電力系統通信

2024年3月3日發(作者：什么是校園文化)

電力系統通信概論

湖北超高壓輸變電公司 孟應平

一、電力系統通信

通信：完成信息的收集、傳輸、交換的過程。

終端設備、傳輸設備、交換設備。

電力系統通信：利用電力系統資源和其他公共通信手段，解決電力系統生產特殊要求，為電力系統生產服務的獨立通信系統（專網），總稱電力系統通信。

二、 通信的幾個有關概念

1． 電平（功率）： 表示信號功率的大小。

單位：分貝，dBm=10lg (po/1mw)

2． 頻率： 表示信號變化的快慢。

單位：hz= (1/s) , 周波/秒。

3． 帶寬： 表示頻率的間隔（△f）。

單位：Hz, △f=f2一f1

4． 通信容量---速率: 每秒傳輸比特（位）數量的多少。

單位： bit/s=(bit/s)

5． 頻帶利用率： 每赫滋帶寬傳輸的通信容量。

單位： bit/s/ Hz, =(bit/s/ Hz,)

6． 誤碼率： 一定傳輸時間內，傳輸錯誤的比特數與總比特

數的比。

1

單位：EBR（Error Bit Rate）=(錯誤比特/總比特數)

7． 碼型： 用以表示二進制代碼的信號的波形。

AMI, CMI, BCD（二十進制編碼）

RZ（歸零碼）, NRZ（不歸零碼）

HDB3（三階高密度雙極性碼）

8. 編碼： 通過數碼變換，將原始二進制代碼變換成適合信道傳輸的另一種數瑪的過程，叫編碼。編碼的目的是：

1） 便于提出時鐘；

2） 提高信號抗干擾能力；

3） 便于檢測誤碼和糾錯；

4） 壓縮碼率，提高線路傳輸速率；

9． 調制：利用待傳輸信號（數字、模擬）去改變載頻（波）信號的某一參數（量），便于信道傳輸，這一過程就叫調制。

1） 調幅

2） 調頻

3） 調相

10． 復用：在一個傳輸煤質中，同時傳輸多個信號，就叫復用。

1） 頻分復用

2） 時分復用

3） 碼分復用

4） 波分復用

2

11． 時鐘： 設備固有的（或外部輸入）頻率和波形都固定的信號源。 （hz，bit/s）

12． 同步： 同一網絡上的網元設備，通過同一時鐘信號源的指揮，達到同節拍的信號輸入、輸出，此時的狀態叫同步；反之，叫失步。

13. PCM：（Pul Coded Modulation &Demudulation）

脈沖編碼調制解調機（終端機）

功能： 將30路模擬信號或低速數據信號復接成一路2M數據信號；反之，將一路2M數據信號分解成30路模擬信號或低速數據信號。

PCM的幀結構如下：

1復幀=16幀（2ms） 1幀

F15 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F0

1幀

125μs

32個時隙 /256比特

1路（時隙）

3．9μs/8比特

8比特

幀同步時隙 話路1 ?? ?? 話路15 信令時隙 話路16 ?? ?? 話路30

Ts0 Ts1 ?? Ts15 Ts16 Ts17 ?? Ts31

TS0:幀同步時隙

偶幀

1 0 0 1 1 0 1 1

幀同步碼

保留給國際用，暫定為1

3

奇幀

1 1 A1 1 1 1 1 1

保留給國內用，暫定為1

幀失步，對告

TS16:復幀同步及信令時隙

F0幀

0 0 0 0 1 A2 1 1

復幀同步碼

復幀對告碼

F1幀

a b c d a b c d

CH1信令碼 CH16信令碼

???

F15幀

a b c

Ts1-Ts15 Ts17-Ts31：話路時隙

a b c d e f g h

1字節=8比特=3．9μs

d a b c d

CH15信令碼 CH30信令碼

14． PDH（準同步數字系列）

SDH （同步數字系列）

PDH：北美速率標準: 1.5Mbit/s—6.3Mbit/s—45Mbit/s—N×45Mbit/s

日本速率標準: 1.5Mbit/s—6.3Mbit/s—32Mbit/s—100Mbit/s-400Mbit/s

歐洲速率標準: 2Mbit/s—8Mbit/s—34Mbit/s— 4

140Mbit/s

SDH：STM—1；155.52Mbit/s

STM—4：622.08Mbit/s

STM—16：2488.32Mbit/s

STM—64：9953.28Mbit/s

STM—256:39813.12Mbit/s

三、電力系統通信的幾種方式

1、電力載波：利用電力線或地線作為傳輸介質，傳輸頻率在40KHz-----500KHz， 利用調幅方式，將話音、遠動、保護信號在變電站之間傳輸。 傳輸容量通常為4KHZ。

2、微波通信： 利用自由空間傳輸介質，傳輸頻率在300M

Hz-----300GHz， 利用數字調相方式，將話音、遠動、數據信號在變電站與調度中心之間（或長途）傳輸。 傳輸容量通常為34.368Mbit/s-----155.52（480—1920CH）

1標準話路 ＝4Khz ＝64Kbit/s

3、光纖通信：利用光導纖維作傳輸介質，傳輸波長在1.31μm----1.55μm， 利用激光直接調制方式，將數字信號沿光纜傳輸，傳輸容量通常為2.5Gbit/s-----10Gbit/s.

(30240---120960CH)

λ＝C/f λ: 波長, C: 光速3×108

m/s, f：頻率

4、衛星通信。

5、移動通信。

5

6、短波電臺、特高頻等無線電通信。

四、電力系統通信的幾種接口方式

1、二線方式接口：

B． 二線用戶（話機）接口： 2W FXS

C． 二線交換機接口： 2W FXO

D． 二線用戶E/M接口：2W E/M

2． 四線方式接口：

A． 四線方式： 4W

B． 四線E/M方式： 4W E/M

3． 低速數據接口：

A． G.703 64Kbit/s 同向接口數據

B． G.703 64Kbit/s 反向接口數據

C． V.35 N×64Kbit/s 數據

D． 10 Ba –T 網絡數據接口

4． 2Mbit/s E1數據接口

5． 155.52 Mbit/s STM-1數據接口 (電口/光口)

6． 622.08 Mbit/s STM-4數據接口 (電口/光口)

五、電力系統通信網的組成

（一）、電力系統通信網的組成

1、傳輸網；

2、行政交換網

6

3、500KV調度交換網

（二）、電力通信網主要承載的信息：

1、語音信息

2、遠動信息

3、保護信息

4、計算機數據信息

5、圖像信息

6、網管信息

7、時鐘信息

8、綜合數據網信息

9、其它數據信息

7

電力系統光纖通信

一．光纖通信

1．光纖通信的定義

光纖通信是以光波為載體，以光導纖維為傳輸媒質，將信號從一處傳輸到另一處的一種通信手段。

2．光纖通信的特點

A、傳輸容量大：單路載波4KHZ的帶寬——一個話路

微波（2M—155.52Mbit/s/λ）——30—1890CH

光纖容量10Gbit/s/λ——120960CH

B、傳輸距離遠：單摸光纖在1.3μm窗口的衰耗0.3dB/km，1.55μm窗口的衰耗0.2 dB/km，中繼段距離可達150km，實現長距離通信。

C、不受電磁干擾，抗電磁干擾及雷電干擾能力強。

D、線徑細，重量輕。單芯光纖直徑只有0.1mm，便于敷設。

E、資源豐富：光纖材料SiO2自然界大量存在，取之不盡，耗之不竭。頻率資源豐富，在同一纜中，頻率（波長）可重復使用。

3．光纖通訊的分類：

按波長分：短波長（0.85μm）

長波長：1.3μm 1.55μm

按傳輸模式分： 多模光纖通信

單模光纖通信

8

按信號方式分：模擬光纖通信

數字光纖通信

按同步方式分：準同步 PDH光纖通信

同步 SDH光纖通信

4．光纖通信在電力系統中的應用

隨著電力網的擴大，電網由省網發展到跨省，跨區，要求信息量急劇增加；電力載波和微波出現許多問題，諸如電力系統發生線路故障，電磁干擾，衰落，誤碼等，通信容量難以滿足現代大容量高速數字網的要求。因此，光纖通信網的應用便應運而生。

二．光纖通信的一般組成

OPGW

V

D

F

VDF：音頻配線架

PCM：數字終端機

DDF：數字配線架

SDH：同步數字系列光傳輸設備

ODF：光纖分配架

OPGW：復合地線光纜

9

P

C

M

D

D

F

S

D

H

O

D

F

S

D O P

V

光纜線路

D

F

D

H

D

F

C

M

D

F

ADSS： 全介質自承式光纜

三．光纖及光纜

1、光纖結構

包層

纖芯

涂覆層

塑套

2、光纖類型及譜特性：

多模光纖：指光纖中傳輸模式是多個

單模光纖：光纖中只能傳輸一個模式的光纖

光纖譜特性：

A（dB）衰耗

1310 1550 nm 波長

3、光纖的種類

ITU—T已經在建議G.652；G.653；G.654;G.655中分別定義了四種不同設計的單模光纖。

G652光纖是目前已廣泛使用的單模光纖，稱為1310nm性能 10

最佳的單模光纖，又稱色散未移位的光纖。

G653光纖稱為色散移位光纖或1550nm性能最佳的光纖。

G654光纖稱為截止波長移位的單模光纖。（海底光纜）

G655光纖稱為非零色散移位單模光纖。

**G652 適用工作窗口：1310nm(0.3—0.4dB/KM) 1550nm(0.17—0.25dB/KM) 截止波長1260nm

**G655適用工作窗口：1550nm(0.19—0.25dB/KM)截止波長1480nm

4、電力系統常用的光纜

OPGW：optical-Ground Wire 架空地線復合光纜

ADSS： All-Dielectric Self-supporting 全介質自承式光纜

光纜的幾種結構：

A． 骨架式，（玉鳳線，鳳絡線） OPGW

B． 層絞式，（斗—白線） OPGW, 普纜

C． 中心束管式 OPGW

D． 疊帶式 普纜

5、尾纖： G.652，G.655

用以連接光纖配線架與光傳輸設備、光終端轉換設備之間的單根光纖，稱之為尾纖或跳纖。長度約5米至20米。

多模尾纖為桔紅色；單模尾纖為黃色。

11

四．光傳輸設備

1． 設備類型：

TM： 終端復接光傳輸設備

ADM：分插復接光傳輸設備

DXC：數字交叉連接光纖設備

REG：光中繼設備

2． 設備主要模塊：

接口單元，STM—64光接口

STM—16光接口

STM—4光接口

STM—1光接口

STM—1電接口

T3（45Mbit/s）電接口

T1（1.5Mbit/s）電接口

E3（34Mbit/s）電接口

E1（2Mbit/s）電接口

交叉矩陣單元

128×128 VC—4級

2016×2016 VC—12級

定時單元： 定時單元可以從線路，支路單元，外部時鐘單元（BITS），內部時鐘獲取定時信號。

開銷處理單元：主要完成公務開銷字節的處理。

12

主控單元：通過管理口與網 管終端連接，負責收集傳輸系統的性能，告警，歷史記錄等信息上報網管，并下發來自網管的各種命令。通過DCC通道和不同傳輸網 之間交換信息，來實現對其他網的管理。

光放單元：

BA：BOOST 光放大器 10—20dB

PA：PRE AMPLIFIER 預放 10—20dB

五．光測試儀表

光源： 1310nm，1550nm

光功率計：850nm ,1310nm，1550nm

OTDR：光時域反射儀

平均衰耗：0.2—0.3 dB/Km

末端反射衰耗: 20--40dB

接頭損耗：0.1--0.2dB/個

光纖熔接機

13

光纖通信復用保護原理及應用

一、光纖傳保護的通道組成方式

1、專用光纖傳保護方式：

-------------------------------------------------

-------------------------------------------------

光纜

虛線代表光纜中用來傳保護的光纖

實線代表光纜中用來傳通信的光纖

光纖

圖一 專用光纖保護方式

2、數字復接（通道復用）方式：

A、 64K數據復接方式：

光電

轉

P

C

M

S

D

H

S

D

H

P

C

M

光電

轉換

換保護與通信 雙絞線 2M電纜 線路光纖 2M電纜 雙絞線 保護與通信

連接光纖 64K數據 64K數據 連接光纖

A站 線路 B站

B、 2M數據復接方式：

14

光電

轉

S

D

H

S

D

H

光電

轉換

換保護與通信 2M電纜 線路光纖 2M電纜 保護與通信

連接光纖 連接光纖

A站 線路 B站

圖二 光纖通道復用保護方式

二、光纖傳保護的優點

1、傳輸介質可靠、穩定，通道衰耗恒定，不隨天氣影響。

2、通道傳輸更快捷，傳輸時間短。

3、從保護到通信采用全數字化通道，便于信號處理。設備更簡單。

4、實現網管容易，便于監控。

三、光纖保護傳輸系統圖

P

C

M

O/E

PE

ODF:

光纖配線架 SDH: 同步光傳輸設備

PCM：數字終端機 O/E: 光電轉換器 PE: 繼電保護設備

PE

O/E

O/E

S

D

H

O

D

F

O

D

F

S

D

H

P

C

M

O/E

64K數據 2M數據 光 信 號 2M數據 64K數據

四、光纖保護應用實例

15

1、龍斗一、二回光纖保護

A、FOX515：

FOX515是一種終端接入、光電轉換、數字復接及傳輸為一體的綜合設備。

盤位如下：

a.龍—斗一回保護光電接口盤，REL561保護&LEP925遠跳一；

b.龍一斗二回保護光電接口盤，REL561保護&LEP925遠跳一；

c. 控制盤；

d. 2M接口盤；

e. 電源盤。

FOX515(龍斗一、二回)面板組裝圖

FOX515

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

O

T

E

R

M

6

4

K

O

T

E

R

M

6

4

K

G

E

C

G

E

C

0

D

6

4

C

O

B

U

X

中央處理器

M

E

G

I

F

2

*

2

L

O

M

I

4

4

*

2

P

O

S

U

S

電源模塊

0

D

6

4

光 光

電 電

接口 接口

K K

數據數據板 板

M M

接口接口板 板

16

OTERM 64K光電轉換接口板： 其功能是完成64K數據的光電轉換。

2槽位板： 龍斗一回REF561保護、LFP925遠跳1光纖接口。

3槽位板： 龍斗二回REF561保護、LFP925遠跳1光纖接口。

GECOD 64K數據電接口板：其功能是完成外部64K數據的同步。

6槽位板：斗笠至龍泉安穩裝置64K數據通道接口

7槽位板：斗笠至左岸安穩裝置64K數據通道接口

11槽位板：COBUX CPU板： 完成配置及網管數據的儲存、告警信息的收集等。

13槽位板：MEGIF 板： 2*2M數據通道接口板， 至龍泉

14槽位板：LOMI4 板： 4*2M數據通道接口板， 至左岸

21槽位板：POSUS板： 電源板

告 警：

1、 OTERM插件：

① 摸塊告警：本盤無正常反應、模塊自檢不成功或模塊插錯槽位時，（紅）燈亮；

② 信號告警：收不到信號時告警，（紅）燈亮。

2、 COBUX插件：

① 正常運行時綠燈亮，模塊故障時亮紅燈；

② 傳輸主通道無輸入時亮紅燈；

③ 重要告警，當各分路板無信號輸入時亮紅燈；

④ 次要告警。

3、 MEGIF插件：

① 模塊告警：模塊無正常反應時或自檢不成功時亮紅燈；

② 信號告警：“無2M信號輸入”、“兩端告警”或“誤碼率≥1×10E-3”時亮紅燈。

4、 POSOS插件：

① 電源告警指示燈，告警時紅燈亮。

盤位配置說明

1、“2”盤位為龍斗一回保護光電接口盤。

2、“3”盤位為龍斗二回保護光電接口盤。

3、“11”盤位為控制盤。

4、“13”盤位為2M接口盤。

5、“21”盤位為電源盤。

17

2、玉鳳線光纖保護數據傳輸接口方框圖

鳳凰山變電站側

遠切接點

遠跳接點

9 7 4 5

TX RX

2芯多模

RX TX

IMUX

2 0 0 0

DDF SDH

G.703

F M 6 4

2芯多模

F M 6 4

G.703

L 90

O

玉賢變電站側 P

遠切接點

G

W

遠跳接點

9 7 4 5

TX RX

2芯多模

RX TX

IMUX

2 0 0 0

SDH

DDF

G.703

F M 6 4

2芯多模

F M 6 4

G.703

L 90

18

19