电力系统通信技术发展-丁仁杰

1、电力系统通信技术的发展W-I-107室Tel:+86 10 62795566/Fax:+86 10 68948538Email: 1主要内容一、电力系统通信的概念和任务二、电力通信与公用通信的区别三、电力通信的发展历史及现状四、电力通信系统的组成五、电力通信系统的分类六、通信系统的主要传输技术简介七、Q&A2一、电力系统通信的概念和任务基本概念电力系统通信-“电力专用通信”系统通信厂站通信电力系统通信的一般定义是：利用有线电、无线电、光或其他电磁系统，对电力系统运行、经营和管理等活动中需要的各种符号、信号、文字、图像、声音或任何性质的信息进行传输与交换，满足电力系统要求的专用通信。 3电力系统

2、通信的任务电力系统通信的任务就是准确和快速地完成话音、数据和图像的传输。话音业务：电力调度和行政管理数据业务：调度自动化的检测监控数据计算机和互联网数据通信继电保护信号的传输图文传真和用户电报业务水电厂水情和气象报告等图像业务：会议电视和电视网等4二、电力通信与公用通信的区别电力通信与公用通信之间没有根本区别，而主要差异在于：结构特点：电力通信以单位所在区域划分而公用通信以国家行政管理区域划分；经济性要求：公用通信以经济性第一，而电力通信依附电力网运行；5三、电力通信的发展历史及现状我国电力通信的发展历史经历60年发展历史：早期的技术，电力线载波、架空明线或电缆通信方式；60年代，模拟微波、特

3、高频或同轴电缆多路载波；80年代，数字微波、卫星通信、程控交换机投运和光纤通信；90年代，架空地线复合光缆（OPGW）和全介质自承式光缆（ADSS）电话交换、分组交换、数字数据网、ATM、会议电话和会议电视等通信网6世界电力通信的发展历史电力通信在发展和采用新技术方面始终是通信行业的先锋；电力线载波（20世纪20年代初）微波（始于20世纪50年代）光钎（20世纪80年代）由点对点发展到交换网络7我国电力通信的近10年中的变化：一是电力专用通信装备水平和服务质量大幅度提高；二是充分利用资源优势和富余能力，参与社会电信市场竞争，已经成为国际上电力公司的普遍趋势。数字微波电路总长度约为73,000k

4、m，总站数3,200个；220V及以上电力线载波机总数8,300台，话路公里数约为340,000km；110V及以下电力线载波机总数10 000多台，话路公里数约为224 000 ；光缆总长16,000多km，其中ADSS约4,100km，OPGW约2,000 km，缠绕光缆约600km；交换机总容量约200万门；卫星地球站42座；800MHz集群移动通信系统。1999年年底以来，电力通信网内已开工建设了数字微波电路约10,000km，光缆线路约20,000km（OPGW和ADSS各占约50）。 8四、通信系统的基本组成1. 信息源与收信者信源：模拟(连续)和数字(离散)模拟信源：语言、图象、

5、声音、音乐及鸟声等。数字信源：旗语、交通信号及计 算机及数字电路信号。抽样：模拟信源 离散信源量化：离散信源 数字信源9通信系统的组成10四、通信系统的组成（续）2. 发送设备 把信源与传输介质匹配起来3. 传输介质 不论传输介质为有线或无线， 传输过程都会引入干扰4. 接收设备 完成发送设备的逆变换11信源通信系统的一般模型发送设备传输介质接收设备收信者信息信号载体信息干扰12信源数字通信系统的组成信源编码传输介质信源译码收信者信道编码信道译码噪声13信源/收信者一个完整和简化的通信系统传输系统交换系统传输系统信源/收信者电路分组ATM供电纵横14五、电力通信系统的分类1. 按消息的物理特征

6、分类调度和管理电话、监控数据和图象等2.按调制的方式分类基带传输和载波传输调制方式：连续波和脉冲波调制信号：模拟和数字信号目的有三：便于发送/抗干扰/利用频带153.按传输信号的特征分类收端有效恢复消息与信号单一对应模拟通信系统：参量取值无限数字通信系统：参量取值有限数字系统有着显著的优越性整个通信系统数字化世界模拟信源数字化数字系统16数字通信系统的优越性：抗干扰能力强便于进行各种数字信号处理易于实现集成化和小型化经济效益优于模拟(载波)通信传输与交换很容易结合起来综合业务便于实现多路复用数字通信系统的缺憾：占用较宽频带，资源利用率较低对信号同步要求严格174. 按传输信号的复用方式分类频分

7、复用 FDM/FDMA时分复用 TDM/TDMA码分复用 CDM/CDMA波分复用 WDM/WDMA5. 按传输介质进行分类有线：普通电缆/同轴/光缆无线：电磁波/微波/卫星18六、通信系统的主要传输技术简介架空明线和电缆通信公用网早已实现八横八纵的建设目标。1982年统计，长途线路18万公里，其中90%为架空明线。沪-杭、京-汉-广同轴电缆干线通1800路载波目前，大部分已被或正在被光纤取代。国际上，最高容量为13200路（或6路广播电视）/芯，数字电话为4032路电力系统的架空明线随输电线路敷设；电缆线：明线/普通/同轴(50/75/93)/双绞线(IV)/屏蔽/RJ11和RJ45接头19

8、早期电力线载波技术简介电力线信道十分恶劣。主要干扰源有: 信道衰减、信道噪声和多径效应 20配变载波监测及远程抄表系统21总体设计通过中压架空线或电缆以1对N的方式从变电站母线注入信号,经馈线到达配电点信息通过载波调制解调器耦合到线路上传回变电站特点双载频自动切换485总线的保护中继功能,最长线上距离达20km耦合电容与结合滤波器一体化中继功能与载波从MODEM一体化设计通用化22技术指标数据传输距离架空:10km 电缆:5km中继传输距离增加1倍/级传输速率300600bps发送功率5W误码率2 m)光缆有望实现1000km以上无中继；抗电磁干扰电力输送线/电气化铁路沿线/雷击多发区；不产生

9、串扰，保密性好光缆尺寸小、重量轻(电缆的1/31/10)光缆不会锈蚀，使用寿命长光缆接头不会产生放电，没有点火花，运行安全节省金属材料和能源34电力光纤通信光纤 松套管填充件 光缆介质中心 加强件缆芯阻水绕包缆芯 内护套光缆加强件 外护套光缆标识 松套层绞ADSS光缆结构35移动通信的工作方式单向单工工作方式（寻呼）双向同频单工工作方式收发不能同时进行对讲机异频半双工工作方式收发不同频，集群电话系统异频双工工作方式移动电话36移动通信的类型无线电寻呼系统/Paging无绳电话/Cordless集群移动通信系统小灵通/PHS/PAS/PCT公用蜂窝移动通信系统早期的模拟移动通信采用FDMA现已发

10、展过渡到2.5G移动通信系统TDMA/FDMTDMA系统/GSMCDMA/FDMCDMA系统/IS-95移动卫星通信系统37广州市电力通信网络分割图地区骨干网城区网番禺网从化网增城网花都网 目前广州市电力系统已采用的通信方式有：一、传输方式：1、光纤通信：OPGW、ADSS及管道光缆等光缆，SDH/PDH传输技术。2、SDH/PDH数字微波3、一点多址微波、4、载波通信、5、音频电缆二、宽带IP网络通信方式：千兆以太网（综合业务数据） 光纤直连路由器（调度数据） 接入SDH三、语音交换方式：数字程控交换技术四、视频方式：会议电视（在建）38广州市电力通信网络结构图广州市电力通信网分为以下两个层

11、次：第一层：传输骨干网络层；（传输及网络技术设备组成）第二层：业务层（含公众用户及专用用户）接入通信网络层辅助通信业务调度交换系统行政交换系统增值通信业务会议电视系统 公众用户信息基础传输网 微波、光纤宽带IP城域网调度数据网电力监控系统继电保护系统管理信息系统其他系统ISP专用用户39广州电力变电站监视系统网络结构图数据库服务器HUB多画面分割器多路视频SDH光传输网。多点控制单元MCU投影设备或电视墙视频编码器视频切换矩阵动力设备及环境告警系统RTU云台镜头控制器受控摄象机MCU控制台E1E1变电站综合自动化系统固定摄象机预设摄象机MCU控制台110kV变电站变电站监视系统数字录象装置11

12、0kV变电站E140广州电力会议电视网络结构图 省局主MCU广州主MCU惠州主MCU汕头主MCU一级枢纽二级枢纽终端市局母站区局会议电视系统结构图41七、Q&A42常用调制方式及用途连续波调制线性调制常规双边带调幅AM 广播抑制载波常规双边带调幅DSB 立体声广播单边带调幅SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调幅VSB电视广播、数传、传真非线性调制频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制幅度键控ASK数据传输频率键控FSK数据传输相位键控PSK,DPSK,QPSK等数据传输、数字微波、空间通信其他数字调制QAM,MSK等数字微波、空间通信（有效利用f）43教材及参考教材本课选用教材通信原理简明教程南利平编著 清华大学出版社计算机网络张曾科编著 清华