電力系統(tǒng)通信技術(shù)發(fā)展-丁仁杰

1、電力系統(tǒng)通信技術(shù)的發(fā)展W-I-107室Tel:+86 10 62795566/Fax:+86 10 68948538Email: 1主要內(nèi)容一、電力系統(tǒng)通信的概念和任務(wù)二、電力通信與公用通信的區(qū)別三、電力通信的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀四、電力通信系統(tǒng)的組成五、電力通信系統(tǒng)的分類六、通信系統(tǒng)的主要傳輸技術(shù)簡介七、Q&A2一、電力系統(tǒng)通信的概念和任務(wù)基本概念電力系統(tǒng)通信-“電力專用通信”系統(tǒng)通信廠站通信電力系統(tǒng)通信的一般定義是：利用有線電、無線電、光或其他電磁系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)運行、經(jīng)營和管理等活動中需要的各種符號、信號、文字、圖像、聲音或任何性質(zhì)的信息進行傳輸與交換，滿足電力系統(tǒng)要求的專用通信。 3電力系統(tǒng)

2、通信的任務(wù)電力系統(tǒng)通信的任務(wù)就是準(zhǔn)確和快速地完成話音、數(shù)據(jù)和圖像的傳輸。話音業(yè)務(wù)：電力調(diào)度和行政管理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：調(diào)度自動化的檢測監(jiān)控數(shù)據(jù)計算機和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信繼電保護信號的傳輸圖文傳真和用戶電報業(yè)務(wù)水電廠水情和氣象報告等圖像業(yè)務(wù)：會議電視和電視網(wǎng)等4二、電力通信與公用通信的區(qū)別電力通信與公用通信之間沒有根本區(qū)別，而主要差異在于：結(jié)構(gòu)特點：電力通信以單位所在區(qū)域劃分而公用通信以國家行政管理區(qū)域劃分；經(jīng)濟性要求：公用通信以經(jīng)濟性第一，而電力通信依附電力網(wǎng)運行；5三、電力通信的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀我國電力通信的發(fā)展歷史經(jīng)歷60年發(fā)展歷史：早期的技術(shù)，電力線載波、架空明線或電纜通信方式；60年代，模擬微波、特

3、高頻或同軸電纜多路載波；80年代，數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、程控交換機投運和光纖通信；90年代，架空地線復(fù)合光纜（OPGW）和全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）電話交換、分組交換、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)、ATM、會議電話和會議電視等通信網(wǎng)6世界電力通信的發(fā)展歷史電力通信在發(fā)展和采用新技術(shù)方面始終是通信行業(yè)的先鋒；電力線載波（20世紀(jì)20年代初）微波（始于20世紀(jì)50年代）光釬（20世紀(jì)80年代）由點對點發(fā)展到交換網(wǎng)絡(luò)7我國電力通信的近10年中的變化：一是電力專用通信裝備水平和服務(wù)質(zhì)量大幅度提高；二是充分利用資源優(yōu)勢和富余能力，參與社會電信市場競爭，已經(jīng)成為國際上電力公司的普遍趨勢。數(shù)字微波電路總長度約為73,000k

4、m，總站數(shù)3,200個；220V及以上電力線載波機總數(shù)8,300臺，話路公里數(shù)約為340,000km；110V及以下電力線載波機總數(shù)10 000多臺，話路公里數(shù)約為224 000 ；光纜總長16,000多km，其中ADSS約4,100km，OPGW約2,000 km，纏繞光纜約600km；交換機總?cè)萘考s200萬門；衛(wèi)星地球站42座；800MHz集群移動通信系統(tǒng)。1999年年底以來，電力通信網(wǎng)內(nèi)已開工建設(shè)了數(shù)字微波電路約10,000km，光纜線路約20,000km（OPGW和ADSS各占約50）。 8四、通信系統(tǒng)的基本組成1. 信息源與收信者信源：模擬(連續(xù))和數(shù)字(離散)模擬信源：語言、圖象、

5、聲音、音樂及鳥聲等。數(shù)字信源：旗語、交通信號及計 算機及數(shù)字電路信號。抽樣：模擬信源 離散信源量化：離散信源 數(shù)字信源9通信系統(tǒng)的組成10四、通信系統(tǒng)的組成（續(xù)）2. 發(fā)送設(shè)備 把信源與傳輸介質(zhì)匹配起來3. 傳輸介質(zhì) 不論傳輸介質(zhì)為有線或無線， 傳輸過程都會引入干擾4. 接收設(shè)備 完成發(fā)送設(shè)備的逆變換11信源通信系統(tǒng)的一般模型發(fā)送設(shè)備傳輸介質(zhì)接收設(shè)備收信者信息信號載體信息干擾12信源數(shù)字通信系統(tǒng)的組成信源編碼傳輸介質(zhì)信源譯碼收信者信道編碼信道譯碼噪聲13信源/收信者一個完整和簡化的通信系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)交換系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)信源/收信者電路分組ATM供電縱橫14五、電力通信系統(tǒng)的分類1. 按消息的物理特征

6、分類調(diào)度和管理電話、監(jiān)控數(shù)據(jù)和圖象等2.按調(diào)制的方式分類基帶傳輸和載波傳輸調(diào)制方式：連續(xù)波和脈沖波調(diào)制信號：模擬和數(shù)字信號目的有三：便于發(fā)送/抗干擾/利用頻帶153.按傳輸信號的特征分類收端有效恢復(fù)消息與信號單一對應(yīng)模擬通信系統(tǒng)：參量取值無限數(shù)字通信系統(tǒng)：參量取值有限數(shù)字系統(tǒng)有著顯著的優(yōu)越性整個通信系統(tǒng)數(shù)字化世界模擬信源數(shù)字化數(shù)字系統(tǒng)16數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)越性：抗干擾能力強便于進行各種數(shù)字信號處理易于實現(xiàn)集成化和小型化經(jīng)濟效益優(yōu)于模擬(載波)通信傳輸與交換很容易結(jié)合起來綜合業(yè)務(wù)便于實現(xiàn)多路復(fù)用數(shù)字通信系統(tǒng)的缺憾：占用較寬頻帶，資源利用率較低對信號同步要求嚴(yán)格174. 按傳輸信號的復(fù)用方式分類頻分

7、復(fù)用 FDM/FDMA時分復(fù)用 TDM/TDMA碼分復(fù)用 CDM/CDMA波分復(fù)用 WDM/WDMA5. 按傳輸介質(zhì)進行分類有線：普通電纜/同軸/光纜無線：電磁波/微波/衛(wèi)星18六、通信系統(tǒng)的主要傳輸技術(shù)簡介架空明線和電纜通信公用網(wǎng)早已實現(xiàn)八橫八縱的建設(shè)目標(biāo)。1982年統(tǒng)計，長途線路18萬公里，其中90%為架空明線。滬-杭、京-漢-廣同軸電纜干線通1800路載波目前，大部分已被或正在被光纖取代。國際上，最高容量為13200路（或6路廣播電視）/芯，數(shù)字電話為4032路電力系統(tǒng)的架空明線隨輸電線路敷設(shè)；電纜線：明線/普通/同軸(50/75/93)/雙絞線(IV)/屏蔽/RJ11和RJ45接頭19

8、早期電力線載波技術(shù)簡介電力線信道十分惡劣。主要干擾源有: 信道衰減、信道噪聲和多徑效應(yīng) 20配變載波監(jiān)測及遠程抄表系統(tǒng)21總體設(shè)計通過中壓架空線或電纜以1對N的方式從變電站母線注入信號,經(jīng)饋線到達配電點信息通過載波調(diào)制解調(diào)器耦合到線路上傳回變電站特點雙載頻自動切換485總線的保護中繼功能,最長線上距離達20km耦合電容與結(jié)合濾波器一體化中繼功能與載波從MODEM一體化設(shè)計通用化22技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸距離架空:10km 電纜:5km中繼傳輸距離增加1倍/級傳輸速率300600bps發(fā)送功率5W誤碼率2 m)光纜有望實現(xiàn)1000km以上無中繼；抗電磁干擾電力輸送線/電氣化鐵路沿線/雷擊多發(fā)區(qū)；不產(chǎn)生

9、串?dāng)_，保密性好光纜尺寸小、重量輕(電纜的1/31/10)光纜不會銹蝕，使用壽命長光纜接頭不會產(chǎn)生放電，沒有點火花，運行安全節(jié)省金屬材料和能源34電力光纖通信光纖 松套管填充件 光纜介質(zhì)中心 加強件纜芯阻水繞包纜芯 內(nèi)護套光纜加強件 外護套光纜標(biāo)識 松套層絞ADSS光纜結(jié)構(gòu)35移動通信的工作方式單向單工工作方式（尋呼）雙向同頻單工工作方式收發(fā)不能同時進行對講機異頻半雙工工作方式收發(fā)不同頻，集群電話系統(tǒng)異頻雙工工作方式移動電話36移動通信的類型無線電尋呼系統(tǒng)/Paging無繩電話/Cordless集群移動通信系統(tǒng)小靈通/PHS/PAS/PCT公用蜂窩移動通信系統(tǒng)早期的模擬移動通信采用FDMA現(xiàn)已發(fā)

10、展過渡到2.5G移動通信系統(tǒng)TDMA/FDMTDMA系統(tǒng)/GSMCDMA/FDMCDMA系統(tǒng)/IS-95移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)37廣州市電力通信網(wǎng)絡(luò)分割圖地區(qū)骨干網(wǎng)城區(qū)網(wǎng)番禺網(wǎng)從化網(wǎng)增城網(wǎng)花都網(wǎng) 目前廣州市電力系統(tǒng)已采用的通信方式有：一、傳輸方式：1、光纖通信：OPGW、ADSS及管道光纜等光纜，SDH/PDH傳輸技術(shù)。2、SDH/PDH數(shù)字微波3、一點多址微波、4、載波通信、5、音頻電纜二、寬帶IP網(wǎng)絡(luò)通信方式：千兆以太網(wǎng)（綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)） 光纖直連路由器（調(diào)度數(shù)據(jù)） 接入SDH三、語音交換方式：數(shù)字程控交換技術(shù)四、視頻方式：會議電視（在建）38廣州市電力通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖廣州市電力通信網(wǎng)分為以下兩個層

11、次：第一層：傳輸骨干網(wǎng)絡(luò)層；（傳輸及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)備組成）第二層：業(yè)務(wù)層（含公眾用戶及專用用戶）接入通信網(wǎng)絡(luò)層輔助通信業(yè)務(wù)調(diào)度交換系統(tǒng)行政交換系統(tǒng)增值通信業(yè)務(wù)會議電視系統(tǒng) 公眾用戶信息基礎(chǔ)傳輸網(wǎng) 微波、光纖寬帶IP城域網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)電力監(jiān)控系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)其他系統(tǒng)ISP專用用戶39廣州電力變電站監(jiān)視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)庫服務(wù)器HUB多畫面分割器多路視頻SDH光傳輸網(wǎng)。多點控制單元MCU投影設(shè)備或電視墻視頻編碼器視頻切換矩陣動力設(shè)備及環(huán)境告警系統(tǒng)RTU云臺鏡頭控制器受控攝象機MCU控制臺E1E1變電站綜合自動化系統(tǒng)固定攝象機預(yù)設(shè)攝象機MCU控制臺110kV變電站變電站監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)字錄象裝置11

12、0kV變電站E140廣州電力會議電視網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 省局主MCU廣州主MCU惠州主MCU汕頭主MCU一級樞紐二級樞紐終端市局母站區(qū)局會議電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖41七、Q&A42常用調(diào)制方式及用途連續(xù)波調(diào)制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM 廣播抑制載波常規(guī)雙邊帶調(diào)幅DSB 立體聲廣播單邊帶調(diào)幅SSB載波通信、無線電臺、數(shù)傳殘留邊帶調(diào)幅VSB電視廣播、數(shù)傳、傳真非線性調(diào)制頻率調(diào)制FM微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播相位調(diào)制PM中間調(diào)制方式數(shù)字調(diào)制幅度鍵控ASK數(shù)據(jù)傳輸頻率鍵控FSK數(shù)據(jù)傳輸相位鍵控PSK,DPSK,QPSK等數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、空間通信其他數(shù)字調(diào)制QAM,MSK等數(shù)字微波、空間通信（有效利用f）43教材及參考教材本課選用教材通信原理簡明教程南利平編著 清華大學(xué)出版社計算機網(wǎng)絡(luò)張曾科編著 清華