GPRS DTU助力油田自動化
摘要：某油田現(xiàn)有約273座110kV及35kV變電站，由于油田電網(wǎng)的*特點，各變

電站分布范圍較廣，尤其是35kV變電站，大多設(shè)置在偏遠(yuǎn)地區(qū)。目前，部分

110kV及35kV變電站因無數(shù)據(jù)傳輸通道致使調(diào)度自動化數(shù)據(jù)不能上傳調(diào)度端;電力

載波及一點多址設(shè)備連續(xù)運行已近12年，設(shè)備嚴(yán)重老化，各類故障頻繁出現(xiàn)，因

廠家已停止生產(chǎn)，難以維持正常運行。想要單獨靠油田電力調(diào)度自動化通道系統(tǒng)

的通信網(wǎng)絡(luò)來解決上述變電所的數(shù)據(jù)傳輸問題投資巨大且不現(xiàn)實。在此，引入了

GPRS DTU技術(shù)http://www.gprsmk。。ｃｏｍ/case/172304546.html。
一、GPRS DTU技術(shù)
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet RadioService)的英文簡稱，特

別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)

量傳輸。GPRS是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一

種連接。實際應(yīng)用中可以通過調(diào)整GSM網(wǎng)絡(luò)中暫時沒占用的話音信道來提高分組

數(shù)據(jù)的傳輸速率以滿足用戶的需要。在此信道上提供TCP/IP連接，每個用戶可同

時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用

。
GPR DTU技術(shù)是基于移動通信網(wǎng)絡(luò)，針對工業(yè)監(jiān)控、交通管理、金融等行業(yè)

的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)而開發(fā)的。與數(shù)據(jù)中心的接口設(shè)備一起提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，

組成用戶所需的各類數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
1、優(yōu)點
1）GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)點，無需擔(dān)心線路的維護或在移機

時導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)測點無需進(jìn)行拉線、埋線等工作。較光纖或?qū)＞€

系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。
2）帶寬在35K至45K之間，可根據(jù)用戶需求，通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)行調(diào)整。
3）GPRS能地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
4）GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，傳輸速率高，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。
5）信號覆蓋好。截止2005年底，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)*覆蓋全國縣(市)，主要交通

干線實現(xiàn)連續(xù)覆蓋。
2、安全性
電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，安全性、可靠性

是調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的首要要求。
GPRS的物理鏈路數(shù)據(jù)本身已經(jīng)采用了加密傳送。監(jiān)控中心直接連接到GPRS網(wǎng)

絡(luò)，實質(zhì)為內(nèi)網(wǎng)方案，為安全和信道保證，開通的APN(接入點名稱)網(wǎng)絡(luò)，

只有經(jīng)過*的用戶才能訪問的APN。
二、GPRS DTU系統(tǒng)原理
1、傳輸原理
由于目前變電站與調(diào)度中心之間采用點對點的傳輸方式，在不影響目前系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)的前提下，變電站端采用GPRS DTU技術(shù)，調(diào)度中心使用軟件+PC服務(wù)器的方

式經(jīng)專線接入到移動公司機房。系統(tǒng)采用雙機熱備用方式以避免服務(wù)器故障導(dǎo)致

服務(wù)中斷，同時本系統(tǒng)也很方便的支持日后全面改造為基于TCP/IP的數(shù)據(jù)傳輸方

式。由于采用透明傳輸方式，不改變原調(diào)度自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)

確性和*性。
 
上圖是GPRS數(shù)據(jù)傳輸配置圖
上傳信息： 來自變電站端RTU(遠(yuǎn)動終端單元)的信息通過RS232接口進(jìn)入

DTU(數(shù)據(jù)終端單元)，首*行TCP/IP協(xié)議封包和無線調(diào)N/解調(diào)，再通過GPRS移

動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送到移動公司的交換網(wǎng)絡(luò)，然后通過專線(光纖)傳送到調(diào)度中心新

增的數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換并傳送至前置機，同時將接收數(shù)據(jù)處理并存儲。
下傳信息： 來自工作站的信息首先經(jīng)前置機傳送至數(shù)據(jù)服務(wù)器，由其處理

后經(jīng)專線發(fā)送到移動公司的交換網(wǎng)絡(luò)，再通過GPRS移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到DTU進(jìn)行

無線調(diào)N/解調(diào)和TCP/IP協(xié)議解包，然后發(fā)送到RTU。
2、系統(tǒng)軟件
軟件采用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，是電力專業(yè)應(yīng)用與工業(yè)自動化監(jiān)控組態(tài)軟件的

*結(jié)合，是一個組態(tài)靈活、開放性的軟件系統(tǒng)?？梢猿洚?dāng)通信管理機，具備多

種標(biāo)準(zhǔn)電力規(guī)約的并發(fā)采集與轉(zhuǎn)發(fā)功能，不但可以作為SCADA系統(tǒng)的平臺軟件來

實現(xiàn)四遙及綜合管理監(jiān)控的功能。還可以在變電站綜合自動化、配電自動化、智

能變配電自動化等電力行業(yè)中作為通信前置機管理軟件。
1）規(guī)約采集
可以與多種硬件廠商的設(shè)備進(jìn)行通信，具備電力自動化系統(tǒng)中的101，103，

104，CDT，Modbus，1801，DNP等多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約采集標(biāo)準(zhǔn)，且支持各電力設(shè)備廠

家的保護測控裝置、直流屏、小電流選線等多種裝置。
2）規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)
具備性能良好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約驅(qū)動開發(fā)平臺，可以將按多種規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)采

集的設(shè)備以不同的規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，模塊可根據(jù)用戶需求靈活開發(fā)，目前支持

101，104，CDT，Modbus，1801，DNP等多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的轉(zhuǎn)發(fā)，可以作為自動化系

統(tǒng)的規(guī)約轉(zhuǎn)換平臺。
三、GPRS DTU系統(tǒng)應(yīng)用
1、應(yīng)用范圍
1）可用于解決部分投資大且難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?10kV及35kV變電站的數(shù)據(jù)

通道。
2）可用于解決分布范圍較廣的6kg開閉所的數(shù)據(jù)上傳。
3）可作為應(yīng)急補充手段，在故障時替代部分老化嚴(yán)重、難以維持的通信設(shè)

備所提供的數(shù)據(jù)通道，如電力載波及一點多址設(shè)備，自1994年至1995年投入運行

至今，連續(xù)運行已近12年，設(shè)備嚴(yán)重老化，各類故障頻繁出現(xiàn)，因廠家已停止生

產(chǎn)，難以維持正常運行，尤其是一點多址設(shè)備，傳輸?shù)拇蟛糠譃殛P(guān)口變自動化數(shù)

據(jù)，故障時需及時恢復(fù)。
2、經(jīng)濟效益分析
用光通信方式解決前面所提到的2座llOkV變電站的數(shù)據(jù)傳輸需投資約350萬

元，按設(shè)備10年期壽命計算每站每年約投資7.5萬元;解決一個站端數(shù)據(jù)上傳即使

用的載波或擴頻通信方式也需15-30萬元，按設(shè)備10年期壽命計算每站每

年約投資1.5-3萬元;且上述兩種方式均不含人工及維護費;如用GPRS DTU技術(shù)，

按30個點投資25萬元、設(shè)備10年期壽命計算，解決一個站端數(shù)據(jù)上傳每年約投資

3500元，且不需人工及維護費。
四、GPRS DTU結(jié)束語
采用GPRS DTU無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，能有效提高電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的覆蓋范圍，

解決部分現(xiàn)有自動化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)所無法解決的問題，實現(xiàn)對自動化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化

和補充。但因GPRS DTU技術(shù)受帶寬所限，zui大為45K，對一個變電站只能提供一

條數(shù)據(jù)傳輸通道，而不能同時傳輸、圖象及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。另外，截至目前

為止，GPRS DTU技術(shù)的試驗范圍僅局限于常規(guī)變的SYR-A型遠(yuǎn)動設(shè)備，綜自變的

應(yīng)用還有待于進(jìn)一步探討，所以，GPRS DTU模塊有效的解決的油田數(shù)據(jù)無線傳輸

，助力了油田自動化的進(jìn)程。