WCDMA在大客户电力负荷管理系统中的应用

摘要：第三代移动通信网络已经在国内正式商用，随着3G技术及市场的进一步成熟，3G将会在各个领域中得到广泛的应用。本文主要阐述了将中国联通WCDMA网络引进大客户电力负荷管理系统，实现对各地市电力系统中具有代表性的重点大户进行远程的抄表、数据统计及监控。
　　关键词：WCDMA，大客户电力负荷管理系统，远程采集，3G
　　一、 研究背景
　　大客户电力负荷管理系统是综合现代电子、计算机、通信网络技术的综合信息自动化系统，系统通过对远方大客户负荷电能量数据的准确、可靠、完整及实时采集和统计分析，能够有效实现对大客户用电负荷的检测控制，快速、全面地反映电量购销及损耗情况，为加强负荷侧远程自动化管理和电力营销提供可靠技术保证。
　　自2002年以来，我国出现全国性的供电紧缺局面，广东省由于经济发展迅猛，电源建设相对滞后，供电形势更为紧张，采用错峰用电和分时电价，就成为了缓解供电紧张和提高电力资源使用效率的有效手段。
　　将无线通信网引入大客户电力负荷管理系统，对各地市具有代表性的重点大客户，特别是高线损客户、错峰用电客户及人工抄表条件恶劣客户等安装电能量远方终端，实现对电能量现场信息的分段、实时采集和监控，为供电、用电方提供即时、准确、可靠、公正的计量依据。
　　二、 采用WCDMA无线通信网络的优势
　　传统电力系统的通信信道网是采用有线信道如利用485口传输，数据传输的可靠性虽高，但通道容易遭破坏，工程量大；如利用电力线载波传输，可行性差，增加专用设备，系统不够稳定。
　　现阶段，根据大客户的通信特点，可以选用的通信方式有电话拨号方式、载波方式、无线网络方式。
　　1、 拨号方式是由电信服务商提供通信连接，使用方在大客户端电表侧安装拨号MODEM实现通信对接；
　　2、 载波方式需要在变电站侧和用户侧同时安装耦合器和中压配电载波调制解调器，采用1对n的方式；
　　3、 无线网络方式是在用户端电表侧安装远方终端无线通讯模块，租用中国移动、联通或电信的公共网。
　　前两种方式在维护工作量、维护周期、运行费用、维护费用、固定投入及误码率等方面都比第三种方式高，而且通信的实时性也比不上无线网络的方式。
　　随着现代化通信技术的发展，第三代移动通信技术的日趋成熟，到目前为止，在国内，3G的三种制式（TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000）已经分别由中国移动、联通和电信三家运营商正式商用。和2G比较，3G最大的优点即是高速的数据下载能力，相对2.5G（GPRS/CDMA1x）100k左右的速度，3G能够达到300k~1M左右，比家庭用ADSL宽带速度还要快几倍，而WCDMA的演进技术HSDPA（3.5G）更是可以达到7.2M的下载速度。
　　本文采用中国联通的WCDMA技术，和其他两制式相比，具有以下优势：
　　1、 WCDMA具有丰富的终端优势。WCDMA终端所要求的信号处理大约是其他两种制式的1/10，因此，WCDMA终端更简单、更经济，更易于进行大量生产，从而也可以带来更高的规模经济和更多的竞争，使客户获得更大的选择余地；
　　2、 WCDMA带宽宽，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。前两者都是3G制式，而WCDMA则到了3.5G制式。
　　3、 技术成熟，覆盖范围广。得益于WCDMA作为世界上最早商用的3G技术，WCDMA是3G标准中应用最为广泛、技术最为成熟的3G技术。，
　　作为无线网络方式的一种，WCDMA应用于大客户电力负荷管理系统也具有以下的优点：
　　1、 专用数据业务网，数据直接传输；
　　2、 传输速率高；
　　3、 对通信资源利用率高，按数据传输量来计费，没有传输数据信息时，即使实时在线也不会发生费用；
　　4、 无线通讯，实时在线，各通讯点无线终端与主站设备随时都有保持网络联系，可以及时将窃电信息、计量设备故障、供电质量、电量表码等数据及时上传，提高服务响应速度；
　　5、 支持广播和群呼；
　　6、 空中加密，安全性好。
　　随着大客户数量的逐年增加、客户端监控参数的多样化，不但要对客户的电量进行采集，而且要具有设备参数远程回读功能，如回读参数和后台系统保存的设置参数对比，可以发现非法修改电能表参数行窃的非法行为，这样远方终端采集的数据量也随之增加。利用WCDMA网络，可以有效并实时的传输电能量数据、失压、断流、错误接线报警等信息，除了方便管理人员在公司本部自动化管理和统计，也能及时发现用户异常，为反窃电提供了一种先进的、有效的高技术检测手段。
　　三、 应用原理
　　采用WCDMA无线通信网络的大客户负荷管理系统如图3-1所示。
　　系统主要由主站端计算机系统、用户端现场终端、计量表计、数据通信网络四部分组成。
　　系统远端部分通过嵌入式系统的方式，用户端现场终端采集计量表计的数据，由WCDMA发送模块进行发送。
　　UE（WCDMA发送模块）上电后，UE的非接入层请求建立信令连接，UE发起RRC（无线资源控制）连接建立。每个UE最多只有一个RRC连接。当SRNC（无线网络控制器）接收到UE的RRCCONNECTIONREQUEST消息，由其无线资源管理模块（RRM）根据特定的算法确定是接受还是拒绝该RRC连接建立请求，如果接受，则再判决是建立在专用信道还是公共信道。对于RRC连接建立使用不同的信道，则RRC连接建立流程也不一样。专用信道的RRC连接流程如下：
　　1、 UE在上行CCCH上发送一个RRCConnectionRequest消息，请求建立一条RRC连接；
　　2、 SRNC根据RRC连接请求的原因以及系统资源状态，决定UE建立在专用信道上，并分配RNTI和L1、L2资源；
　　3、 SRNC向NodeB发送RadioLinkSetupRequest消息，请求NodeB（基站）分配RRC连接所需的特定无线链路资源；
　　4、 NodeB资源准备成功后，向SRNC应答RadioLinkSetupResponse消息；
　　5、 SRNC使用ALCAP协议发起Iub接口用户面传输承载的建立，并完成RNC于NodeB之间的同步过程；
　　6、 SRNC在下行CCCH向UE发送RRCConnectionSetup消息；
　　7、 UE在上行DCCH向SRNC发送RRCConnectionSetupComplete消息。至此，RRC连接建立过程结束。
　　专用信道只有UE发生业务时才建立，空闲的状态下UE也在检测公共信道上的信息是否属于自己的，公共信道RRC连接流程无需建立无线链路和用户面的数据传输承载，其余过程与和专用信道相似。
　　UE与UTRAN（UMTS的陆地无线接入网络）之间的RRC连接建立成功后，UE通过RNC建立与NC（核心网）的交互信令，也叫“NAS信令建立流程”，用于UE与CN的信令交互NAS信息，如鉴权、业务请求、连接建立等。UE与CN的交互信令，对于RNC而言，都是直传消息。RNC在收到第一条直传消息时，即：初始直传消息，将建立与CN之间的信令连接，该连接建立SCCP之上。
　　接着是RAB的建立，RAB是指用户平面的承载，用于UE和CN之间传送语音、数据及多媒体业务。RAB建立是由CN发起的，UTRAN执行功能。当RAB建立成功后，UE就可以向CN以直传的方式传送数据，GPRS骨干网通过GGSN将UE的数据传到主站端计算机系统。至此，完成了大客户电力负荷管理系统的整个远程采集过程。
　　系统主站部分由数据库服务器、应用服务器、采集服务器、认证服务器、WEB用接口服务器以及网络交换机等构成，并完成一系列的后续处理工作。
　　图3-1采用WCDMA无线通信网络的大客户负荷管理系统
　　四、 经济效益和社会效益
　　1、 直接经济效益：降低线损；控制电费拖欠及坏帐；缩短回收周期；减少偷漏电及错抄估抄。
　　2、 间接经济效益：减少错峰用电政策执行成本，提高工作效率；实现了准实时抄表；能够实现对计量现场的有效监控和控制；实现了对大客户电能量数据信息化管理；提高了公司电能量管理现代化水平，树立良好的社会服务形象。
　　3、 社会效益：为错峰用电及分时电价政策执行提供了技术支持，既满足了用电大户的积极生产需要，同时也为居民正常用电提供了有力保证，能够为整个社会的安定团结做出重要贡献；通过有效的用电检测控制，既保证了供电行业的利益，同时也有效减少窃电现象发生，在一定程度上规范了企业的市场行为。
　　参考文献
　　［1］ 郭梯云、邬囯扬、李建东，移动通信，西安电子科技大学出版社，2003年4月；
　　［2］ 李亦农等，3G业务及相关技术，人民邮电出版社，2007年10月；
　　［3］ 张建华，王莹，WCDMA无线网络技术，人民邮电出版社，2007年5月；
　　［4］ 田有文，丁毓山，电力企业现代管理，中国水利水电出版社，2008年8月。

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