WCDMA在大客戶電力負(fù)荷管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

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摘要：第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)正式商用，隨著3G技術(shù)及市場(chǎng)的進(jìn)一步成熟，3G將會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。本文主要闡述了將中國(guó)聯(lián)通WCDMA網(wǎng)絡(luò)引進(jìn)大客戶電力負(fù)荷管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各地市電力系統(tǒng)中具有代表性的重點(diǎn)大戶進(jìn)行遠(yuǎn)程的抄表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及監(jiān)控。
　　關(guān)鍵詞：WCDMA，大客戶電力負(fù)荷管理系統(tǒng)，遠(yuǎn)程采集，3G
　　一、研究背景
　　大客戶電力負(fù)荷管理系統(tǒng)是綜合現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合信息自動(dòng)化系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)方大客戶負(fù)荷電能量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠、完整及實(shí)時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)分析，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)大客戶用電負(fù)荷的檢測(cè)控制，快速、全面地反映電量購(gòu)銷及損耗情況，為加強(qiáng)負(fù)荷側(cè)遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理和電力營(yíng)銷提供可靠技術(shù)保證。
　　自2002年以來(lái)，我國(guó)出現(xiàn)全國(guó)性的供電緊缺局面，廣東省由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，電源建設(shè)相對(duì)滯后，供電形勢(shì)更為緊張，采用錯(cuò)峰用電和分時(shí)電價(jià)，就成為了緩解供電緊張和提高電力資源使用效率的有效手段。
　　將無(wú)線通信網(wǎng)引入大客戶電力負(fù)荷管理系統(tǒng)，對(duì)各地市具有代表性的重點(diǎn)大客戶，特別是高線損客戶、錯(cuò)峰用電客戶及人工抄表?xiàng)l件惡劣客戶等安裝電能量遠(yuǎn)方終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能量現(xiàn)場(chǎng)信息的分段、實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，為供電、用電方提供即時(shí)、準(zhǔn)確、可靠、公正的計(jì)量依據(jù)。
　　二、采用WCDMA無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)
　　傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的通信信道網(wǎng)是采用有線信道如利用485口傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃噪m高，但通道容易遭破壞，工程量大；如利用電力線載波傳輸，可行性差，增加專用設(shè)備，系統(tǒng)不夠穩(wěn)定。
　　現(xiàn)階段，根據(jù)大客戶的通信特點(diǎn)，可以選用的通信方式有電話撥號(hào)方式、載波方式、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式。
　　1、撥號(hào)方式是由電信服務(wù)商提供通信連接，使用方在大客戶端電表側(cè)安裝撥號(hào)MODEM實(shí)現(xiàn)通信對(duì)接；
　　2、載波方式需要在變電站側(cè)和用戶側(cè)同時(shí)安裝耦合器和中壓配電載波調(diào)制解調(diào)器，采用1對(duì)n的方式；
　　3、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式是在用戶端電表側(cè)安裝遠(yuǎn)方終端無(wú)線通訊模塊，租用中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通或電信的公共網(wǎng)。
　　前兩種方式在維護(hù)工作量、維護(hù)周期、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、固定投入及誤碼率等方面都比第三種方式高，而且通信的實(shí)時(shí)性也比不上無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式。
　　隨著現(xiàn)代化通信技術(shù)的發(fā)展，第三代移動(dòng)通信技術(shù)的日趨成熟，到目前為止，在國(guó)內(nèi)，3G的三種制式（TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000）已經(jīng)分別由中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通和電信三家運(yùn)營(yíng)商正式商用。和2G比較，3G最大的優(yōu)點(diǎn)即是高速的數(shù)據(jù)下載能力，相對(duì)2.5G（GPRS/CDMA1x）100k左右的速度，3G能夠達(dá)到300k~1M左右，比家庭用ADSL寬帶速度還要快幾倍，而WCDMA的演進(jìn)技術(shù)HSDPA（3.5G）更是可以達(dá)到7.2M的下載速度。
　　本文采用中國(guó)聯(lián)通的WCDMA技術(shù)，和其他兩制式相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：
　　1、 WCDMA具有豐富的終端優(yōu)勢(shì)。WCDMA終端所要求的信號(hào)處理大約是其他兩種制式的1/10，因此，WCDMA終端更簡(jiǎn)單、更經(jīng)濟(jì)，更易于進(jìn)行大量生產(chǎn)，從而也可以帶來(lái)更高的規(guī)模經(jīng)濟(jì)和更多的競(jìng)爭(zhēng)，使客戶獲得更大的選擇余地；
　　2、 WCDMA帶寬寬，速度快。目前，CDMA2000采用的是EV-DO制式，TD-SCDMA采用的是TD-HSDPA制式，而WCDMA采用的是HSPA方式。前兩者都是3G制式，而WCDMA則到了3.5G制式。
　　3、技術(shù)成熟，覆蓋范圍廣。得益于WCDMA作為世界上最早商用的3G技術(shù)，WCDMA是3G標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的3G技術(shù)。，
　　作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式的一種，WCDMA應(yīng)用于大客戶電力負(fù)荷管理系統(tǒng)也具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
　　1、專用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)，數(shù)據(jù)直接傳輸；
　　2、傳輸速率高；
　　3、對(duì)通信資源利用率高，按數(shù)據(jù)傳輸量來(lái)計(jì)費(fèi)，沒(méi)有傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，即使實(shí)時(shí)在線也不會(huì)發(fā)生費(fèi)用；
　　4、無(wú)線通訊，實(shí)時(shí)在線，各通訊點(diǎn)無(wú)線終端與主站設(shè)備隨時(shí)都有保持網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，可以及時(shí)將竊電信息、計(jì)量設(shè)備故障、供電質(zhì)量、電量表碼等數(shù)據(jù)及時(shí)上傳，提高服務(wù)響應(yīng)速度；
　　5、支持廣播和群呼；
　　6、空中加密，安全性好。
　　隨著大客戶數(shù)量的逐年增加、客戶端監(jiān)控參數(shù)的多樣化，不但要對(duì)客戶的電量進(jìn)行采集，而且要具有設(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(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)非法修改電能表參數(shù)行竊的非法行為，這樣遠(yuǎn)方終端采集的數(shù)據(jù)量也隨之增加。利用WCDMA網(wǎng)絡(luò)，可以有效并實(shí)時(shí)的傳輸電能量數(shù)據(jù)、失壓、斷流、錯(cuò)誤接線報(bào)警等信息，除了方便管理人員在公司本部自動(dòng)化管理和統(tǒng)計(jì)，也能及時(shí)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(cè)手段。
　　三、應(yīng)用原理
　　采用WCDMA無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的大客戶負(fù)荷管理系統(tǒng)如圖3-1所示。
　　系統(tǒng)主要由主站端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、用戶端現(xiàn)場(chǎng)終端、計(jì)量表計(jì)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)四部分組成。
　　系統(tǒng)遠(yuǎn)端部分通過(guò)嵌入式系統(tǒng)的方式，用戶端現(xiàn)場(chǎng)終端采集計(jì)量表計(jì)的數(shù)據(jù)，由WCDMA發(fā)送模塊進(jìn)行發(fā)送。
　　UE（WCDMA發(fā)送模塊）上電后，UE的非接入層請(qǐng)求建立信令連接，UE發(fā)起RRC（無(wú)線資源控制）連接建立。每個(gè)UE最多只有一個(gè)RRC連接。當(dāng)SRNC（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器）接收到UE的RRCCONNECTIONREQUEST消息，由其無(wú)線資源管理模塊（RRM）根據(jù)特定的算法確定是接受還是拒絕該RRC連接建立請(qǐng)求，如果接受，則再判決是建立在專用信道還是公共信道。對(duì)于RRC連接建立使用不同的信道，則RRC連接建立流程也不一樣。專用信道的RRC連接流程如下：
　　1、 UE在上行CCCH上發(fā)送一個(gè)RRCConnectionRequest消息，請(qǐng)求建立一條RRC連接；
　　2、 SRNC根據(jù)RRC連接請(qǐng)求的原因以及系統(tǒng)資源狀態(tài)，決定UE建立在專用信道上，并分配RNTI和L1、L2資源；
　　3、 SRNC向NodeB發(fā)送RadioLinkSetupRequest消息，請(qǐng)求NodeB（基站）分配RRC連接所需的特定無(wú)線鏈路資源；
　　4、 NodeB資源準(zhǔn)備成功后，向SRNC應(yīng)答RadioLinkSetupResponse消息；
　　5、 SRNC使用ALCAP協(xié)議發(fā)起Iub接口用戶面?zhèn)鬏敵休d的建立，并完成RNC于NodeB之間的同步過(guò)程；
　　6、 SRNC在下行CCCH向UE發(fā)送RRCConnectionSetup消息；
　　7、 UE在上行DCCH向SRNC發(fā)送RRCConnectionSetupComplete消息。至此，RRC連接建立過(guò)程結(jié)束。
　　專用信道只有UE發(fā)生業(yè)務(wù)時(shí)才建立，空閑的狀態(tài)下UE也在檢測(cè)公共信道上的信息是否屬于自己的，公共信道RRC連接流程無(wú)需建立無(wú)線鏈路和用戶面的數(shù)據(jù)傳輸承載，其余過(guò)程與和專用信道相似。
　　UE與UTRAN（UMTS的陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)）之間的RRC連接建立成功后，UE通過(guò)RNC建立與NC（核心網(wǎng)）的交互信令，也叫“NAS信令建立流程”，用于UE與CN的信令交互NAS信息，如鑒權(quán)、業(yè)務(wù)請(qǐng)求、連接建立等。UE與CN的交互信令，對(duì)于RNC而言，都是直傳消息。RNC在收到第一條直傳消息時(shí)，即：初始直傳消息，將建立與CN之間的信令連接，該連接建立SCCP之上。
　　接著是RAB的建立，RAB是指用戶平面的承載，用于UE和CN之間傳送語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)。RAB建立是由CN發(fā)起的，UTRAN執(zhí)行功能。當(dāng)RAB建立成功后，UE就可以向CN以直傳的方式傳送數(shù)據(jù)，GPRS骨干網(wǎng)通過(guò)GGSN將UE的數(shù)據(jù)傳到主站端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。至此，完成了大客戶電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的整個(gè)遠(yuǎn)程采集過(guò)程。
　　系統(tǒng)主站部分由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、采集服務(wù)器、認(rèn)證服務(wù)器、WEB用接口服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等構(gòu)成，并完成一系列的后續(xù)處理工作。
　　圖3-1采用WCDMA無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的大客戶負(fù)荷管理系統(tǒng)
　　四、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
　　1、直接經(jīng)濟(jì)效益：降低線損；控制電費(fèi)拖欠及壞帳；縮短回收周期；減少偷漏電及錯(cuò)抄估抄。
　　2、間接經(jīng)濟(jì)效益：減少錯(cuò)峰用電政策執(zhí)行成本，提高工作效率；實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)實(shí)時(shí)抄表；能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)的有效監(jiān)控和控制；實(shí)現(xiàn)了對(duì)大客戶電能量數(shù)據(jù)信息化管理；提高了公司電能量管理現(xiàn)代化水平，樹(shù)立良好的社會(huì)服務(wù)形象。
　　3、社會(huì)效益：為錯(cuò)峰用電及分時(shí)電價(jià)政策執(zhí)行提供了技術(shù)支持，既滿足了用電大戶的積極生產(chǎn)需要，同時(shí)也為居民正常用電提供了有力保證，能夠?yàn)檎麄€(gè)社會(huì)的安定團(tuán)結(jié)做出重要貢獻(xiàn)；通過(guò)有效的用電檢測(cè)控制，既保證了供電行業(yè)的利益，同時(shí)也有效減少竊電現(xiàn)象發(fā)生，在一定程度上規(guī)范了企業(yè)的市場(chǎng)行為。
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