電力通信

2024年3月3日發(作者：學游泳的作文)

第一章，概述

第一節，電力通信的現狀及其發展趨勢

1、現階段我國電網發展的重點是大區電網互聯和城市電網、農村電網的改造。

2、總體上說電力通信網以光纖、微博及衛星電路組成主干網，以數字程控交換機組成了全國聯網的電話交換網，在電力通信網絡上開展了多種電力系統業務如遠程數據網、可視電話會議等，有的城市還建成了800MHZ集群移動通信系統。

3、我國電力專用通信網包括微波通信、載波通信、衛星通信、光纖通信和移動通信在內的覆蓋全國電網的多種類、功能齊全的通信網絡。

4、在地方電網，電力通信網目前已基本建成了光纖通信、微波通信為主，電力線載波通信等其它通信方式為輔的通信傳輸網絡結構。

5、電力系統有大量的不同電壓等級的電力桿線資源，OPGW（地線復合光纜）、ADSS（勸節制自承式光纜）。

6、國家的電力數據網已初步建成，它分為三級：國調到各大區網調及直屬省調的數據網絡為第一級網絡；網調到各所屬省調及直屬地調的數據網絡為第二級網絡；省內數據網絡為第三級網絡。

7、在地方電網，大部分是采用星型組網的SCADA系統，即數據采集與監視控制系統，是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等功能。

第二節，電力通訊網的發展趨勢

1、總的來說，建立一個語音、數據、圖像、多媒體合一的電力系統通訊網絡和將業務數據化、智能化、個人化、寬帶化的綜合業務網絡是電力系統通信的目標。

2、電力通信網的發展方向是大力建設光纖網絡，大力發展internet技術，PLC作為數據網絡的接入方式將是一大熱點，此外IP電話作為業務應用會得到發展；急需注意的是優化網絡結構，建設完善數據通信網絡逐步向綜合業務的多媒體網絡演進。

3、電力通信系統應形成以光纖為媒質的寬帶、高速通信主網架，以微波為媒質的基礎備份通信網，初步形成以SDH、ATM和IP技術相結合的交換傳輸通信網絡結構。

4、電力特種光纜與普通光纜相比，有如下特點：（1）經濟可靠。電力特種光纜充分利用電力系統的特有資源，與電力網架結構緊密結合在一起建設，具有經濟、可靠、快捷、安全的特點。（2）指標要求。電力特種光纜是安裝在不同電壓等級的各種電力桿塔上，對電氣特性、機械特性和光纖特性均有特殊要求。

5、全介質自承式光纜ADSS：具有良好經濟性，可與各種電壓等級的輸電線路同塔架設，不許新立桿塔，不需新占地，施工速度快，工期短，大大節省了建設費用；具有建設的靈活性，可帶電架設光纜，不影響輸電線路的正常運行；具有維護的方便性，與電力線路互相獨立，不影響輸電線路和光纜的正常維修；具有較強的抗沖擊性，有很好的防彈功能。

6、架空地線復合光纜OPGW：特點是將通信光纜和高壓輸電線上的光纜結合成一個整體，將光纜技術和輸電技術相融合，成為多功能的架空地線，既是避雷線，又是架空光纜，同時還是屏蔽線，在完成高壓輸電線路施工的同時，也完成了通信線路的建設，非常適用于新建的輸電線路。

第三節、電力通信的重要性

1、電力系統通信特點：要求有較高的可靠性和靈活性；傳輸信息量少但種類復雜、實時性強；具有很大的耐沖擊性；網絡結構復雜；通信范圍點多面廣；無人值守機房居多。

2、電力系統通信網最重要的特點是高度的可靠性和實時性。

3、電力通信與電力系統自動化、電網安全穩定控制系統合稱為電網安全穩定運行的三大支柱。

第二章，通信基本原理

第一節、通信系統的組成

1、通信按照傳統的理解就是信息的傳輸與交換。

2、消息可以分成兩類：一類稱作離散消息；另一類稱作連續消息。離散消息是指消息的狀態是可數的或離散的，也成為數字消息。連續消息是狀態連續變化的消息，也稱為模擬消息。如果電信號的該參量攜帶者離散消息，則該參量必將是離散取值的，這樣的喜好成為數字信號。如果電信號的參量連續取值，則稱這樣的信號是模擬信號。按照信道傳輸的是模擬信號還是數字信號，可以相應地把通信系統分為模擬通信系統和數字通信系統。

3、調制或解調：將原始信號變換成其頻帶適合信道傳輸的信號，并在接收端進行反變換。經調制后的信號稱為已調信號。原始電信號又稱為基帶信號，已調信號稱為頻帶信號。

第二節、通信系統的分類及通信方式

1、傳送多路信號有三種復用方式：頻分復用、時分復用、碼分復用。

2、對于點與點間的通信，按消息傳送的方向與時間的關系，通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信。單工通信：消息單方向傳輸；半雙工通信：通信雙方都能收發消息，但不能同時進行；全雙工通信，通信雙方能同時進行收發消息。

3、按照數字信號碼元的排列方法不同，有串序傳輸和并序傳輸.。串序傳輸：將數字信號碼元序列按時間順序一個一個在信道中傳輸；并序傳輸：將數字信號碼元序列分割成兩路或兩路以上的數字信號碼無序列同時在信道中傳輸。

第三節、信道和主要技術指標

1、信道是信號的傳輸媒質，可分為有線信道和無線信道兩類。有線信道包括明線、對稱電纜、同軸電纜及光纜。無線信道有地波傳播、短波電離層反射、超短波或微波視距中繼、人造衛星中繼以及各種散射信道。

2、明線：指平行而相互絕緣的架空裸線線路。優點是傳輸損耗低，缺點是易受氣候和大氣影響，對外界噪聲干擾敏感。對稱電纜：在同一保護套內有許多對互相絕緣的雙導線的傳輸媒質，損耗大膽傳輸特性穩定。同軸電纜：優點是抗干擾能力好，傳輸數據穩定，價格便宜。

3、碼元傳輸速率，為名秒鐘傳送碼元的數目，單位是波特；信息傳輸速率為每秒鐘傳遞的信息量，單位是比特/秒。誤碼率，是錯誤接收的碼元數在傳送總碼元數中所占比例；誤信率，為錯誤接收的信息量在傳送信息總量中所占比例。通常誤信率小于誤碼率。

第四節，常用的調制技術

1、調制：按調制信號（基帶信號）的變化規律去改變載波某些參數的過程。調制的載波可以分為用正弦信號作為載波和用脈沖串或一組數字信號作為載波。常見的模——數變換可以看成是一種用脈沖串作為載波的數字調制，又稱為脈沖編碼調制。

2、調制作用：不僅可以進行頻譜搬移，把調制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調制信號傳換成適合于信道傳輸或便于信道多路復用的已調信號，而且它對系統的傳輸有效性和傳輸可靠性有著很大影響。調制方式往往決定了一個通信系統的性能。

3、絕對移相方式：以載波的不同相位直接去表示相應數字信息的相位鍵控。相對移相方式：利用前后相鄰碼元的相對載波相位值表示數字信息。

4、抽樣定理：一個頻帶限制在（0，f）內的時間連續信號m（t），如果以T≤0.5f的間隔對它等間隔抽樣，則m（t）將被所得到的抽樣值完全確定。

5、將模擬信號的抽樣量化值變換成代碼，成為脈沖編碼調制（PCM）。

第五節，復用和多址技術

1、復用：是一種將若干個彼此獨立的信號合并為一個可在同一信道上傳輸的復合信號的方法。

2、頻分復用：在物理信道能提供比單路原始信號寬得多的帶寬情況下，我們可以把該物理

信道的總帶寬分割成若干個和傳輸的單路信號帶寬相同的子信道，每個子信道傳輸一路信號。最大優點是信道復用率高，容許復用的路數多，同時分路方便。缺點是設備生產較復雜且有路間干擾。

3、時分復用：借助“把時間幀劃分成若干時隙和各路信號占有各自時隙”的方法實現在同一信道上傳輸多路信號。

4、多址通信：在同一通信網內各個通信臺、站共用同一指定射頻信道，進行互相間的多邊通信。在衛星中，基本的多址技術有四種：頻分多址、時分多址、碼分多址、空分多址。

5、碼分多址：是將不同的波形信號，以同一頻率發射出去，各站的接受是根據相應的信號波形分理出自己需要的信號。

6擴頻技術：是碼分多址中最常用的技術。其使用的帶寬遠大于發送信息所需要的帶寬。

第六節、交換技術

1、在廣域交換網絡中使用兩種不同的交換技術：電路交換和分組交換。

2、電路交換：要在兩個站間建立一條電路通路。優點是透明性，缺點是低效性。

3、分組交換：數據以短的分組形式傳送。有點是線路效率高、可執行數據速率轉換、交通負載很重不拒絕新的連接請求、可使用優先級、交換速度高。

第三章，電力載波通信

第一節、載波通信的基本原理

1、載波通信方式：為避免各路信號相互混淆，應將相同頻率范圍的各個話音信號進行頻率轉換，把他們搬移到各個不同的頻率位置，然后再進行同一對線路傳輸。由于各路信號的傳輸頻率不同，在同一線路上傳輸就互不干擾，在接收端可以用濾波器將不同頻率位置的信號區分出來再進行頻率轉換，還原出原始的話音信號。

2、變頻后的輸出信號產生了上邊帶和下邊帶，其頻率和幅度由話音信號和載波信號共同作用而產生，其頻率分別是載頻和話音頻率的和與差，因此他們都帶有話音信號的特性，可以任選一個邊帶進行傳輸而將另一個邊帶出去，同樣可以完成傳送話音信息的任務。這種傳輸方式成為帶邊帶傳輸制，而把載頻和上下邊帶都傳輸的方式成為雙邊帶傳輸制。

3、載波機：具有同時傳輸話音、遠動和保護信號的電力線載波設備。

第四章，電力微波通信技術

第一節，數字微波中繼通信的概念

1、微波是指頻率在300MHZ——300GHZ范圍內的電磁波。數字微波通信是指利用微波攜帶數字信息，通過電波空間，同時傳送若干相互無關的信息，并進行再生中繼的通信方式。微波只能在大氣對流層中直線傳播，繞射能力很弱。微波通信，就是利用微波頻段的無線電波傳遞信息的一種無線通信方式。

2、微波通信的三種方式：微波中繼通信、微博散射通信（利用大氣對流層不均勻氣團的散射）、利用離地面36000km的同步人造衛星作為微波通信的中間接力站。

3、微波中繼通信的特點：微波頻段頻帶寬，能容納更多無線電通信設備；微波收發信機的通頻帶很寬，能容納更多話路工作；受外部干擾小；受惡劣天氣影響小、結構簡化、保密性高。

第五章、移動通信技術

1、移動通信：通信的一方或雙方是在移動中實現通信的。

第六章、光纖通信技術

1、光纖通信優點：由于光波頻率高，可利用帶寬很寬，適合高速寬帶信息傳輸；光纖損耗低，可增加通信距離；抗電磁干擾能力強；難被竊聽；采取簡單均衡措施；光纖是電的絕緣體，無電位差和接地問題，且抗輻射能力強；原材料石英普通，重量輕。

2、光纖的中心部位叫做纖芯，作用是傳導光波。

第三節、光源與光檢測器

1、光纖通信系統中采用的光源主要有半導體激光器和半導體發光二極管。

2、半導體激光器：特點是單色性好、相干性好、方向性強。。特別是發射角小的特點對光纖通信特別有用。長距離的光纖通信系統和高速率的系統。光源一定要用較強光功率的半導體激光器。

3、發光二極管：線性好，受溫度影響小，光譜窄。缺點是發光功率小、方向性差，主要用在短距離光纖系統中。它屬于非相干光源，發出的光是英光，在短距離小容量系統中用得多。優點是：光輸出功率——電流的線性關系好，適合模擬調制方式；不存在發射模式和閾值條件的限制；有良好的溫度特性，可靠性高；制造方便，價格便宜。

4、光電檢測器有三種形式：一是PIN光電二極管；而是APD光電二極管；三是PIN——FET集成組件。

5、光接收器：作用是將經光纖傳輸后幅度被衰減、波形被展寬的微弱光信號轉變為電信號，并進行放大處理，回復為原來的信號。

6、直接調制：把電信號直接加到光源上，光源可以發出隨信號強弱變化的光信號

7、間接調制：光源本身不被調制，但光從光源射出后，在其傳輸通道上被一支調制器調制。目前光纖通信系統用的都是直接強度調制系統。

第五節、數字光纖通信系統的兩種傳輸體制

1、準同步數字系列PDH：缺點是北美、西歐、亞洲三種數字系列互不兼容，管理困難；沒有足夠的比特開銷，設計缺乏靈活性；信號不能直接分插，上下話路價格貴。

2、同步數字系列SDH：采用世界上統一的標準傳輸速率等級；各網絡單元的光接口有嚴格的標準規范；豐富的開銷比特用于網絡的運行、維護和管理，便于實現性能監測、故障檢測和定位、故障報告等管理功能；采用數字同步復用技術，其最小復用單位為字節；采用數字交叉連接設備DXC可以對各種端口速率進行可控的連接配置。

3、光纜備選：新建220KV及以上電壓等級輸電線路會使用OPGW光纜；35KV及110KV電壓等級的輸電線路會選用ADSS光纜，ADSS光纜還特別適用于已建輸電線路；10KV電壓等級的輸電線路一般會選用普通架空光纜。

4、自愈網SDH：指網絡的某些局部區段失效時，無需人為干預，就能自動選擇替代路由，而重新配置業務并建立通信的網絡。其種類分為線路保護倒換自愈網和環形網保護自愈網。

第八章電網電力調度綜合自動化系統

第一節，電力調度綜合自動化系統概述

1、電力調度自動化系統組成模式基本上是：遠方采集處理數據子站+傳輸+系統主站。對于電力系統而言遠方采集處理數據子站有分為傳統RTU和綜合自動化設備。

2、SCADA系統：全名為數據采集與監視控制系統，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出系統故障狀態等優勢，是電力調度不可缺少的工具。它對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益，減輕調度員的負擔，實現電力調度自動化與現代化，提高調度的效率和水平方面有著不可替代的作用。SCADA系統的結構基本上可分為前置通信子系統和SCADA應用子系統。前置通信子系統主要由前置機+通道調制解調器組成，是專門為處理大量遠程數據通訊而設計，主要作為遠動數據通道借口，擴大遠程I/O容量，完成數據的發送、接受以及數據的預處理；SCADA應用子系統由后臺處理機+服務器+各工作站組成，其中后臺處理機又稱為SCADA節點機它是整個監控系統的核心，運行著實時數據庫，擔負著數據處理、報警發布等功能。由于后臺處理機很重要，所以大部分的調度監控系統對其采用雙重配置，冗余結構，互為備用。

3、能量管理系統EMS：即電能量管理系統。EMS/SCADA是以計算機為基礎的電力系統的綜合自動化系統，是一套為電力系統控制中心提供數據采集、監視、控制和優化，以及為電

力市場提供交易計劃安全分析服務的計算機軟硬件系統的總稱，也可以說是現代電網調度自動化系統的總稱，是SCADA系統的擴充。

第三節、調度自動化分站設備

1、RTU終端：是一種遠端測控單元裝置，負責對現場信號、工業設備的檢測和控制。點電力系統是指調度自動化主站系統監控的子站，按規約完成數據采集、處理、發送、接受以及輸出、執行等功能的設備。

2、電測量變送器：主要用于測量交流信號，所測量的輸出信號用直流電流、直流電壓或數字信號來表示的一種測量裝置。電量變送器將電力網絡中的交流電壓或電流轉換成與負載無關的直流電流信號或電壓信號輸出。

第九章，電網監控系統

1、有關變電所的數據：母線電壓、線路流量、變壓器負載、變壓器分接頭位置、變壓器狀態、開關和刀閘狀態、繼電器狀態、變電所報警、變壓器報警、MW和Mvar表計讀數、繼電保護狀態、事態順序記錄。

2、有關電廠數據：單機發電、輔機發電、單機發電量、輔機發電量、設計單機功能的數據如燃料費用、水溫和水位、環境限制因素等。