Q∕GDW 11413-2015 配电自动化无线公网通信模块技术规范.pdf

ICS 29. 240 Q/GD明7国家电网公司企业标准Q/GDW 11413-2015 配电自动化无线公网通信模块技术规范Technical specification of wireless public network communication module for distribution automation 2016-03-31发布2016-03-31实施国家电网公司发布Q/GDW 11413- 2015 目欠前言. . . .Hl 范固2 规范性引用文件-3 术语和定义.24 缩略语. .25 功能要求. . . .35.1 一般要求. .35.2 工作模式及功能. .35.3 网络管理. . . . . .35.4 安全要求. . .3 5.5 状态指示.35.6 维护与升级.36 技术要求. . . . . . . . . .46.1 环榄条件. . . .46.2 工作电源及功耗要求.46.3 传输特性. .56.4 接口要求.a.56.5 设计要求.小. .67 性能要求.67.1 外壳及其防护性能.67.2 电气安全性能. .67.3 电磁兼容性川.77.4 电磁发射试验-.87.5 机械性能.，.，.Q/GDW 11413- 2015 目IJ昌为规范配电自动化通信系统1:1:无线公网通信模块的功能、技术要求和性能指标，确保无线公阿通信模块在配电自动化系统中安全、稳定、可靠运行，按照统一规划、统一标准、统一建设的工作原则，根据无线公网通信模块实际应用要求制定本标准。坠俨标准由国家电网公司信息通信部、运维检修部提出并解释。本标准由国家电网公司科技部归口。本标准起草单位:国网智能电网研究院、中国电力科学研究院、国阿江苏省电力公司、许继集团有限公司。本标准主要起草人:李建岐、赵涛、赵勇、郭经红、陆阳、王宏森、王爱民、陈悟、马跃军、翠文|毒。本标准首次发布。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。II Q/GDW 11413-2015 配电自动化无线公网通信模块技术规范1 范围本标准规定了配电白动化系统无线公网通信模快的功能要求、技术要求、性能要求、检验方法等要求。本标准适用于国家电网公司配电自动化系统无线公阿通信模块的生产、采购、建设、运维、验收和检测工作。2 规范性引用文件、列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 4208 外壳防护等级OP代码)GB/T 7261- 2008 继电保护和安全自动装置基本试验方法GBIT 11287- 2000 电气继电器第21部分:量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验GB/T 13729-2002 远动终端设备GB/T 14598.16- 2002 电气继电器第25部分:量度继电器的保护装置的电磁发射试验GB/T 15153.1 远动设备及系统电源和电磁兼容性GB/T 17626.4 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T 17626.5 电磁兼容试验和i测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T 17626.8 电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T 17626.9 电磁兼容试验和测量技术脉忡磁场抗扰度试验GB/T 17626.10 电磁兼容试验和测量技术阻尼振荡磁场抗扰度试验GB/T 17626.12 电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验DLlT 634.5101 远动设备及系统第5-101部分:传输规约基本远动任务配套标准DLlT 634.5104 远动设备及系统5-104部分:传输规约采用标准传输协议集的IEC60870-5-101网络访问DLlT 721- 2013 配电自动化系统远方终端DLlT 860.3变电站通信网络和系统Q/GDW 1382-2013配电自动化技术导则中华人民共和国国家发展和改革委员会令第14号电力监控系统安全防护规定GSMll.l1 全球移动通信系统数字蜂窝电信系统(PHASE2+)个人身份鉴别棋块一一移动设备CSIM-ME)接口规范(GSMl1.1Dgtal Cellular Telecommunication System hase 2+) ; Specificaton of the Subscrber Identity Module - Moble Equipment (SIM - ME) interface) GSMl1.14全球移动通信系统数字蜂窝电信系统(PHASE2+)个人身份鉴别棋块的SIM卡应用技术规范一一移动设备。IM-ME)(GSM 11.14 Digital Cellular Telecommunication System (Phase 2+) Speci白cationof the SIM Application Toolkit for the Subscriber Identity Module-Mobile Equipment (SIM -ME) interface) 3GPP TS 45.005 无线电发射与接收C3GPPTS 45.005 Rado transmisson and reception) 3GPP TS 25.101 用户设备无线电发射与接收(FDD)C3GPP TS 25.101 User Equipment (UE) radio transmission and reception (FDD) ) Q/GDW 11413- 2015 3GPP TS 25.102 用户设备无线电发射与接收CTDD)C3GPP TS 25.102 User Equipment (UE) radio transmission and reception (TDD) ) 3GPP TS 36.101 E-UTRA用户设备无线电发射与接收。GPPTS 36.101 E-UTRA User Equipment (UE) radio transmission and reception) 3GPP TS 31. 102 全球用户模块应用特性(Characteristicsof the Unversal Subscrber Identity Module (USIM) application) 3GPP TS 31.111全球用户模块应用工具套件CUniversaI Subscriber Identity Module (USIM ) Application Toolkit (USAT) 3GPP2 C.S0023-D CDMA2000扩频系统可移动用户识别模块(RemovableUser Identity Module (R-UIM) for cdma2000 Spread Spectrum Systems) 3GPP2 C.S0035-B CDMA卡应用工具套件(CDMACard Application Toolkit (CCAT) ) 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1 无线公网通信模块wireless pubLc network comrnuncation module 安装在配电自动化终端侧，利用公网无线网络实现配电白动化终端与主站之间数据远程传输的通信单元，简称为通信模块。其应用主要有两种类型:无线公网独立通信棋块，无线公网嵌入式通信模块。3.1.1 无线公网独立通信模块wireless public network independent communication module 独立安装在配电终端外，与配电终端数据接口相连，包含机壳的无线公网通信模块，简称为独立通信模块。3.1.2 无线公网嵌入式通信模块wlreless publc network embedded communcation module 嵌入在配电终端内部，与配电终端数据接口相连的无线公网通信模块，简称为嵌入式通信模块。4 缩略语2 下列缩略语适用于本文件。3G:第三代移动通信技术(le3th Generation Communication Technology) 4G:第四代移动通信技术(The4th Generation Mobile Communication Technology) APN:接入点(AccessPoint Name) CDMA:码分多址CCode Division Multiple Access) DTX:非连续发信(DiscontinuousTransmission) GPRS:通用分组无线服务技术CGeneral Packet Radio Service) GSM:全球移动通信CGlobal System For Mobile Communication) IMEI:移动设备国际身份码CInternational Mobile Equipment Identity ) IMSI:国际移动用户识别码CIntemational Mobile Subscriber Identification Number) RMS:均方根值(RootMean Square) SIM:用户身份识别模块(SubscriberIdentity Module) SMS:短信息服务。ho口MessageService) SNTP:简单网络时间协议CSimpleNetwork Time protocoD TCP:传输控制协议CTransmission Control Protocol) Q/GDW 11413- 2015 TD-SCDMA:时分同步码分多址(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access) R-UIM:可移动用户识别棋块(RemovableUser Identity Module) UDP:用户数据包协议(UserDatagram Protocol) USIM:全球用户识别模块(UniversalSubscriber Identity ModuJe) VPDN:虚拟专用拨号网(VirtualPlivate Dial-up Network) VPN:虚拟专用网络(VrtualPrvate Network) WCDMA:宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access) 5 功能要求5.1 一般要求通信模块应能通过公网获取E地址，并能透明、双向、对等地传输符合DLlT634.5101、DLlT634.5104通信规约或满足DLlT860.3标准协议的数据。5.2 工作模式及功能5.2.1 通信模块应支持UDP客户端、TCP客户端、TCP服务器等模式，可远程配置。5.2.2 通信模块应支持永久在线模式、按需在线模式以及定时在线模式:a ) 永久在线模式:应具备防掉线机制，设备加|毡后可自动建立并保持数据传输通道，并在掉线后白动重拨。b) 按需在线模式:应支持主站远程唤醒和终端数据端口触发上线，可通过SMS或振铃方式激活终端，进行登录与连接。c ) 定时在线模式:应支持终端侧按照设定的时间周期与主站登录与连接。5.2.3 通信模块应提供上位机读取其国际移动设备识别码(lMEI)以及所安装的SIMIR-UIMIUS1M卡的国际移动用户识别码。MSD功能。5.2.4 通信模块应提供包括但不限于网络状态、信号质量、白检信息等日志的输出。该输出功能用户可开启或关闭。5.2.5 通信模块应支持根据域名和IP地址访闯主站。5.2.6 通信模块应支持从SNTP授时服务器获取时间，获取时间精度在秒级以上。5.2.7 通信模块应支持为各类终端提供对时服务。5.3 网络管理通信模块应支持由电力公司执行远程网络管理。远程网络管理宜包括配置管理、安全管理、故障管理以及性能管理等功能。5.4 安全要求5.4.1 接入安全通信模块应支持安全接入方式，如APN、VPDN等。5.4.2 传输安全通信模块应支持虚拟专用网络(VPN)或采用配电终端专用安全模块实现的安全传输。5.4.3 管理安全5.4.3.1 通信模块的本地维护和远程维护功能应支持用户名、密码保护。5.4.3.2 通信模块的SMS管理功能应支持白名单设置，对未在白名单中列出的号码应拒绝管理。5.5 状态指示通信棋块应具有状态指示灯，能指示上电、在线、数据收发等状态。5.6 维妒与升级5.6.1 远程维护与升级5.6.1.1 通信模块应支持远程升级，远程导入、导出配置文件等功能。3 Q/GDW 11413- 2015 5.6.1.2 通信模块应支持SMS管理功能，可通过SMS支持关键参数设置、状态查询、故障诊断功能。5.6.1.3 通信模块应支持软件完整性校验，在升级失败等异常情况下，应能自动恢复原来的系统，保证通信模块安全运行。5.6.2 本地维护与升级5.6.2.1 通信棋块应具备本地升级的能力。5.6.2.2 通信模块应支持本地维护功能，可通过本地维护接口实现关键参数设置、状态查询、故障谚断功能。5.6.2.3 通信模块应支持软件完整性校验，在升级失败等异常情况下，应能自动恢复原来的系统，保证通信模块安全运行。6 技术要求6.1 环境条件通信模块正常运行的工作环境应符合表l所示的环境温、湿度、气压分级要求。表1工作场所环境温、湿度和气压分级环境温度场所类型级别范围最大变化率 .C/min 室内C2 -25.+55 0.5 遮蔽场所、户外C3 -40.+70 协议特定CX 注CX级别根据用户需要由用户和制造商协商确定。6.2 工作电源及功耗要求6.2.1 独立通信模块6.2.1.1 电源输入和输出应实现电气隔离。6.2.1.2 直流电源技术参数指标:a) 电压标称值应为48V或24V;b ) 电压容差应为+15%-20%;c) 电压纹波不应大于5%。温度相对湿度% 10.100 最大绝对湿度g/m3 29 35 相对大气压相对大气压86kPa.106kPa 6.2.1.3 独立通信模块在待机(保持在线，无数据通信)状态下功耗宜小于lW，最高不应大于3W。6.2.1.4 独立通信棋块在数据通信状态下平均功耗直小于2W，最高不应大于5Wo6.2.1.5 独立通信模块在启动及通信过程中瞬时最大功耗不应大于5Wo6.2.1.6 独立通信模块肉置电源反相保护和过压保护，当电源超出范围，设备能自行保护，不造成设备损坏。6.2.2 嵌入式通信模块6.2.2.1 嵌入式通信模块应支持直流电源供电，电压标称值应为+5V、+12V或+24V。6.2.2.2 标称电压容差为+5%-5%。6.2.2.3 嵌入式通信模块在待机(保持在线，无数据通信状态下功耗宜小于lW，最高不应大于3W。在特定的低功耗应用场景下，棋块宜支持DTX的休u民I唤醒，rj耗直小于0.5W。6.2.2.4 嵌入式通信模块在数据通信状态下平均功耗宜小于2W，最高不应大于5W。4 Q/GDW 11413- 2015 6.2.2.5 嵌入式通信棋块在启动及通信过程中瞬时最大功耗应小于5W。6.3 传输特性采用国家无线电管理机构对用于某种业务的相应设备所规定的工作频率范围，通信模块的工作频率-.射颇性能要求见表2-表4。表2GSMlCDMA工作频率与射频性能要求指标GSM900 GS孔11800CDMA 频率范围Tx: 890MHz915MHz Tx: .1710MHz1785MHz Tx: 825MHz835MHz Rx: 935MHz-960MHz Rx: 1805NOIz-18801HZ Rx: 870MHz-880MHz 参考灵敏度-102dBm (4级和5级)-102dBm (4级和5级-105dBmll.23J.任1z输出功率误差士6dB(最大功率控制级土6dB(最大功率控制级)+2/-4dB 载波频率误差:!: 1 X W-7 土1X 10-7 -3 o OHz- + 300Hz RMS相位误差RMS相位误差运5。RMS相位误差运50GMSK RMS EVM (误差矢GMSK 量幅度RMSEVM!:三9.0%8PSKRMS EVM9.0%8PSK 表33G工作频率与射频性能要求指标TD-SCDMA WCDMA CDMA2000 1880 1900MHz/20 1 O Tx: 19401但fz1955MHzTx: 1920NUfz1935NUfz 频率范围2015MHz Rx: 2130MHz-2145MHz Rx: 2110MHz2125MHz 参考灵敏度-108dBm -107dBm -105.5dBm/1.23MI-Iz 输出功率误差24dBm -3/+1dB 24dBm -3/+1dB +2/-4dB 载披频率误差土1X 10-7 士1X 10-7 -150Hz-+ 50Hz RMS EVM (误差矢RMSEVM:三14%16QAMRMSEVM:主14%16QAM量11幅度)RMSEVM!:三17.5%其他阳1SEVM:二17.5%其他表44G工作频率与射频性能要求指标TDD-LTE FDD-LTE B38(25702620MHz) IB39(1880 B 1 (T x: 1920 1 980MHzIRx:2 1 1 O 2170MHz) / 频率范围1920MHz) /B40(2300-2400MHz) IB41(2496.2690MHz) B3(Tx: 171 O 1785MHzlRx: 1805 1 880MHz) 参考灵敏度B38/39/40:-97dBmIONOIz/QPSK Bl:-97dBm10MI让/QPSKB41 :-95dBmlO阳Iz/QPSKB3才4dBm10MHz/QPSK输出功率误差23dBm +2/-3dB 23dBm +2/-3dB 载波频率误差土1XlO-7 土1X 10斗RMS EVM(误差RMSEVM!:三12.5%16QAM RMS EVM运12.5%16QAM矢量11幅度RMS EVM17.5%QPSKlBPSK RMSEVM:三17.5%QPSKlBPSK6.4 接口要求6.4.1 通信模块与配电终端通信接口6.4.1.1 独立通信棋块与配电自动化终端之间的通信接口应提供至少2路串行接口，其中一路为RS232，5 Q/GDW 11413-2015 另一路为RS232或RS485;同时应具备至少l路以太网接口，以太网接口应能工作在全双工模式，可支持10/100Mbps速率。6.4.1.2 嵌入式通信模块与配电自动化终端之间的通信接口应提供至少2路串行接口，其中一路为RS232，另一路为RS232或RS485或UARTo6.4.1.3通信接口的插拔寿命应注500次。6.4.2 通信模块的本地和远程维护接口6.4.2.1 通信模块应至少具备l路(如:UART、RS232串口、以太网口、USB等接口)有线维护接1-10 6.4.2.2 接口插拔寿命应注500次。6.4.3 无线通信模块与SIM卡的接口通信模块与SIM卡的接口应符合GSMl1.11的要求，与STM卡交互数据应符合GSMll.l4要求。通信模块与R-UIM卡的接口应符合3GPP2C.S0023-D的要求，与R-UIM卡交互数据应符合3GPP2C.S0035-B要求。通信模块与USIM卡的接口应符合3GPPTS 31.102的要求，与USIM卡交互数据应符合3GPPTS 31.111要求。6.5 设计要求6.5.1 嵌入式通信模块采用模块化、可插拔部件，支持带电热插拔。6.5.2 通信模块的电子芯片器件及零部件应采用工业级器件，工作温度指标应满足表l所示的通信模块的工作温度分级要求。6.5.3 通信模块应采用工业级SIM辰-UIMIUSIM卡，在高温等特殊工作环境下，推荐使用嵌入式SIM或烧号。7 性能要求7.1 外壳及其防护性能通信模块的夕|、壳应具有阻燃、密封、防尘、防潮性能，并有一定的强度，由能抗变形、腐蚀、老化的阻燃、环保材料制成。安装在户外(含遮蔽场所的通信模块防护等级不应低于GBIT4208规定的IP55的要求:安装在户内的通信模块防护等级不应低于GB/T4208规定的IP20的要求。外壳及其防护性能的性能要求仅适用于独立通信模块，1嵌入式通信模块作为配电白动化终端整机的一部分，应符合DLlT721-2013的有关要求。7.2 电气安全性能7.2.1 绝缘电阻通信模块各输出电气回路对地和电气隔离的各回路之间的绝缘电阻要求如表5所示。表5绝缘电阻额定绝缘电压绝缘电阻要求测试电压V MQ V 正常条件湿热条件U:三6010 二三2250 60运U三三250主10主2500 U250 10 二三21000 注:与二次设备及外部回路直接连接的接口回路采用U250V的要求。6 Q/GDW 11413- 2015 7.2.2 绝缘强度通信模块输出回路各自对地和电气隔离的各回路之间，应耐受表6中规定的50Hz的交流电压，历时1min的绝缘强度试验。试验时不得出现击穿、闪络，地漏电流不应大于5mA。额定绝缘电压U三三6060U:E.三1257.2.3 冲击耐压表6试验电压试验电压有效值500 1500 额定纯金盘电压125U三250250U:E.三400(单位为伏)试验电压有效值通信模块输出回路各自对地和无电气联系的各国路之间，应耐受表7中规定的冲击电压峰值，正负极性各10次。试验时无破坏性放电(击穿跳火、闪络或绝缘击穿。额定绝缘电压U运6060U运1257.3 电磁兼容性表7冲击电压峰值试验电压有效值2000 5000 额定绝缘电压l 25U:主250250，并根据无线虚拟应用需求提出APN、VPDN接入方式。第5.6条针对生产单位遇到的运维管理难题，提出维护与升级的要求。在本标准第6章技术要求中，第6.2条的工作电源与功耗要求根据模块的不同应用场景提出了电源与功耗要求。第6.4条根据模块的通信与运维等不同功能需求提出了模块应具备的接口。本标准第7章性能要求是无线棋块的环境、电源、电气安全、机械性能等方面的物理要求，是设备正常交付使用的基本要求。第7.3条的抗扰度要求参考标准远动设备及系统电源和电磁兼容性C GBtr 15153.1)、电磁兼容试验和测量技术(GBtr 17626) 。第7.4条的电磁发射试验参考标准电气继电器第25部分:量度继电器的保护装置的电磁发射试验)CGB厅14598.16-2002)的相关条文提出。在本标准第8章检验方法中，规定了无线通信模块的试验检测方法，包括物理性能检测和功能检测，夺功率、温度、机械性能、绝缘性能、耐被热、连续通电稳定性、抗扰度检测概括为物理性能检测。第8.1检验条件参照了配电自动化终端设备检测规程)C Q/GDW 639-2011)。14