基于GSM的电力系统通信通道监测系统设计

张金宸　韦彬

引言

当下电力系统正在向变电站的无人值班化、自动化的趋势靠近，变电站数据快速准确上送是未来变电站发展的趋势。目前，电力通信的可靠性便显得尤为重要，一旦通信出现故障变电站便失去监控，极大威胁到了电网的安全稳定运行。现有的管理方式以及技术手段都很难快速准确定位出电力通信通道的故障位置，只能依靠工作人员实地查找，这种方式时间长，效率低，已不能满足时下电力系统的高标准严要求，本文简绍一种电力通信通道故障查找的检测系统，该系统可以快速判断故障点，而且可以自动向调度发送故障信息，工作人员可以不去现场就能了解故障情况，为快速解决问题赢得时间，为恢复通信正常状态赢得时间。1通道检测系统工作方式

1.1现状

目前，电力通信通道的检测是通过变电站内管理机去检测与装置之间的通信是否正常，一旦通信数据无回应，管理机则向调度发送该装置通信中断，调度也可以通过计算机监控系统的画面发现该装置上送数据不刷新，或者该站的上传数据不刷新，比如遥测值不刷新。调度发现通信中断后，并不知道故障位置发生在哪里，只能通告通信系统维护工作人员去现场查看，有些变电站距离市区很远，到达现场有的需要4、5个小时，这无疑给我们提出新的要求，不到现场若能判断故障位置，将大大提高工作效率，缩短故障时间，对于电网的安全稳定运行的意义不言而喻。

1.2工作方式

1）GSM是全球移动通信系统（Global System for Mobile comunications） 的简称。它的空中接口采用时分多址技术。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。GSM网络是一种使用范围特别广的网络系统，有很强的信号覆盖能力，不管是在山区还是荒漠都能覆盖到，在室内使用时更是方便快捷连接速度快，不会轻易被屏蔽，有了这种网络对于工业及科技的发展的特别实用。对于电力领域，随着电力技术的快速发展，新技术新成果的应用将会越来越快，对于电力通信领域，GSM的应用更是必不可少的，因为电力关系到千家万户，GSM的网络可靠性是一个最重要的技术指标。这样可以提高信号质量减少干扰和回声。

2）GSM使用上直观的特点：GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。其主要技术特点如下：1.频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。2.容量。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高3～5倍。

2、系统设计方案

该系统主要由通道监控系统和数据传输系统组成，通道监控系统以AT89S51单片机芯片为核心，辅以状态量接收装置，实现了通信通道的实时监控，数据传输系统以GSM模块为核心，辅以供电电源，实现了对通信通道实时监测数据上传调度端，保证调度端最快判断出故障位置，并有效解决。

2.1GSM模块选择

GSM模块，是具有GPRS数据传输功能的GSM模块。GPRS模块就是一个精简版的手机，集成GSM通信的主要功能于一块电路板上，具有发送短消息、通话、数据传输等功能。GPRS模块相当于手机的核心部分，如果增加键盘和屏幕就是一个完整的手机。普通电脑或者单片机可以通过RS232串口与GPRS模块相连，通过AT指令控制GPRS模块实现各种基于GSM的通信功能。GPRS模块区别于传统的纯短信模块，两者都是GSM模块，但是短信模块只能收发短信和语音通讯，而GPRS模块还具有GPRS数据传输功能。GSM模块的厂家最早主要在国外，包括西门子、Wavcom、Sagem等；随着国内的技术进步，国内厂家如华为、Simcom、BenQ等模块由于具有更高的性价比，已经逐渐替代了国外品牌在国内市场上占据了主流的地位。在市场上比较流行的模块包括华为的GTM900-B、西门子的Mc39i，Wavecom的Q24等，国内利用模块成功开发终端MODEM产品典型应用经纬星航JWOD1，经纬星航JWOD2。本文采用西门子的GSM模块，此模块传输速度快，功耗低，性能稳定，在极度恶劣环境下也能可靠工作。

2.2单片机选择

STC公司的单片机主要是基于8051内核，是新一代增强型单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度快8-12倍，带ADC，4路PWM，双串口，有全球唯一ID号，加密性好，抗干扰强。系统结构简单，使用方便，实现模块化；单片机可靠性高，可工作到10^6 ～10^7小时无故障；处理功能强，速度快。低电压，低功耗，便于生产便携式产品；控制功能强；环境适应能力强。STC公司的单片机具备的通信接口可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

2.3抗干扰设计

在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。下面以MCS-51单片机系统为例，对微机系统软件抗干扰方法进行研究。在工程实践中，软件抗干扰研究的内容主要是：一、消除模拟输入信号的噪声（如数字滤波技术）；二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。本文针对后者提出了几种有效的软件抗干扰方法。

3、结语

该系统可以快速判断故障点，而且可以自动向调度发送故障信息，工作人员可以不去现场就能了解故障情况，为快速解决问题赢得时间，为恢复通信正常状态赢得时间。

（作者单位：宝鸡供电公司）

作者简介

张金宸，男，1987年，助理工程師，宝鸡供电公司信息通信分公司；韦彬，女，1985年，助理工程师，宝鸡供电公司信息通信分公司。