间内，用户无论是否传送数据，都将独自占有无线信道；而对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源。分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源。GPRS引入了引入了分组交换的传输模式，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从分组交换的传输

12、模式，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。另外，而提高了资源的利用率。另外，GPRS可以实现基于数据流量、业务类型及可以实现基于数据流量、业务类型及服务质量等级的计费功能，计费方式更加合理，用户使用更加方便。服务质量等级的计费功能，计费方式更加合理，用户使用更加方便。5.防雷击。防雷击。GPRS无线通信终端设备的发射功率非常小，天线非常短，而且无无线通信终端设备的发射功率非常小，天线非常短，而且无需高架，克服了有线传输和无线电台传输容易引雷击破坏设备的缺点。需高架，克服了有线传输和无线电台传输容易引雷击破坏设备的缺点。6.通信链路由专业运营商维护、管理，免除通信

13、链路维护的后顾之忧；用户通信链路由专业运营商维护、管理，免除通信链路维护的后顾之忧；用户（电力公司）只需要按节点、按月支付低廉的流量费用，从而大大节约了运（电力公司）只需要按节点、按月支付低廉的流量费用，从而大大节约了运维管理的成本。维管理的成本。7经纬电气经纬电气GPRSGPRS在配网自动化系统中的组网方案在配网自动化系统中的组网方案在配网自动化系统中的组网方案在配网自动化系统中的组网方案移动运营商提供了普通业务和无线移动运营商提供了普通业务和无线DDN专网业务两种业务模式。专网业务两种业务模式。GPRS普通业务相当普通业务相当于公众网，安全级别不高，不建议在配电网自动化系统中使用；无线于公

14、众网，安全级别不高，不建议在配电网自动化系统中使用；无线DDN专网业专网业务与公众网完全隔离，安全级别较高，可以满足大部分行业的安全要求。务与公众网完全隔离，安全级别较高，可以满足大部分行业的安全要求。8经纬电气经纬电气GPRSGPRS在配网自动化系统中的组网方案在配网自动化系统中的组网方案在配网自动化系统中的组网方案在配网自动化系统中的组网方案配电网自动化终端（RTU、DTU、TTU、FTU等）通过GPRS通信终端连接到移动运营商内部GPRS网络，再通过移动运营商与配电网自动化主站系统之间的有线专线连接到主站系统；GPRS通信终端使用了专用的接入点名称（APN，Access Point Na

15、me）连接到GPRS网络，在通过身份认证后获得无线DDN网络的私有IP地址，与主站系统构成了一个广域的虚拟专用TCP/IP网络，从而提供了配电网自动化终端与主站系统的双向通信链路，可实现实时的远程参数设置、数据采集与分析、远程控制等操作。9经纬电气经纬电气GPRSGPRS通信终端的接入流程及安全性通信终端的接入流程及安全性通信终端的接入流程及安全性通信终端的接入流程及安全性(1)终端发出GPRS登录请求，请求中包括由移动公司为GPRS无线DDN专网系统专门分配的专网APN；(2)SGSN网元根据请求中的APN向DNS服务器发出查询请求，找到与企业服务器平台连接的GGSN网元，并将用户请求通过G

16、TP隧道封装送给GGSN；(3)GGSN网元将用户认证信息（包括手机号码、用户账号、密码等）送至Radius认证服务器进行身份认证；(4)Radius认证服务器校验手机号等认证信息，确认是合法用户发来的请求，向DHCP服务器请求分配用户地址；(5)Radius身份认证通过后，由Radius认证服务器向GGSN网元发送携带用户地址的确认信息；(6)终端从GGSN网元获得确认信息，得到用户地址（私有IP），完成接入流程。10经纬电气经纬电气无线无线无线无线DDNDDN专网的特点专网的特点专网的特点专网的特点 只有经过身份认证（要求有SIM卡，知道APN等信息）的GPRS通信终端才能接入无线DDN专

17、网，且运营商内部网络的设计可保证无线DDN专网与Internet网络完全隔离，运营商与主站系统之间采用的也是安全的专线连接。因此，无线DDN专网是一种较为安全的虚拟专网，它具有以下特点：(1)数据通信不经过Internet网络，通信数据非常安全；(2)数据直接接入网络，经过的网络环节很少，可提高可靠性，降低传输时延；(3)只有通过严格身份认证的授权终端才能访问无线DDN专网内的其它终端和主站系统；(4)Internet网络主机不可访问无线DDN专网内的GPRS通信终端和主站系统，因此，GPRS通信终端不会受到外界攻击，GPRS通信终端非常安全；(5)GPRS通信终端可以访问无线DDN专网内的资

18、源，提高了应用的灵活度。11经纬电气经纬电气 GPRS GPRS通信终端的类型通信终端的类型通信终端的类型通信终端的类型根据接口和功能的不同，在配电网自动化系统中使用的GPRS通信终端大致可分为GPRS数传终端（DTU）和GPRS路由器（Router）两大类，两者的功能和性能差异较大，下表中给出了两者之间的主要区别，下文中还将对两者的软硬件结构进行对比说明。12经纬电气经纬电气GPRS数传终端GPRS路由器数据接口串口（RS232/RS485/RS422）以太网口和串口（RS232/RS485/RS422）通信规约上电后自动接入GPRS无线DDN专网，并通过TCP/UDP协议主动连接到预设的通

19、信服务器地址（IP和端口），转发（同时进行必要的协议转换）配电网自动化终端与通信服务器之间的IEC60870-5-101数据上电后自动接入GPRS无线DDN专网，等待通信服务器连接配电网自动化终端的连接请求，对通信服务器和配电网自动化终端的IEC60870-5-104数据进行路由转发和地址转换（NAT）处理；可同时处理IEC60870-5-101的数据，处理方式同GPRS数传终端。设备功能GPRS无线DDN专网接入；GPRS链路检测与维持；与通信服务器的TCP/UDP连接的检测与维持；串口数据封包解包、协议转换等具备GPRS数传终端的全部功能（包括GPRS无线DDN专网接入、GPRS链路检测与

20、维持等）；同时具备路由转发、防火墙、地址转换、端口映射、网管、远程升级等复杂功能；成本较低较高功耗较低较高应用范围连接具有串行接口的远方监控终端连接具有以太网接口的远方监控终端13经纬电气经纬电气GPRSGPRS通信方式存在的主要问题及分析通信方式存在的主要问题及分析通信方式存在的主要问题及分析通信方式存在的主要问题及分析基站和传输网络的可靠性问题。GPRS无线通信网络的基础措施（基站、传输光缆等）由电信建设和维护，在基站失效、传输线路故障、基站受到人为破坏等情况下可能导致整个基站覆盖范围内的全部配网信息节点通信失败。网络调整影响电力通信业务的问题。电信运营商自身由于设备升级、网络调整、网络规

21、划变化等原因可能引起网络中断，影响电力通信业务。信号屏蔽导致通信失效的问题。学校、政府机关、保密部门等企事业单位有意制定的信号屏蔽等措施可能导致相关区域无法正常运行。特殊区域的信号覆盖问题。部分配网信息节点处于地下室等GPRS信号微弱的区域，出现无法通信或信号不稳定的情况。无线资源拥塞导致的连通率低的问题。由于无线资源受限，在电力专网与公众网共用资源的情况下，有可能在节假日、每天的忙时、大型聚会场合等情况下出现网络拥塞导致通信失败的现象。故障响应速度的问题。故障响应速度上，电信运营商的响应速度可能无法满足电力公司3小时以内解决问题的要求。GPRS通信终端的可靠性问题。GPRS通信终端尚缺乏强制

22、性认证规范，在配网自动化领域的应用时间不长，产品性能、质量参差不齐，在配电网的复杂电磁环境下工作容易受影响。SIM卡的可靠性问题。通过良好的工业设计，GPRS通信终端可以达到电力环境要求的工作温度范围，但普通SIM卡的设计并未考虑工业应用因素，GSM11.11规定的正常的使用环境为-2570摄氏度，实际测试发现温度超过65摄氏度时SIM卡容易产生变形导致接触不良，低温下SIM卡容易工作失效；普通SIM卡的读写次数、使用寿命也较低，在极端条件（高温、高湿、静电、频繁读写等）下容易损坏。14经纬电气经纬电气GPRSGPRS通信方式存在的主要问题及分析通信方式存在的主要问题及分析通信方式存在的主要问

23、题及分析通信方式存在的主要问题及分析网网络络管管理理问问题题：一一个个城城市市内内配配电电网网可可达达到到几几千千至至几几万万信信息息节节点点的的规规模模，如如何何对对如如此此庞庞大大数数量量的的信信息息节节点点进进行行管管理理是是一一大大挑挑战战。目目前前的的配配电电网网主主站站系系统统可可以以提提供供基基本本的的链链路路状状态态报报告告和和统统计计功功能能，但但并并不不具备基本的网管能力。具备基本的网管能力。安全性问题：安全性问题：1.物理层安全：物理层安全：SIM卡管理，通信终端管理，机卡锁定；卡管理，通信终端管理，机卡锁定；2.接入层安全控制：访问密码，防火墙接入层安全控制：访问密码，

24、防火墙3.传输层安全控制：黑客攻击，窃取或篡改数据。传输层安全控制：黑客攻击，窃取或篡改数据。VPN加密，身份认证加密，身份认证4.应用层安全控制：应用层安全控制：报文合法性校验，容错处理，可靠性设计l 流流量量和和资资费费问问题题：GPRS通通信信业业务务一一般般采采用用按按流流量量计计费费的的方方式式收收取取月月套餐费，超出套餐内的流量限制后资费快速上升套餐费，超出套餐内的流量限制后资费快速上升15经纬电气经纬电气移动通信网GSM短消息方式。短消息是GSM网所具有的电信业务之一。所谓的短消息是指长度不超过160个字符的文本消息。由于短消息传输用的是信令信道，采用存储转发的方式，因此短消息服务费用低，传输延时不固定，根据当前的短消息业务使用情况而定。短消息方式的缺点是数据传输速率低、具有延迟性且时间不定。16经纬电气经纬电气谢谢 谢！谢！17