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远动通信基础培训讲义 主要内容 一 我厂NCS及远动流程图二 光纤通信基础知识三 电力线载波通信基础知识四 SDH基础知识五 调度数据网 电力系统二次防护的基础知识 目录 光纤和光缆 我厂远动通信流程图 PCM及SDH基础知识 电力载波通信基础知识 电力系统二次防护的基础知识 一 通信系统的组成 1 站控层2 管理层3 间隔层 我厂远动通信流程图 厂内通信 间隔层 保护 测控装置 到管理层 110KV 500KV AVC屛内通信管理机最后到站控层 操作员站 五防站 工程师站 调度通信 间隔层 管理层 远动机 通信机房 调度中心 我厂远动机的配置情况 我厂配置四方公司CSM 320E双远动机 一主一备 一台故障自动切换到另一台 主要传输我厂与调度中心的通信数据 我厂远动机图 目录 光纤和光缆 我厂远动通信流程 PCM及SDH基础知识 电力载波通信基础知识 电力系统二次防护的基础知识 1 1光纤通信发展概况光纤通信 以光波为载波 以光导纤维 简称光纤 为传输介质的一种通信方式 光纤通信是由光通信逐步发展演变而来 1 1 1光通信发展史烽火台火光 光电话 半导体激光器 玻璃制光导纤维 石英光纤 光纤概述 1 1 2光纤发展的阶段 第一代光纤通信系统波长 0 85 m短波长 多模光纤 传输速率 50 100Mb s光纤损耗 2 5 3dB km中继距离 10km 第二代光纤通信系统波长 1 31 m 长波长多模或单模光纤 传输速率 140Mb s光纤损耗 0 55 1dB km中继距离 20 50km 光纤概述 1 1 2光纤发展的阶段 第三代光纤通信系统波长 1 31 m 长波长单模光纤 传输速率 PDH的各次群光纤损耗 0 3 0 5dB km中继距离 50 100km 第四代光纤通信系统传输速率 可达2 5Gb s中继距离 80 120km 第五代光纤通信系统DWDM技术 光纤概述 1 2光在电磁波中的位置光波与无线电波相似 也是一种电磁波 只是它的频率比无线电波的频率高得多 光纤通信所用光波的波长范围 0 8 1 8 m短波长 0 8 0 9 m长波长 1 0 1 8 m超长波长 2 0光纤通信采用的三个通信窗口短波长 0 85 m长波长 1 31 m和1 55 m 波长 频率和光速之间的关系式 光在真空中的传播速度约为 1 3光纤通信系统的基本组成1 3 1光纤通信系统的基本组成 光发射机光发射机 即发端光端机 主要作用是将来自于电端机的电信号转变为光信号 并将光信号送入到光纤中传输 光纤光缆光纤是光纤通信的传输介质 主要作用是将光信号由发端传送到收端 光接收机光接收机 即收端光端机 其主要作用是将光纤传送过来的光信号转变为电信号 然后经进一步的处理在送到接收端的电端机去 光中继器光信号在光纤中传输一定距离后 由于受到光纤损耗和色散的影响 光信号的能量会衰减 波形也会产生失真 从而导致通信质量恶化 为此 在光信号传输一定距离后就要设置光中继器 其作用是对衰减了的光信号进行放大 恢复失真了的波形 1 3 2光纤通信系统的分类 按传输信号分类数字光纤通信系统模拟光纤通信系统 按传输波长分类短波长光纤通信系统长波长光纤通信系统 按光纤传输模式数量分类多模光纤通信系统单模光纤通信系统 1 4光纤通信的特点1 4 1光纤通信的优点 传输频带宽 通信容量大 中继距离长 抗电磁干扰 保密性能好 无串话 原材料资源丰富 节省有色金属 体积小 重量轻 便于敷设和运输 1 4 2光纤通信的缺点 抗拉强度低 光纤连接空难 光纤怕水下表列出了光缆和其他几种传输介质特性的比较 2 1光纤的结构和分类2 1 1光纤的结构 光纤结构示意图 2 1 1光纤的结构纤芯直径的直径单模光纤 8 10 m多模光纤 50 m包层直径 125 m 2 1 2光纤的分类 1 按光纤折射率分布来分 阶跃型光纤如果纤芯折射率是均匀不变的常数n1 包层折射率也是均匀不变的常数n2 且在纤芯和包层的界面折射率发生突变 即由n1突变为n2 则这种光纤成为阶跃型光纤 渐变型光纤如果纤芯折射率不是常数 而是随着半径的加大而逐渐减小 到了纤芯和包层界面降至包层的折射率n2 则这种光纤成为渐变型光纤 2 1 2光纤的分类 2 按光纤中传输模式数量来分 多模光纤多模光纤就是可以传输多个模式的光纤 多模光纤的折射率分布可采用阶跃型和渐变型 前者称为阶跃型多模光纤 后者称为渐变型多模光纤 单模光纤单模光纤就是只能传输一种模式的光纤 单模光纤只能传输基模 不存在模式色散 具有比多模光纤大得多的带宽 故单模光纤使用大容量 长距离传输 2 1 2光纤的分类 3 按光纤的工作波长来分 短波长光纤短波长光纤的工作波长在0 8 m 0 9 m范围内 具体工作窗口0 85 m 主要用于短距离 小容量的光纤通信系统中 长波长光纤长波长光纤的工作波长在1 1 1 8 m范围内 有1 31和1 55um两个工作窗口 主要用于长距离 大容量的光通信系统中 1 31和1 55微米波长光纤的区别 波长为1310nm的光波在普通单模光纤中传播时 能够达到零色散 而波长为1550nm的光波则能达到最小衰耗 至于采用哪一种 就要具体分析了 例如 如果希望光能传远一点 又不在乎码间干扰 则可采用1550nm的光波做光源 如果光纤有放大器 又只是单通道 无WDM 非线性又不严重 则长距离传输时不妨用1310nm 至于具体用哪种 一定要根据实际情况和光纤参数进行估计 2 1 2光纤的分类 4 按制造光纤的材料来分 石英光纤 全塑光纤 5 按ITU T建议来分为了使光纤具有统一的国际标准 ITU T制定了统一的光纤标准 G 652光纤 常规单模光纤 G 653光纤 色散位移单模光纤 G 654光纤 1 55 m性能最佳单模光纤 G 655光纤 非零色散位移单模光纤 2 3光纤的损耗和色散特性损耗和色散是光纤的两个主要传输特性 他们分别决定光纤通信系统的传输距离和通信容量 2 3 1光纤损耗的概念光波在光纤中传输时 随着传输的增加光功率逐渐减小的现象称为光纤的损耗 光纤的损耗用 表示 dB km 式中 Pi P0 光纤的输入 输出功率 L 光纤的长度 每千米光纤的损耗值 单位为dB km 光纤的损耗关系到光纤通信系统传输距离的长短 光纤的损耗与波长的关系曲线即损耗波谱曲线 关系到工作波长的选择 2 3 1 1产生光纤损耗的原因 1 吸收损耗 本征吸收 杂质吸收 2 散射损耗 瑞利散射损耗 波导散射损耗 非线性散射损耗 3 弯曲和微弯曲损耗 弯曲损耗弯曲半径越大 弯曲损耗越小 一般认为 当弯曲半径大于10cm时 弯曲损耗可以忽略不计 微弯曲损耗微弯曲是由于光纤成缆时产生的不均匀侧压力引起的 微弯曲使得纤芯和包层的界面出现局部凸凹 从而引起模边换而产生损耗 2 3 2 光纤的色散当信号在光纤中传输时 随着传输距离的增加 由于光信号的各频率 或波长 成分或各模式成分的传播速度不同 从而引起光信号的畸变和展宽 这种现象称为光纤的色散 2 3 2 1色散的分类 1 模式色散在多模光纤中 由于各个模式在同一波长下的传播速度不同而引起的时延差称为模式色散 只有多模光纤才存在模式色散 在单模光纤中由于只有一种模式传输 没有模式色散 所以单模光纤的色散比多模光纤小得多 即其通信容量比多模光纤大的多 这也是单模光纤获得广泛应用的原因之一 阶跃型光纤的模式色散 渐变型光纤的模式色散 2 材料色散光纤材料的折射率随光波波长的变化而变化 使光信号中不同波长成分的传播速度不同 从而引起脉冲展宽的现象 称为材料色散 在光线通信系统中 由于实际光源发出的光波并不是单一波长 而是具有一定的谱线宽度 光在其中的传播速冻也是随波长的变化而变化的 当具有一定谱线宽度的光源发出的光波在光纤中传输时 不同波长的光波将有不同的传播速度 在到达输出端时将产生时延差 从而使脉冲展宽 引起材料色散 3 波导色散从理论上讲 光纤中的光波只在纤芯中传输 但由于光纤的几何结构 形状等方面的不完善 使得光波的一部分在纤芯中传输 而另一部分在包层中传输 由于纤芯和包层的折射率不同 而造成脉冲展宽的现象 称为波导色散 2 3 2 2单模光纤的色散对于单模光纤 不存在模式色散 只有材料色散和波导色散 典型的单模光纤与波长的关系曲线如图所示 从图中可以看出 在1 27 m附近 材料色散为零 而在1 31 m附近 材料色散与波导色散相抵消 单模光纤的总色散为零 通常把零色散在1 31 m附近的光纤称为常规单模光纤 即G 652光纤 从光纤的损耗特性的分析可知 在 1 55 m处单模光纤的损耗最低 但色散值很大 约为18ps km nm 如果改变光纤的结构使零色散波长由1 31 m移至1 55 m 则在1 55 m处可获得最小损耗和零色散 把零色散在1 55 m附近的单模光纤称为色散位移单模光纤 即G 653光纤 这种光纤在1 55 m处具有的良好的特性使之称为单波长 大容量 超长距传输的最佳选择 然而随着WDM的发展EDFA的应用 发现色散位移单模光纤有一致的弱点 即工作区内的零色散点将使光纤出现非线性 尤其是四波混频 严重的影响波分复用的性能 为了解决G 653光纤中严重的四波混频效应 对G 653光纤的零色散点进行了移动 如果在1 55 m附近光纤有较小的色散值 如在1 53 1 56 m范围内 色散为1 4ps km nm 这样就能有效遏制非线性效应 于是又设计出一种在1 55 m附近有较小色散值的光纤 这种光纤称为非零色散位移光纤 即G 655光纤 G 655光纤适用于大容量的密集波分复用系统 2 5光缆的结构和分类2 5 1光缆的结构光缆是以一根或多根光纤或光纤束制成符合化学 机械和环境特性的结构 不论何种结构形式的光缆 基本上都是由缆芯 加强元件和护层三部分组成 1 缆芯缆芯结构应满足一下基本要求 使光纤在缆内处于最佳位置和状态 保证光纤传输性能稳定 在光缆受到一定打拉 侧压等外力时 光纤不应承受外力影响 缆芯中的加强元件应能经受允许拉力 缆芯截面应尽可能小 以降低成本缆芯内有光纤 套管或骨架和加强元件 在缆芯内还需填充油膏 具有可靠的防潮性能 防止潮气在缆芯中扩散 2 护层光缆的护层只要是对已成缆的光纤芯起保护作用 避免受外界机械力和环境损坏 使光纤能适应于各种敷设场合 因此要求护层具有耐压力 防潮 温度特性好 重量轻 耐化学浸蚀和阻燃等特点 光缆的护层可分为内护层和外护层 内护层一般采用聚乙烯或聚氯乙烯等 外护层可根据敷设条件而定 采用铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝铠装等 3 加强元件加强元件主要是承受敷设安装时所加的外力 光缆加强元件的配置方式一般分为 中心加强元件 方式和 外周加强元件 方式 一般层绞式和骨架式光缆的加强元件均处于缆芯中央 属于 中心加强元件 加强芯 中心管式光缆的加强元件从缆芯移到护层 属于 外周加强元件 加强元件一般 2 6光缆的型号根据ITU T的有关建议 目前光缆的型号是由光缆的型式代号和光纤的规格代号两部分构成 中间用一短横线分开 2 6 1光缆的型式代号光缆的型式代号由分类 加强构件 派生特征 护套和外乎层5个部分组成 1 光缆分类的代号及其意义GY 通信用室 野 外光缆GM 通信用移动式光缆GJ 通信用室 局 内光缆GS 通信用设备内光缆GH 通信用海底光缆GT 通信用特殊光缆 2 加强构件的代号及其意义无符号 金属加强构件F 非金属加强构件 3 派生特征的代号及其意义光缆结构特征应能表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构 当光缆型式有几个结构特征需要注明时 可用组合代号表示 其组合代号按下列相应的各代号自上而下顺序排列 D 光纤带结构无符号 光纤松套被覆结构J 光纤紧套被覆结构无符号 层绞结构G 骨架槽结构X 中心束管结构T 油膏填充式结构Z 自承式结构B 扁平形状Z 阻燃 4 护套的代号及其意义Y 聚乙烯护套V 聚氯乙烯护套U 聚氨酯护套A 铝 聚乙烯粘结护套 A护套 S 钢 聚乙烯粘结护套 S护套 W 夹带平行钢丝的钢 聚乙烯粘结护套 W护套 L 铝护套G 钢护套Q 铅护套 5 外护层代号及其意义外护层是指铠装层及铠装层外边的外被层 2 6 2光纤的规格代号光纤的规格代号由光缆中光纤的数目和光纤类别组成 如果同一根光缆中含有两种或两种以上规格 光纤数和类别 的光纤时 中间应用 号连接 1 光纤数目用光缆中同类别光纤的实际有效数目的数字表示 2 光纤类别光纤类别应采用光纤产品的分类代号表示 按IEC60793 2 2001 的标准规定 用大写字母A表示多模光 纤 大写字母B表示单模光纤 再以数字和小写字母表示不同的种类 类型的光纤 多模光纤 单模光纤 目录 光纤概述 PCM及SDH基础知识 电力载波通信基础知识 电力系统二次防护的基础知识 光纤和光缆 介绍几种常见滤波器1 低通滤波器2 高通滤波器3 带通滤波器4 带阻滤波器 目录 光纤概述 SDH及PCM基础知识 电力载波通信基础知识 调度数据网 电力系统二次防护的规定知识 光纤和光缆 SDH的基本概念是一整套可进行同步数字传输 复用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构 在接口方面STM 1是SDH的第一个等级 又叫基本同步传送模块 比特率为155 52Mb s STM N是SDH第N