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1、1 引言 基于G P R S 的调速器远程调试维护系统 ， 。魏伟蒋克文蔡晓峰 ( 江苏省南京市国电电力自动化研究院) 对于一般的调速器产品而言，其投运及维护往往需要技术人员亲临现场。因为水电 站大多地点偏僻，专业技术人员需要较长时间才能抵达现场，使得服务难以及时，影响电 站的安全运行。同时，无论技术问题的大小，设备制造商的技术人员无一例外亲临现场解 决，既不利于问题的及时解决，也不利于水电站维护人员的成长。 随着通信技术的不断进步，网络技术、无线通信、公用网络已广泛应用，将先进的通信 技术应用到调速器产品中，解决调速器产品一般的调试与维护问题，在技术上已成为可 能。 2G P R S 通信系
2、统简介 G P R S 是通用分组无线业务( G e n e r a lP a c k e tR a d i oS e r v i c e ) 的英文简称，是在现有 G S M 系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为G S M 用户提供分组形式的数据业 务。G P R S 采用与G S M 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频 规则以及同样的T D M A 帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信 道极其相似。因此，现有的基站子系统( B s s ) 从一开始就可提供全面的G P R S 覆盖。 G P R S 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收
3、数据，而不需要利用电路交换模式 的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突 发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。G P R S 理论带宽可达 1 7 1 2 k b s ，实际应用带宽在1 0 - 7 0 k b s ，在此信道上提供T C P I E 连接，可以用于I n t e r n e t 连接、数据传输等应用。 G P R S 是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给 移动用户提供高速无线I P 。G P R S 采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信 道，同一无线信道又可以由多个用户共享
4、，资源被有效的利用，数据传输速率高达 1 6 0 k b p s 。使用G P R S 技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降 低了服务成本。G P R S 移动数据传输系统有很大的应用范围，几乎所有中低速率的数据 传输业务都可以应用，如城市配电网络自动化、自来水、煤气管道自动化j 商业P O S 机、 I n t e r n e t 接入、个人信息、股票信息、金融、交通、公安等。 目前，大部分水电厂基本实现了移动通信网络的覆盖，同时，厂内各种电气设备基本 能够满足电磁兼容的要求。即使有少部分水电厂厂房处于无线通信盲区，设备旁也都有 电话网络。因此，只要调速器产品配备通信
5、接口，附加具有透明传输协议的G P R S 或 7 2 ， M O D E M 通信子站，即可通过公网与中心站实现互联，配备相应的双边信息交互软件，从 而实现调速器的远程调试及维护。 3 系统结构及特点 3 系统结构 该系统由主站、数据中心和各分站三部分组成，如图1 所示。 星早，。 I 口cc C - E 可扩展 n - - 。 旧 0p t r nS l1 一 0 左 。 | 哆 主叫板k , P P 0 “ P IP 。T _ 一 甲 赢P内罔环路板。 介 骺卡式结构) 1 妙 r I _ 2 3 2 4 8 5 主站 图1 系统结构 各分站通过G P R S 模块实时在线，主站通过P
6、S T NM O D E M 上网，使用G P R S 模块 发出指令与分站连接，连接成功后进行数据传送。 因为G P R S 网使用不久，存在网际延时不确定等因素，如单纯使用G P R S 模块与 G P R S 模块互通，有可能因为网络延时的问题造成连接时间过长，达不到“实时”要求。使 用傩一G P R S ，网络延时约6 s ，不能确定；使用P S T N - G P R _ S ，网络延时约2 9 ，可确定； 使用A D S L G R P S ，与P s l ：N G P R S 没有区别，但使用费用高于P S T N M O D M E 。 、 为保证调速器在线调试维护时数据传输的
7、实时性，我们选用P S T N G P R S 的连接 方法。 一 3 2 系统特点 3 2 1 基本特点 使用方便、灵活、可靠，支持双频G S M G P R S ，符合E T S IG S MP h a s e2 + 标准，数据 终端永远在线，具备实时时钟，支持A S 1 & A 5 5 加密算法，透明数据传输与协议转换，支 持虚拟数据专用网，短消息数据备用通道( 选项) ，支持动态数据中心域名和I P 地址 ( v 2 6 1 以后软件版本) ，S T K 卡特殊功能配置，支持T T L R S 一2 3 2 4 8 5 或以太网接口， 支持音频接口，方便维护操作，具备系统配置和维护接口
8、，通过X m o d e l T l 协议进行软件升 级，支持空中软件升级和远程维护( 选项) ，可以自诊断与告警输出，产品抗干扰设计，适合 7 3 国园：，卜洎团 一j ，j 电磁环境恶劣的应用需求。 3 2 2 稳定性 有效率：发送成功数据占总发送数据比例。 在网络正常的情况下，一般数据包的成功率都在9 7 以上。 稳定性综合参数：有效率传输效率。 网络有效带宽和最大传输单元( M ，r U ) 之间存在着极其重要的关系，一般M T U 增大 到2 0 0 字节以上不会明显增加带宽，但会增大平均延迟，测试结果表明M T U 的最优大小 是2 0 0 字节左右。 3 2 3 断线自动连接，
9、自动检测网络连接状况，设备自诊断、自恢复。 3 2 4 配置方便性 ，菜单式配置( 超级终端，无须专用软件) ，维护软件自动升级。 3 2 5 结构特点 内部连接可靠性：内部连接机械连接包含G P R S 模块与P ( B 之间、S I M 卡固定连接； - 产品尺寸：1 1 0 m m X 5 6 m i n X1 5 r a m ； 安装方便：外壳螺丝固定； 防震：接插件少，具良好抗震性能。 4 系统功能 作为系统核心，调速器远程调试维护中心软件承担系统网络管理、安全管理、控制与 监测、查询服务、数据处理及信息传输等多项任务。 4 11 数据采集和处理 。 接收各现地调速器子站发送的测量、
10、操作和事件数据，存入实时数据库，用于画面更 新，控制调节，趋势分析，记录打印，操作指导及事故的记录和分析。数据采集可以周期性 进行，亦可由中心操作员发命令采集当前任何一个调速器子站的内部信息。j 数据处理功能包括：采集任一个调速器子站的检测量，包括机组频率、电网频率、导叶 行程、轮叶行程、运行水头、有功功率、外部开关量、内部计算量；进行数据编码，校验传输 误差及数据传输差错控制；生成各种实时数据库，供显示、对话、打印、检索等使用；对重要 监视量，如：上下游水位、机组频率、电网频率、导叶开度、轮叶开度进行曲线显示。 4 2 监视和控制 监控主机通过界面和菜单的选择，对调速器的主要运行参数、检测量
11、、统计量、故障、 状态以数字、文字、图形、表格、曲线等形式进行动态显示；对操作过程进行监视，监视过程 中的主要参数变化及状态变化。 信息中心人员通过C R T 、键盘、鼠标等，对被控对象进行调节和控制。通过鼠标点 击、键盘操作即可弹出控制模拟图和操作单。控制的主要内容有调速器的所有调试试验、 调速器在线诊断。当发生过程阻滞或反馈异常时，可给出阻滞、异常的原因及事故处理指 导性画面，并将调速器切换到安全运行状况。 7 4 4 3 记录和打印 t 系统具有记录和打印功能。定时打印记录：分别按时、日、月时间段要求，打印运行记 录报表。操作记录：将所有操作自动按其操作顺序记录下来，包括操作对象、操作指
12、令、操 作开始时间、执行过程、执行结果及操作完成的时间、操作员的姓名等。报警记录：将各种 报警事件按时问顺序记录，包括发生的时间、内容和项目，恢复时间，生成报警事件汇总 表。 4 4 通信控制 系统通信控制由水电站维护人员控制，当用户认为存在远程调试维护的需要时，可决 定投入调速器现地通信子站。现场维护人员只需按下远程服务开关，即可使本厂的调速 器与厂商信息中心接通，享受即时远程技术服务。，同时，在任意时刻，现场维护人员可取 消远程服务。j 一 4 ：5 调速器子站设备诊断 调速器设备硬件故障诊断包括对调速器所有电气模件，二次回路，控制通道等进行在 线和离线诊断，软件诊断包括调试参数、运行参数等，故障点的诊断到模板级。同时，在用 户允许( 下载开关接通) 的情况下，系统可进行软件及参数远程下载。一。 5 。试验隋况 2 0 0 4 年4 月，该系统研制成功并进行了试验，试验结果表明，该系统达到了设计目 标，能够满足调速器远程调试维护工作的需要，在为广大的水电站用户提供便捷的技术服 务的同时，极大地缩短电站与制造商的距离，提高了服务水平。 7 5
