电力通信研究

1/10电力通信研究【摘要】电力通信电力专用通信网是现代电力系统不可缺少的重要组成部分，是现代电网安全稳定运行的三大支柱之一。本文简述了电力通信的意义和作用，以及目前采用的主要通信方式，着重对我国电力通信的发展和现状进行了分析。1电力通信的意义和作用做为行业性的专用通信网，电力通信是随电力系统的发展需要而逐步形成和发展的。它主要用来缓解公网发展缓慢而造成的通信能力不足和填补公网难以满足的一些电力部门特殊的通信需求，以保证电力专业化生产正常高效地进行，进而促进整个国民经济的发展。电力通信是现代电力系统不可缺少的重要组成部分。组成电力系统的各部分，发电、送电、变电、配电和用电通常都是分散在广大地区，其生产、输送、分配和消费是同时进行和完成的，不同于其他任何产业部门。为保证安全、经济地发供电，合理分配电能，保证电力质量指标，防止和及时处理系统事故，就要求集中管理，统一调度，因此电力系统必须要有一个能够提供特殊保障性服务的通信系统做支持。优质可靠的通信手段是电网安全稳定发电和供电的基础，而电力通信的物理结构和服务对象决定了电力通信与电网密不可分。电力系统发展到哪里，电力通2/10信网就应该相应建设到哪里。电力通信的业务可划分为关键运行业务和事务管理业务两大类。关键运行业务是指远动信号、数据采集与监视控制系统、能量管理系统、继电保护信号和调度电话等；事务管理业务包括行政电话、会议电话和会议电视、管理信息数据等。不同的电力通信业务要求也各异。关键运行业务信息量不大，但对通信的实时性、准确性要求很高；事务管理性业务则是业务种类多、变化快、通信流量大。电力通信主要为电网的自动化控制、商业化运营和实现现代化管理服务。它是电网安全稳定控制系统和调度自动化系统的基础，是电力市场运营商业化的保障，是实现电力系统现代化管理的重要前提，也是非电产业经营多样化的基础。随着电力工业的日益发展，电力系统通信网作为现代电力系统的一重要组成部分，正在不断成长、发展和完善，并发挥着越来越重要的作用。2电力通信网的构成及特点电力通信网是以光纤、微波及卫星电路构成主干线，各支路充分利用电力线载波、特种光缆等电力系统特有的通信方式，并采用明线、电缆、无线等多种通信手段及程控交换机、调度总机等设备组成的多用户、多功能的综合通信网。电力通信的几种主要方式3/10电力线载波通信PLC电力线载波通信是电力系统传统的特有通信方式。它以输电线路为传输通道，具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等电力部门得天独厚的优点，曾经是电力通信的主要方式。我们知道，电力线路主要是用来输送工频电流的。将话音及其他信息通过载波机变换成高频弱电流，利用电力线路进行传送，就是电力线载波通信。虽然在有线通信中，话音信号可以利用明线或电缆直接进行传送，但在高压输电线路上，由于工频电压很高数十万、百万伏特，电流很大上千安培，因此其谐波分量也很大，这些谐波如果和话音信号混合在一起是无法区分的。例如话音信号的频率在300HZ，工频电流的6次谐波也是300HZ，而且其谐波值往往要比一般传送的话音信号大得多，对话音信号产生严重干扰，因此在电力线上直接传送话音信号是不可能的。利用载波机将低频话音信号调制成40KHZ以上的高频信号，通过专门的结合设备耦合到电力线上，信号会沿电力线传输，到达对方终端后，再采用滤波器很容易将高频信号和工频信号分开。而对应于40KHZ以上的谐波电流，是50HZ工频电流的800次以上谐波，其幅值已相当小，对话音信号的干扰已减至可以接受的程度。4/10这样，利用电力线既传送电力电流，又传送高频载波信号，称电力线的复用。电力线载波通信的主要缺点是由于受电力线强磁场干扰，杂音电平高；传输性能受电力线结构影响，电力线换位及线路故障会衰耗剧增；通道容量小我国规定其频率使用范围为40500KHZ,音频范围窄等。为防止输电线遭受雷击，在输电线上方要架设避雷线即架空地线，而且在每座杆塔上避雷线都要可靠接地。将避雷线经放电间隙接地，正常运行时呈绝缘状态，用以传送载波信号，称绝缘地线载波。与普通电力线载波相比，绝缘地线载波不受线路停电检修或输电线路发生接地故障的影响，噪声电平低，耦合设备简单，可使用频带宽，而且地线处于绝缘状态可减少大量电能损耗。在相分裂导线束中，也可利用两根经绝缘处理的分裂导线传输信号，即分裂导线载波通信。分裂导线载波传输性能好、衰耗小，但分裂导线间加绝缘困难。目前在国内绝缘地线载波和分裂导线载波的使用都不是很普遍。电力系统中还有利用10KV、380V/220V中低压送电线路作为传输通道的中低压配线电力线载波通信DLC。光纤通信由于光纤通信具有抗电磁干扰能力强、传输容量大、频带宽、传输衰耗小等诸多优点，它一问世便首先在电力5/10部门得以应用并迅速发展。除普通光纤外，一些专用于电力系统的特种光纤也在电力通信中大量使用A地线复合光缆OPGW，即架空地线内含光纤。这种光缆使用可靠，不需维护，但一次性投资价格较高，适用于新建线路或旧线路更换地线时使用。B地线缠绕光缆GWWOP，是用专用机械把光缆缠绕在架空地线上。这种光纤芯数少，容易折断枪击、啄木鸟害等，经济，简易，也具有较高的可靠性。C无金属自承式光缆ADSS,这种光缆可以提供数量大的光纤芯数，安装费用比OPGW低，一般不需停电施工，还能避免雷击。因为它与电力线路无关，光缆重量轻，价格适中，安装和维护都比较方便，但容易产生电腐蚀。D其他，如相线复合光缆OPPC、金属铠装自承式光缆MASS等等。电力特殊光缆受外力破坏的可能性小，可靠性高，虽然其本身造价相对较高，但施工建设成本较低。经过十多年的发展，电力特殊光缆制造及工程设计已经成熟，特别是OPGW和ADSS技术，在国内电力特殊光缆已经开始大规模的应用，如三峡工程中的长距离主干OPGW光缆线路等。其次，体现在本地传输方面，城市内电力系统的杆路、沟道资源也可以为通信服务。特种光纤依托于电力系统自己的线路资源，避免了在频率资源、路由协调、电磁兼容等6/10方面与外界的矛盾和纠葛，有很大的主动权和灵活性。微波通信在光纤通信发展成熟前，微波通信曾做为远距离传输的主要手段得以大力发展。目前数字微波通信在我国电力通信传输网中仍居主导地位，但其发展速度正在减缓，作用也开始由主网逐渐向配网、备用网转变。此外，各地方小网以及农网中还有很多一点多址小微波组成地区网。无线通信无线通信主要指频率为1001000MHZ的特高频无线电波通信。它具有设备简单、方便灵活、建设速度快和投资省等特点，很适合农村电网使用，可以满足县调调度及自动化系统主要是远动的工作需要。目前我国电力系统无线通信主要用于县级及以下农电通信和电力施工检修、城市集群、寻呼等。其他电力通信网中还有传统的明线电话、音频电缆及新兴的扩频通信等方式。电力系统通信的特点和公用通信网及其他专网相比，电力系统通信有如下特点要求有较高的可靠性和灵活性电力对人们的生产生活及国民经济有着重大的影响，7/10电力供应的安全稳定是电力工作的重中之重。电力生产的不容间断性和运行状态变化的突然性，要求电力通信有高度的可靠性和灵活性。传输信息量少但种类复杂、实时性强电力系统通信所传输的信息有话音信号、远动信号、继电保护信号、电力负荷监测信息、计算机信息及其他数字信息、图象信息等，信息量一般都较少，但一般都要求有很强的实时性。目前一座110KV普通变电站，正常情况下只需要一到二路6001200BD的远动信号，一到二路调度电话和行政电话。具有很大的耐冲击性当电力系统发生事故时，在事故发生及波及的发电厂、变电站通信业务量会骤增，通信的网络结构、传输通道的配置应能承受这种冲击。在发生重大自然灾害时，各种应急、备用通信手段应能充分发挥作用。网络结构复杂电力系统通信网中有着种类繁多的通信手段和各种不同性质的设备、机型，它们通过不同的接口方式和不同的转接方式，如用户线延伸、中继线传输、电力线载波设备与光纤、微波等设备的转接及其他同类、不同类通信设备的转接等，构成了电力系统复杂的通信网络结构。通信范围点多面广8/10除发电厂、供电局等通信集中的地方外，供电区内所有的变电站、电管所也都是电力通信服务的对象。很多变电站地处偏远，通信设备的维护半径通常达上百公里。无人值守机房居多通信点的分散性、业务量少等特点决定了电力通信各站点不可能都设通信值班。事实上除中心枢纽通信站外，大多数站点都是无人值守。这一方面减少了费用开支，另一方面又给设备的维护维修带来了诸多不便。3我国电力通信的发展电网的发展离不开通信的支持，可以说电力通信的发展是和电网的发展同步的。在40年代，我国除东北有几条输电线外，其他地区都处于以城市为中心的孤立系统阶段，调度通信主要依赖明线电话，长距离调度则使用日本生产的电力线载波机。到了五六十年代，我国工农业生产迅速恢复发展，用电量出现激增，东北、华北电网相继建成，而公网通信的落后局面难以满足电力调度的基本需要，以明线电话、电力线载波和电缆通道为主要方式的电力通信也迅速发展。此时我国使用的电力线载波机主要是苏联进口的，并开始自己研制开发生产。70年代电力系统开始在一些信息需求量大和重要部门采用微波通信，但进程缓慢。到70年代末期，我国电力9/10通信中电力线载波通信占居主导地位，其他有小容量120路以下FDM模拟微波、邮电多路载波、电缆及架空明线等，交换机多为小容量机电式，不少地方还使用磁石电话。全国有三十多个十万千瓦以上的电网没有通信干线，只有部分地区开始形成了各自独立的通信网。华北、东北、华东三大电网每万千瓦容量仅能提供20个左右的话路公里，与国外差距很大。网调和省调到一些主要厂站的通信不够完善，甚至到电力/水电部调度中心也没有自己的通道。由于通信电路不健全，自动化水平低，造成很多大面积停电事故和系统振荡事故，扩大和延长了事故处理时间，给工农业生产带来很大的影响。现有电力通信系统已远远不能满足电网统一调度和安全经济调度的需要，更不能适应生产、基建、现代化管理的需要，通信的落后已成为电力工作的薄弱环节之一。进入80年代以来，我国电力事业和电力系统迅猛发展。大电站、大机组、超高压输电线路不断增加，电网规模越来越大。电网的发展必然对电网管理和技术提出更高的要求，这就要求电力系统通信更加完善和先进。与此同时，信息时代的到来，促进了全球范围内电信科技的全面、多维发展，各种新兴的通信技术不断出现。通信设备性能越来越先进，价格越来越低廉。数字微波、卫星通信、光纤通信、移动通信、对流层散射通信、特高频通信、数10/10字程控交换机等新兴通信技术在电力系统中得以逐步的推广使用。80年代是我国电力通信大发展时期。1978年国家根据电力生产的特殊需求，正式批准建设电力专用通信网。自此，我国电力通信事业伴随着电网的迅猛拓展以前所未有的速度一路凯歌。从70年代末，电力系统就开始了数字化网络建设，为中国通信事业的发展历史写下了光辉的一笔。1979年，电力系统开始建设亚洲第一条1000KM以上PCM480数字微波线路京汉微波