电力通信

2024年3月3日发(作者：学游泳的作文)

第一章，概述

第一节，电力通信的现状及其发展趋势

1、现阶段我国电网发展的重点是大区电网互联和城市电网、农村电网的改造。

2、总体上说电力通信网以光纤、微博及卫星电路组成主干网，以数字程控交换机组成了全国联网的电话交换网，在电力通信网络上开展了多种电力系统业务如远程数据网、可视电话会议等，有的城市还建成了800MHZ集群移动通信系统。

3、我国电力专用通信网包括微波通信、载波通信、卫星通信、光纤通信和移动通信在内的覆盖全国电网的多种类、功能齐全的通信网络。

4、在地方电网，电力通信网目前已基本建成了光纤通信、微波通信为主，电力线载波通信等其它通信方式为辅的通信传输网络结构。

5、电力系统有大量的不同电压等级的电力杆线资源，OPGW（地线复合光缆）、ADSS（劝节制自承式光缆）。

6、国家的电力数据网已初步建成，它分为三级：国调到各大区网调及直属省调的数据网络为第一级网络；网调到各所属省调及直属地调的数据网络为第二级网络；省内数据网络为第三级网络。

7、在地方电网，大部分是采用星型组网的SCADA系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。

第二节，电力通讯网的发展趋势

1、总的来说，建立一个语音、数据、图像、多媒体合一的电力系统通讯网络和将业务数据化、智能化、个人化、宽带化的综合业务网络是电力系统通信的目标。

2、电力通信网的发展方向是大力建设光纤网络，大力发展internet技术，PLC作为数据网络的接入方式将是一大热点，此外IP电话作为业务应用会得到发展；急需注意的是优化网络结构，建设完善数据通信网络逐步向综合业务的多媒体网络演进。

3、电力通信系统应形成以光纤为媒质的宽带、高速通信主网架，以微波为媒质的基础备份通信网，初步形成以SDH、ATM和IP技术相结合的交换传输通信网络结构。

4、电力特种光缆与普通光缆相比，有如下特点：（1）经济可靠。电力特种光缆充分利用电力系统的特有资源，与电力网架结构紧密结合在一起建设，具有经济、可靠、快捷、安全的特点。（2）指标要求。电力特种光缆是安装在不同电压等级的各种电力杆塔上，对电气特性、机械特性和光纤特性均有特殊要求。

5、全介质自承式光缆ADSS：具有良好经济性，可与各种电压等级的输电线路同塔架设，不许新立杆塔，不需新占地，施工速度快，工期短，大大节省了建设费用；具有建设的灵活性，可带电架设光缆，不影响输电线路的正常运行；具有维护的方便性，与电力线路互相独立，不影响输电线路和光缆的正常维修；具有较强的抗冲击性，有很好的防弹功能。

6、架空地线复合光缆OPGW：特点是将通信光缆和高压输电线上的光缆结合成一个整体，将光缆技术和输电技术相融合，成为多功能的架空地线，既是避雷线，又是架空光缆，同时还是屏蔽线，在完成高压输电线路施工的同时，也完成了通信线路的建设，非常适用于新建的输电线路。

第三节、电力通信的重要性

1、电力系统通信特点：要求有较高的可靠性和灵活性；传输信息量少但种类复杂、实时性强；具有很大的耐冲击性；网络结构复杂；通信范围点多面广；无人值守机房居多。

2、电力系统通信网最重要的特点是高度的可靠性和实时性。

3、电力通信与电力系统自动化、电网安全稳定控制系统合称为电网安全稳定运行的三大支柱。

第二章，通信基本原理

第一节、通信系统的组成

1、通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。

2、消息可以分成两类：一类称作离散消息；另一类称作连续消息。离散消息是指消息的状态是可数的或离散的，也成为数字消息。连续消息是状态连续变化的消息，也称为模拟消息。如果电信号的该参量携带者离散消息，则该参量必将是离散取值的，这样的喜好成为数字信号。如果电信号的参量连续取值，则称这样的信号是模拟信号。按照信道传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

3、调制或解调：将原始信号变换成其频带适合信道传输的信号，并在接收端进行反变换。经调制后的信号称为已调信号。原始电信号又称为基带信号，已调信号称为频带信号。

第二节、通信系统的分类及通信方式

1、传送多路信号有三种复用方式：频分复用、时分复用、码分复用。

2、对于点与点间的通信，按消息传送的方向与时间的关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信。单工通信：消息单方向传输；半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行；全双工通信，通信双方能同时进行收发消息。

3、按照数字信号码元的排列方法不同，有串序传输和并序传输.。串序传输：将数字信号码元序列按时间顺序一个一个在信道中传输；并序传输：将数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号码无序列同时在信道中传输。

第三节、信道和主要技术指标

1、信道是信号的传输媒质，可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光缆。无线信道有地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道。

2、明线：指平行而相互绝缘的架空裸线线路。优点是传输损耗低，缺点是易受气候和大气影响，对外界噪声干扰敏感。对称电缆：在同一保护套内有许多对互相绝缘的双导线的传输媒质，损耗大胆传输特性稳定。同轴电缆：优点是抗干扰能力好，传输数据稳定，价格便宜。

3、码元传输速率，为名秒钟传送码元的数目，单位是波特；信息传输速率为每秒钟传递的信息量，单位是比特/秒。误码率，是错误接收的码元数在传送总码元数中所占比例；误信率，为错误接收的信息量在传送信息总量中所占比例。通常误信率小于误码率。

第四节，常用的调制技术

1、调制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程。调制的载波可以分为用正弦信号作为载波和用脉冲串或一组数字信号作为载波。常见的模——数变换可以看成是一种用脉冲串作为载波的数字调制，又称为脉冲编码调制。

2、调制作用：不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号传换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大影响。调制方式往往决定了一个通信系统的性能。

3、绝对移相方式：以载波的不同相位直接去表示相应数字信息的相位键控。相对移相方式：利用前后相邻码元的相对载波相位值表示数字信息。

4、抽样定理：一个频带限制在（0，f）内的时间连续信号m（t），如果以T≤0.5f的间隔对它等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。

5、将模拟信号的抽样量化值变换成代码，成为脉冲编码调制（PCM）。

第五节，复用和多址技术

1、复用：是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。

2、频分复用：在物理信道能提供比单路原始信号宽得多的带宽情况下，我们可以把该物理

信道的总带宽分割成若干个和传输的单路信号带宽相同的子信道，每个子信道传输一路信号。最大优点是信道复用率高，容许复用的路数多，同时分路方便。缺点是设备生产较复杂且有路间干扰。

3、时分复用：借助“把时间帧划分成若干时隙和各路信号占有各自时隙”的方法实现在同一信道上传输多路信号。

4、多址通信：在同一通信网内各个通信台、站共用同一指定射频信道，进行互相间的多边通信。在卫星中，基本的多址技术有四种：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址。

5、码分多址：是将不同的波形信号，以同一频率发射出去，各站的接受是根据相应的信号波形分理出自己需要的信号。

6扩频技术：是码分多址中最常用的技术。其使用的带宽远大于发送信息所需要的带宽。

第六节、交换技术

1、在广域交换网络中使用两种不同的交换技术：电路交换和分组交换。

2、电路交换：要在两个站间建立一条电路通路。优点是透明性，缺点是低效性。

3、分组交换：数据以短的分组形式传送。有点是线路效率高、可执行数据速率转换、交通负载很重不拒绝新的连接请求、可使用优先级、交换速度高。

第三章，电力载波通信

第一节、载波通信的基本原理

1、载波通信方式：为避免各路信号相互混淆，应将相同频率范围的各个话音信号进行频率转换，把他们搬移到各个不同的频率位置，然后再进行同一对线路传输。由于各路信号的传输频率不同，在同一线路上传输就互不干扰，在接收端可以用滤波器将不同频率位置的信号区分出来再进行频率转换，还原出原始的话音信号。

2、变频后的输出信号产生了上边带和下边带，其频率和幅度由话音信号和载波信号共同作用而产生，其频率分别是载频和话音频率的和与差，因此他们都带有话音信号的特性，可以任选一个边带进行传输而将另一个边带出去，同样可以完成传送话音信息的任务。这种传输方式成为带边带传输制，而把载频和上下边带都传输的方式成为双边带传输制。

3、载波机：具有同时传输话音、远动和保护信号的电力线载波设备。

第四章，电力微波通信技术

第一节，数字微波中继通信的概念

1、微波是指频率在300MHZ——300GHZ范围内的电磁波。数字微波通信是指利用微波携带数字信息，通过电波空间，同时传送若干相互无关的信息，并进行再生中继的通信方式。微波只能在大气对流层中直线传播，绕射能力很弱。微波通信，就是利用微波频段的无线电波传递信息的一种无线通信方式。

2、微波通信的三种方式：微波中继通信、微博散射通信（利用大气对流层不均匀气团的散射）、利用离地面36000km的同步人造卫星作为微波通信的中间接力站。

3、微波中继通信的特点：微波频段频带宽，能容纳更多无线电通信设备；微波收发信机的通频带很宽，能容纳更多话路工作；受外部干扰小；受恶劣天气影响小、结构简化、保密性高。

第五章、移动通信技术

1、移动通信：通信的一方或双方是在移动中实现通信的。

第六章、光纤通信技术

1、光纤通信优点：由于光波频率高，可利用带宽很宽，适合高速宽带信息传输；光纤损耗低，可增加通信距离；抗电磁干扰能力强；难被窃听；采取简单均衡措施；光纤是电的绝缘体，无电位差和接地问题，且抗辐射能力强；原材料石英普通，重量轻。

2、光纤的中心部位叫做纤芯，作用是传导光波。

第三节、光源与光检测器

1、光纤通信系统中采用的光源主要有半导体激光器和半导体发光二极管。

2、半导体激光器：特点是单色性好、相干性好、方向性强。。特别是发射角小的特点对光纤通信特别有用。长距离的光纤通信系统和高速率的系统。光源一定要用较强光功率的半导体激光器。

3、发光二极管：线性好，受温度影响小，光谱窄。缺点是发光功率小、方向性差，主要用在短距离光纤系统中。它属于非相干光源，发出的光是英光，在短距离小容量系统中用得多。优点是：光输出功率——电流的线性关系好，适合模拟调制方式；不存在发射模式和阈值条件的限制；有良好的温度特性，可靠性高；制造方便，价格便宜。

4、光电检测器有三种形式：一是PIN光电二极管；而是APD光电二极管；三是PIN——FET集成组件。

5、光接收器：作用是将经光纤传输后幅度被衰减、波形被展宽的微弱光信号转变为电信号，并进行放大处理，回复为原来的信号。

6、直接调制：把电信号直接加到光源上，光源可以发出随信号强弱变化的光信号

7、间接调制：光源本身不被调制，但光从光源射出后，在其传输通道上被一支调制器调制。目前光纤通信系统用的都是直接强度调制系统。

第五节、数字光纤通信系统的两种传输体制

1、准同步数字系列PDH：缺点是北美、西欧、亚洲三种数字系列互不兼容，管理困难；没有足够的比特开销，设计缺乏灵活性；信号不能直接分插，上下话路价格贵。

2、同步数字系列SDH：采用世界上统一的标准传输速率等级；各网络单元的光接口有严格的标准规范；丰富的开销比特用于网络的运行、维护和管理，便于实现性能监测、故障检测和定位、故障报告等管理功能；采用数字同步复用技术，其最小复用单位为字节；采用数字交叉连接设备DXC可以对各种端口速率进行可控的连接配置。

3、光缆备选：新建220KV及以上电压等级输电线路会使用OPGW光缆；35KV及110KV电压等级的输电线路会选用ADSS光缆，ADSS光缆还特别适用于已建输电线路；10KV电压等级的输电线路一般会选用普通架空光缆。

4、自愈网SDH：指网络的某些局部区段失效时，无需人为干预，就能自动选择替代路由，而重新配置业务并建立通信的网络。其种类分为线路保护倒换自愈网和环形网保护自愈网。

第八章电网电力调度综合自动化系统

第一节，电力调度综合自动化系统概述

1、电力调度自动化系统组成模式基本上是：远方采集处理数据子站+传输+系统主站。对于电力系统而言远方采集处理数据子站有分为传统RTU和综合自动化设备。

2、SCADA系统：全名为数据采集与监视控制系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，是电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。SCADA系统的结构基本上可分为前置通信子系统和SCADA应用子系统。前置通信子系统主要由前置机+通道调制解调器组成，是专门为处理大量远程数据通讯而设计，主要作为远动数据通道借口，扩大远程I/O容量，完成数据的发送、接受以及数据的预处理；SCADA应用子系统由后台处理机+服务器+各工作站组成，其中后台处理机又称为SCADA节点机它是整个监控系统的核心，运行着实时数据库，担负着数据处理、报警发布等功能。由于后台处理机很重要，所以大部分的调度监控系统对其采用双重配置，冗余结构，互为备用。

3、能量管理系统EMS：即电能量管理系统。EMS/SCADA是以计算机为基础的电力系统的综合自动化系统，是一套为电力系统控制中心提供数据采集、监视、控制和优化，以及为电

力市场提供交易计划安全分析服务的计算机软硬件系统的总称，也可以说是现代电网调度自动化系统的总称，是SCADA系统的扩充。

第三节、调度自动化分站设备

1、RTU终端：是一种远端测控单元装置，负责对现场信号、工业设备的检测和控制。点电力系统是指调度自动化主站系统监控的子站，按规约完成数据采集、处理、发送、接受以及输出、执行等功能的设备。

2、电测量变送器：主要用于测量交流信号，所测量的输出信号用直流电流、直流电压或数字信号来表示的一种测量装置。电量变送器将电力网络中的交流电压或电流转换成与负载无关的直流电流信号或电压信号输出。

第九章，电网监控系统

1、有关变电所的数据：母线电压、线路流量、变压器负载、变压器分接头位置、变压器状态、开关和刀闸状态、继电器状态、变电所报警、变压器报警、MW和Mvar表计读数、继电保护状态、事态顺序记录。

2、有关电厂数据：单机发电、辅机发电、单机发电量、辅机发电量、设计单机功能的数据如燃料费用、水温和水位、环境限制因素等。