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技術(shù)文章

電力百科：電網(wǎng)通信技術(shù)重點(diǎn)分析
DQZHAN技術(shù)訊:電力百科：電網(wǎng)通信技術(shù)重點(diǎn)分析
1. 現(xiàn)階段我國電網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)：大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)和城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)的改造。
2. 電力通信網(wǎng)以光纖、微波以及衛(wèi)星電路組成主干網(wǎng)，以數(shù)字程控交換機(jī)組成國內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的電話交換網(wǎng)。電力通信網(wǎng)發(fā)展方向：大力建設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)，大力發(fā)展Internet技術(shù)，發(fā)展PLC，發(fā)展IP電話作為業(yè)務(wù)應(yīng)用，急需注意的是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建設(shè)完善數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，逐步向綜合業(yè)務(wù)的多媒體網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。
3. 我國電力專用通信網(wǎng)包括：微波通信、載波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信和移動(dòng)通信在內(nèi)的覆蓋國內(nèi)電網(wǎng)的多種類、功能齊全的通信網(wǎng)絡(luò)。在地方電網(wǎng)，電力通信網(wǎng)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他通信方式為輔的通信傳遞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 4. 國家電力數(shù)據(jù)網(wǎng)分為三級(jí)：國調(diào)到各大區(qū)網(wǎng)調(diào)及直屬省調(diào)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為第**網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)調(diào)到各所屬省調(diào)及直屬地調(diào)的網(wǎng)絡(luò)為**級(jí)網(wǎng)絡(luò);省內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為第三級(jí)網(wǎng)絡(luò)。
5. 電力系統(tǒng)通信的目標(biāo)：建立一個(gè)語音、數(shù)據(jù)、圖象、多媒體合一的電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)和將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、智能化、個(gè)人化、寬帶化的綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)通信的特點(diǎn)：較高的可靠性和靈活性;傳輸信息量少但種類復(fù)雜、實(shí)時(shí)性強(qiáng);具有很大的“耐沖擊”性;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜;通信范圍點(diǎn)多面廣;無人值守機(jī)房居多。電力系統(tǒng)通信網(wǎng)*重要特點(diǎn)：高度的可靠性和實(shí)時(shí)性。
6. 電力通信系統(tǒng)應(yīng)形成以光纖為媒質(zhì)的寬帶、高速通信主網(wǎng)架，以微波為媒質(zhì)的基礎(chǔ)備份通信網(wǎng)架，初步形成以SDH、ATM和IP技術(shù)相結(jié)合的交換傳輸通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
7. 電力系統(tǒng)光纖通信的特點(diǎn)：大力使用電力特種光纜。電力特種光纜優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)可靠;指標(biāo)要求。ADSS：全介質(zhì)自承式光纜;優(yōu)點(diǎn)：良好經(jīng)濟(jì)性，建設(shè)靈活性，維護(hù)方便性，較強(qiáng)抗沖擊性。OPGW：架空地線復(fù)合光纜，將通信光纜和高壓輸電線上的架空地線結(jié)合成一個(gè)整體，成為多功能架空地線，適用于新建線路。電力系統(tǒng)中，新建220KV及以上電壓等級(jí)輸電線路使用OPGW光纜;35KV及110KV輸電線路選用ADSS光纜，ADSS還適用于已建輸電線路;10KV輸電線路選用普通架空光纜。
8. 電網(wǎng)**穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱：電力通信，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，電網(wǎng)**穩(wěn)定控制系統(tǒng)。電力通信又是電網(wǎng)**穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)。
9. 通信按傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸與交換。通信傳輸?shù)南⒎譃閮深悾弘x散消息(數(shù)字消息)和連續(xù)消息(模擬信號(hào))。為傳遞消息，須將消息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，二者件必須建立單一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。信號(hào)：數(shù)字信號(hào)(電信號(hào)的參量離散取值)，模擬信號(hào)(參量連續(xù)取值)。通信系統(tǒng)可由之分為：數(shù)字通信系統(tǒng)，模擬通信系統(tǒng)。
10. 將原始電信號(hào)變換成其頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，并在接收端進(jìn)行反變換，這種變換和反變換成為調(diào)制或解調(diào)。經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)，其基本特征：攜帶有信息;適應(yīng)在信道中傳輸。原始電信號(hào)又稱基帶信號(hào)，已調(diào)信號(hào)又稱頻帶信號(hào)。
11. 通信系統(tǒng)按信號(hào)復(fù)用方式分為：頻分復(fù)用，時(shí)分復(fù)用，碼分復(fù)用。復(fù)用：一種將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)合并為一個(gè)可以在同一行道上傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)的方法。頻分多路復(fù)用：在物理信道能提供比單路原始信號(hào)寬得多的帶寬時(shí)，將總帶寬分割成若干個(gè)和傳輸單路信號(hào)貸款相同的子信道，每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)。頻分復(fù)用優(yōu)點(diǎn)：信道復(fù)用率高，容許復(fù)用的路數(shù)多，分路方便;缺點(diǎn)：設(shè)備生產(chǎn)復(fù)雜，易產(chǎn)生路間干擾。時(shí)分復(fù)用：借助“把時(shí)間幀劃分成若干時(shí)隙和各路信號(hào)占有各自時(shí)隙”的方式來實(shí)現(xiàn)在同一信道上傳輸多路信號(hào)。
12. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，按消息傳送的方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式分為：單工通信(消息只能單方向傳輸)，半雙工通信(雙方都能收發(fā)，但不能同時(shí)收發(fā))，全雙工通信(雙方都能同時(shí)收發(fā))。
13. 數(shù)字通信中，按數(shù)字信號(hào)碼元排列方式不同，有串序傳輸(碼元序列按時(shí)間順序依次在信道中傳輸)和并序傳輸(碼元序列分割為兩路或以上路的數(shù)字信號(hào)碼無序列同時(shí)在信道中傳輸)。
14. 信道是信號(hào)的傳輸媒質(zhì)，分為：有線信道與無線信道。有線信道包括：明線(平行而互相絕緣的架空裸線線路，優(yōu)點(diǎn)為傳輸損耗低，但易受氣候影響，對(duì)噪聲干擾敏感)、對(duì)稱電纜(在同一保護(hù)套內(nèi)有許多相對(duì)互相絕緣的雙導(dǎo)線的傳輸媒質(zhì)，特點(diǎn)為傳輸損耗較大，但傳輸特性穩(wěn)定)、同軸電纜及光纜。無線信道包括：地波傳播、短波電離層反射、超短波或微波視距中繼、人造衛(wèi)星中繼及各種散射信道。光纖信道：以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)，光波為載波;優(yōu)點(diǎn)：損耗低、頻帶寬、線徑細(xì)、重量輕、可彎曲半徑小、不怕腐蝕、節(jié)省有色金屬、不受電磁干擾。
15. 傳輸速率：以碼元傳輸速率來衡量;碼元傳輸速率：又稱碼元速率或傳碼率，定義為每秒鐘傳送碼元的數(shù)目，單位為“波特”，符號(hào)為“B”。
16. 差錯(cuò)率：衡量系統(tǒng)正常工作時(shí)，傳輸信息可靠程度的重要指標(biāo)，有兩種表述方式：誤碼率和誤信率。誤碼率：錯(cuò)誤接受的碼元數(shù)在傳送總碼元數(shù)中所占比例，或碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。誤信率：又稱誤比特率，錯(cuò)誤接受的信息量在傳送信息總量中所占比例，或碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。通常，誤信率 < 誤碼率。
17. 調(diào)制：按調(diào)制信號(hào)(基帶信號(hào))的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過程。調(diào)制分為：模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。調(diào)制的載波分為：正弦型信號(hào)載波，脈沖串或一組數(shù)字信號(hào)載波。常見的模—數(shù)變換可以看成是一種脈沖串作為載波的數(shù)字調(diào)制，又稱脈沖編碼調(diào)制(PCM，將模擬信號(hào)的抽樣量化值變換成代碼)。
18. 模擬調(diào)制：調(diào)幅(AM)，調(diào)頻(FM)，調(diào)相(PM)。后兩者統(tǒng)稱角度調(diào)制。
19. 正弦載波數(shù)字調(diào)制：**移相方式：以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控。相對(duì)移相方式(2DPSK)：利用前后相鄰碼元的相對(duì)載波相位值去表示數(shù)字信息的方式。
20. 抽樣定理：一個(gè)頻帶限制在(0，fH)赫內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)m(t)，如果以T≤1/2fHs的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽樣，則m(t)將被所得到的抽樣值完全確定。
21. 編碼：把量化后的信號(hào)變換成代碼;譯碼：編碼的相反過程。
22. 多址通信：在同一通信網(wǎng)內(nèi)各個(gè)通信臺(tái)、站共用同一指定射頻信道，進(jìn)行互相的多邊通信的通信系統(tǒng)。多路復(fù)用通信：一個(gè)站內(nèi)的多路低頻信號(hào)，在群頻信道上的復(fù)用，在接收端用低通濾波器分開，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)臺(tái)、站之間，雙邊點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的多用戶通信。 23. 碼分多址(CDMA)：將不同的波形信號(hào)，以同一頻率發(fā)射出去，各站的接收是根據(jù)相應(yīng)的信號(hào)波形分離出自己需要的信號(hào)。擴(kuò)展頻譜技術(shù)：碼分多址中*常用技術(shù)，所用帶寬遠(yuǎn)大于發(fā)送信息所需要的帶寬。
24. 交換技術(shù)分為：電路交換和分組交換。電路交換優(yōu)點(diǎn)：透明性;缺點(diǎn)：低效性。分組交換優(yōu)點(diǎn)：線路效率高;可執(zhí)行數(shù)據(jù)速率轉(zhuǎn)換;交通負(fù)載很重時(shí)，分組仍然被接受，但投遞延遲增加;可使用優(yōu)先級(jí);提高交換速度。
25. 載波通信原理：為避免各路信號(hào)互相混淆，應(yīng)將相同頻率范圍的各個(gè)話音信號(hào)進(jìn)行頻率變換，把他們搬移到各個(gè)不同的頻率位置，然后再用同一對(duì)線路傳輸。由于各路信號(hào)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(hào)區(qū)分出來再進(jìn)行頻率變換，還原出原始的各個(gè)語音信號(hào)。
26. 變頻后的輸出信號(hào)中產(chǎn)生了上邊帶和下邊帶。單邊帶傳輸制：任選一個(gè)邊帶傳輸而將另一個(gè)邊帶去除的方式;雙邊帶傳輸制：把載頻和上下邊帶都傳輸?shù)姆绞健?br />27. 復(fù)合式載波設(shè)備：或稱多功能載波機(jī)，具有同時(shí)傳輸話音、遠(yuǎn)動(dòng)和保護(hù)信號(hào)的電力線載波設(shè)備。
28. 微波：頻率在300MHz——300GHz范圍內(nèi)的電磁波。只能在大氣對(duì)流層中傳播，繞射能力很弱。微波通信：利用微波頻段的無線電波傳遞信息的無線通信方式。微波通信方式：微波中繼通信，微波散射通信，衛(wèi)星通信，激光通信。微波中繼通信特點(diǎn)：微波頻段占有頻帶很寬，可容納更多無線電設(shè)備工作;微波收發(fā)信機(jī)的通頻帶很寬，可容納更多的話路工作;在微波頻段，受外部干擾影響小，提高傳輸質(zhì)量;受惡劣氣象影響小，提高微波通信穩(wěn)定性;采用高增益定向天線，降低發(fā)信機(jī)的輸出功率，簡化結(jié)構(gòu);微波射束在視距范圍內(nèi)直線定向傳播，保密性高。
29. 移動(dòng)通信：通信的一方或雙方是在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)通信的通信方式。
30. 光纖通信優(yōu)點(diǎn)：光波頻率高，可供利用的頻帶很寬;損耗低，可增加通信距離;抗電磁干擾能力強(qiáng);光纖內(nèi)傳播的光能不會(huì)向外輻射，防**，防串?dāng)_;對(duì)每一頻率成分的損耗幾乎一樣，簡化均衡措施;光纖是絕緣體，沒有電位差和接地問題，抗核輻射;材料是石英，來源豐富;重量輕，便于敷設(shè)和架設(shè)。
31. 光纜基本結(jié)構(gòu)：光線芯線(經(jīng)過涂覆的光纖)，護(hù)套(對(duì)已形成纜的光線芯線進(jìn)行保護(hù))，加強(qiáng)部件。
32. 光纖通信系統(tǒng)光源：半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體發(fā)光二極管。長距離光纖通信系統(tǒng)光源要用較強(qiáng)光功率的半導(dǎo)體激光器，高速率的系統(tǒng)也是用此類激光器。發(fā)光二極管特點(diǎn)：發(fā)出的光是熒光;線性好，適合模擬調(diào)制;受溫度影響小，可靠性高;發(fā)出的光譜較寬;制造方便，價(jià)格便宜;功率小，方向性差，主要用于短距離光纖通信。
33. 光電檢測器：PIN光電二極管，APD光電二極管，PIN-FET集成組件。
34. 光接收機(jī)作用：將經(jīng)光纖傳輸后幅度被衰減、波形被展寬的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并進(jìn)行放大處理，和恢復(fù)為原來的信號(hào)。
35. 光的調(diào)制：把隨話音變化的電信號(hào)加到光上，使光隨話音變化而以一定規(guī)律變化的過程。調(diào)制后的光束就是光信號(hào)。光的調(diào)制有兩種方法：直接調(diào)制(把電信號(hào)直接加到光源上，光源就可以發(fā)出隨信號(hào)強(qiáng)弱變化的光信號(hào))，外調(diào)制(也叫間接調(diào)制，當(dāng)光從光源射出后，在其傳輸通道上被一只調(diào)制器調(diào)制)。目前的光纖通信系統(tǒng)都是直接強(qiáng)度調(diào)制系統(tǒng)。
36. 準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)缺點(diǎn)：a 北美、西歐和亞洲采用的數(shù)字系列互不兼容，使國際電信網(wǎng)的建立及網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營、管理和維護(hù)變得復(fù)雜和困難;b 各種復(fù)用系列都有其相應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)，沒有足夠的開銷比特，是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)缺乏靈活性，不能適應(yīng)電信網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大，技術(shù)不斷更新的要求;c 由于低速率信號(hào)插入到高速率信號(hào)，或從高速率信號(hào)分出，都必須逐級(jí)進(jìn)行，不能直接分插，因而復(fù)接/分接設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上下話路價(jià)格昂貴。
37. 同步數(shù)字系列(SDH)特點(diǎn)：a 采用世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率等級(jí);b 各網(wǎng)絡(luò)單元的光接口有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范;c 在PDH幀結(jié)構(gòu)中，豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、維護(hù)和管理，便于實(shí)現(xiàn)性能檢測、故障檢測和定位、故障報(bào)告等管理功能;d 采用數(shù)字同步復(fù)用技術(shù)，簡化了復(fù)接分接的實(shí)現(xiàn)設(shè)備，復(fù)接分出不必逐級(jí)進(jìn)行;e 采用數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC，提高了資源利用率，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和可靠性。
38. SDH自愈網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)的某些局部區(qū)段失效時(shí)，無需人為干預(yù)，就能自動(dòng)選擇替代路由，而重新配置業(yè)務(wù)并建立通信的網(wǎng)絡(luò)。
39. 電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)組成模式：遠(yuǎn)方采集處理數(shù)據(jù)子站+傳輸+系統(tǒng)主站。遠(yuǎn)方采集處理數(shù)據(jù)子站分為：傳統(tǒng)RTU和綜合自動(dòng)化設(shè)備。
40. SCADA系統(tǒng)：全名為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是電能量管理系統(tǒng)EMS的一個(gè)*重要的子系統(tǒng)，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢(shì);對(duì)提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性、**性和經(jīng)濟(jì)效益，減輕調(diào)度員負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度自動(dòng)化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度效率和水平等方面有重大作用。SCADA結(jié)構(gòu)上分為：前置通信子系統(tǒng)，SCADA應(yīng)用子系統(tǒng);前者主要由前置機(jī)(通信處理機(jī))、通道調(diào)制解調(diào)器等組成;后者主要由后臺(tái)處理機(jī)(SCADA節(jié)點(diǎn)機(jī))、服務(wù)器、各工作站等組成。通信前置處理機(jī)：專為處理大量遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊而設(shè)計(jì)的設(shè)備，主要作為遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)通道接口，擴(kuò)大遠(yuǎn)程I/O容量，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收及數(shù)據(jù)的預(yù)處理。后臺(tái)處理主機(jī)：是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)核心，運(yùn)行著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)處理、警報(bào)發(fā)布等功能，大部分調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)其采用雙重配置，冗余結(jié)構(gòu)，互為備用。
41. EMS：電能量管理系統(tǒng)，是一套為電力系統(tǒng)控制中心提供數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和優(yōu)化，以及為電力市場提供交易計(jì)劃**分析服務(wù)的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的總稱，也可以說是現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的總稱，是SCADA系統(tǒng)的擴(kuò)充。
42. 遠(yuǎn)動(dòng)終端RTU：一種遠(yuǎn)端測控單元裝置，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場信號(hào)、工業(yè)設(shè)備的檢測和控制。在電力系統(tǒng)是指調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)監(jiān)控的子站，按規(guī)定完成數(shù)據(jù)采集、處理、發(fā)送、接受以及輸出、執(zhí)行等功能的設(shè)備。
43. 電量變送器：主要用于測量交流信號(hào)，所測量的輸出信號(hào)用直流電流、直流電壓或數(shù)字信號(hào)來表示的一種測量裝置。其將電力網(wǎng)絡(luò)中的交流電壓或電流轉(zhuǎn)換成與負(fù)載無關(guān)的直流電流信號(hào)或電壓信號(hào)輸出。

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