电力系统通信技术绪论.ppt

电力系统通信技术,任课教师：张新慧,主要内容,1.绪论,2.通信基础知识,3.电力线载波通信,4.光纤通信技术,5.微波与卫星通信技术,6.移动通信技术,7.现代交换技术,8.通信网,9.接入网技术,第一章绪论,1.基本概念2.电力通信的重要性3.电力通信的特点4.电力通信的发展5.电力通信现状6.电力通信网7.电力通信技术,基本概念-1,1.通信：利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）实现从一地向另一地进行消息的有效传递。,2.通信系统：由信息发送者（信源）、信息接收者（信宿）和处理、传输信息的各种设备共同组成的完成信息传送全过程的系统。,3.通信网：由各种通信节点（端节点、交换节点、转接点）及连接各节点的传输链路互相依存的有机结合体，以实现两点及多个规定点间的通信体系。,基本概念-2,图1-1通信系统组成模型,电力通信的重要性,电能生产的特点（瞬发性/不可储存/重要性），决定了对通信和调度管理自动化的高要求。电力工业所处的环境条件比较恶劣（高电压/大电流/强电磁干扰）。企业信息化建设的需要。,电力通信的特点,要求较高的可靠性和灵活性传输信息量少但种类复杂，实时性强具有很大的“耐冲击”性网络结构复杂通信范围点多面广无人值守机房居多,电力通信是三大支柱之一,现代电网安全稳定运行的三大支柱，江苏科学技术出版社，1993（1）安全稳定控制系统（2）调度自动化系统（3）电力专用通信系统,电力调度自动化的发展,远动（TeleControl）：遥测，遥信，遥控，遥调SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）监视控制与数据采集EMS（EnergyManagementSystem）能量管理系统SA（SubstationAutomation）变电站自动化DA（DistributionAutomation）配电自动化DSM（DemandSideManagement）需求侧管理DPS（DigitalPowerSystem）数字电力系统,电力通信技术的发展-1,40年代，电力载波通信开始在东北电网运行；1979年电力系统开始建设的亚洲第一条1000km以上PCM480数字微波线路京汉微波，到1981年已陆续开通；1982年，电力系统第一条光纤通信线路在山西太原供电局投运；,电力通信技术的发展-2,1982年，原水利电力部建成以北京为中心，连接南宁、广州、成都等地面站的卫星通信系统；近年来，光纤通信得到重视和发展；（1988年我国华北、华中、东北三大电网引进的能量管理系统（EMS）投入电网使用）。,电力通信网的建立和发展,20世纪70年代，国家批准建立电力专用通信网；以北京为中心，覆盖全国；通讯方式多样：通信电缆，载波，微波，卫星，光纤，移动通信，现场总线；电力载波通信的传统地位；从1999年开始，电力系统加大了光纤通信网的建设力度，提出以建设光纤通信为主、数字微波通信、卫星通信为辅的主干网。,电力通信现状-1,20世纪70年代：电力载波通信电力系统的特有的通信方式，主要用于话音、保护和远动信息的传输。,2.20世纪80年代：模拟微波通信,3.20世纪90年代：数字微波通信,4.目前：以数字微波为干线、覆盖全国的电力网络已初步形成，光纤通信、卫星通信、移动通信、数字程控交换以及数字数据网等新兴的通信技术也获得相当水平的应用。,电力通信现状-2,全国电力通信主干网覆盖全国36个电力集团公司和省级电力公司；数字微波70000km，光缆51000km，卫星地球站120座，220kV以上载波79万话路公里，程控交换机总容量达到300万门；以光纤、微波及卫星电路组成主干网，以数字程控交换机（调度总机）组成全国电话网；地方电网以光纤、微波通信为主，电力载波等其它通信方式为辅。,电力通信发展趋势,数字化综合化宽带化智能化个人化,电力通信网-1,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。,图1-2通信网构成示意图,电力通信网-2,电力通信网-3,作用：传送电力系统远动、保护、负荷控制、调度自动化等运行、控制信息，保障电网的安全、经济运行；传输各种生产指挥和企业管理信息，为电力系统的现代化提供高速率、高可靠的信息传输网络。,2.特点：实时性（要求信息传输延时小）、可靠性、信息量较少（主要传送电力系统的生产、控制和管理信息，网上传输的信息量比公用网少）、网络建设可利用电力系统独特的资源。,3.分类：电话及传真网、电视电话会议网、电力数据通信网、图像通信网。,全国电力通信骨干网示意图,电力通信技术-1,1.电力线载波通信：利用高压输电线作为传输通路。,2.光纤通信：以光波为载波，以光纤为传输媒介的。,3.微波通信：利用微波（射频）作载波携带信息。,4.卫星通信：利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而进行两个或多个地面站之间的通信。,电力通信技术-2,5.移动通信：通信的双方中至少有一方是在移动中进行信息交换。,6.现代交换方式：包括电路交换、分组交换、ATM异步传送模式、帧中继和多协议标记交换（MPLS）技术。,7.现代通信网：现代通信网按功能划分可以分为传输网、支撑网。,8.接入网：接入网是由业务节点接口和用户网络接口之间的一系列传送实体（如线路设施和传输设施）组成的、为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。,电力数据网-1,“八五”和“九五”期间，为了实现全国电力调度自动化系统的互联，开展了中国电力数据网（CEDnet）的建设，中国电力数据网一级网络经过一、二期工程的建设目前已经覆盖了全国各集团分公司和直属省公司共17个节点。国家电力数据网（CEDnet）分为三层：国调到各网调及直属省调，网调到各省调及直属地调，省内数据网地方电网，大部分采用星型组网的SCADA系统。,电力数据网-2,电力数据网目前主要用于传输电力调度实时数据、应用软件用的准实时数据、调度生产管理用的批次数据。在该网络的基础上，实现了全国各级调度中心的互联。同时，该网络为信息应用系统提供了平台，实现了公司机关同在京单位；华中、华北、华东、东北、南方、西北六个分、集团公司；云南、贵州、四川、广西、福建、山东、重庆七个直属省市公司；华能电力集团、广东省公司的系统互联。,电力数据网-3,电力数据网能够向用户提供基本服务功能，如文件传输、虚拟终端、远程登陆、电子邮件等。实现了与国家经济信息系统的网间互联,电力通信组织机构-1,最高组织机构：国电通信中心国电通信中心是国家电力公司的直属企业，承担着全国电力通信网主干电路的运营和建设任务，是全国电力通信网的调度指挥中心。负责调度管理国家电力公司的一级骨干通信电路，覆盖全国36个网省公司。,电力通信组织机构-2,一级骨干传输网络由光纤、数字微波和卫星通信构成，其调度中心、监控中心、卫星中心主站均设置在国电通信中心本部。电力通信交换网络的汇接中心、数据网(DDN)的网管中心、电话会议系统和电视电话会议系统的控制中心也设置在中心本部。下属各省调/区调/县调等，机构的设置并不统一。,电力通信的学术机构,中国电机工程学会（CSEE）电力通信专委会电力远动分专委会电力系统通信杂志,电力通信市场化是国际趋势-1,电力公司利用自有资源优势，参与通信市场的竞争，这在国外早有成功的先例。1993年在英国组建并具有电信经营权，为英国国家电网公司所拥有的ENERGIS通信公司，在与当时英国两大电信运营公司的竞争中，以最新的技术、最可靠的网络、最高的性能赢得了英国广播电视公司BBC的一项为期10年的合同。为此，ENERGIS公司跻身于英国最富竞争力的电信公司行列。,电力通信的竞争力-1,电力通信市场化是国际趋势-1,2001年底，美国最大的7家电力公司联合组建“美国光纤公司”，利用电力系统的资源，在全美建设光纤网络，出租光纤、电路带宽，经营网络等业务。,电力通信的竞争力-2,电力通信市场化是国际趋势-2,2002年3月29日，日本东京电力公司也开始在东京的三个区正式开展通信业务，其采用的技术为光纤到户(FTTH)，通信速度为每秒100M字节。日本NTT的Internet接入费每月为11000日元，而东京电力仅收9800日元月租费。目前，日本东京电力公司开展光纤入户业务所需的电线杆数目要优于日本NTT公司。此外，在人口稠密的关东地区，东京电力公司光纤分布密度要超过日本NTT公司。另外，所有家庭都是东京电力公司的电力用户，其电力用户数目前远超过NTT东日本公司通信用户数。,电力通信的竞争力-3,电力通信独特的发展优势,35kV及以上输电线路是架设电力特殊光缆的极好资源，经济、快速、安全、可靠；遍布全国各大城市的电缆管道和电杆是建设光纤接入网的极好资源；电力线通信（PLC）技术的日益成熟，为用户接入提供了首选手段；其它具有电力特色的技术，如无源光纤接入、无线宽带、多点扩频系统等，使电力资源得到充分有效的利用和发挥。,电力通信存在的问题,对通信的重要性认识不足通信网结构比较薄弱且不平衡管理体制等方面的问题缺少经营管理的观念和相应的人才,电力通信网的发展趋势,传统的电力通信网是为安全生产、调度、指挥服务而建设的；电力信息化业务要求综合化、宽带化、多媒体化；建立一个语音、数据、图象、多媒体合一的电力系统通信网，和将业务数据化、智能化、个人化、宽带化的综合业务网络是电力系统通信的目标。,发展光纤通信-1,光纤的优点：频带宽、传输容量大传输损耗低、距离长不怕电磁干扰安全性高，保密性好体小质轻便于架设原材料（石英）充足,发展光纤通信-2,除采用普通光缆外，还要多采用电力特种光缆，包括全介质自承式架空光缆（ADSS）和光纤复合架空地线（OPGW）。ADSS：与各种电压等级的输电线路同塔（杆）架设。适合在已有电力线路上加挂。OPGW：将光缆与架空地线合为一体，既是避雷线又是架空光缆。适合新建电力线路。,光纤光缆实物示例,发展电力线载波（PLC）,利用电力线来传输信息；起源于20世纪20年代，最初应用于高压远距离传输，传输监控、远动、语音等信息；20世纪50年代后，开始应用于中低压电网，进行自动抄表和负载控制等；20世纪90年代后，开始实验用于Internet通讯。,国外在PLC通信的进展-1,英国NORWEB通信公司在1990年就开始研究此项技术，1996年提供了在曼切斯特进行20户小范围试验的录像资料，传输速率达到1Mbps。1998年，美国lntelogis公司推出了PassPort商业化PLC产品，用于户内联网，最高速率为350kbps。瑞士ASCOM公司1998年开始进入PLC技术研究领域，2000年建设了实验系统，试验的用户数超过2000个。,国外在PLC通信的进展-2,德国RWE电力线通信公司（RWEPowerlineGmbH）2000年5月开始进行200户的现场试验，自2001年7月1日起正式开始商用化。RWE电力线宽带接入产品在德国的Essen(埃森)安装了1500户。从而使RWE公司成为世界上首家宣布实现PLC接入系统商业化运营的企业，同时德国也是迄今为止世界上唯一允许PLC进入商业化运行的国家。RWE公司的PLC接入系统提供的数据服务是上行、下行对称的，最大为2Mbps，为多用户共享带宽；德国电信的ADSL提供的是不对称服务，下行为768Kbps,上行为128Kbps，为每个用户专用带宽。,国外在PLC通信的进展-3,韩国Xeline公司在2001年3月在德国汉诺威举办的CeBIT2001展览会上，推出PLC产品解决最后一公里接入、家庭网络应用解决方案。在韩国汉城建立了与互联网相连接的示范点，实现了同步互联网接入的家庭联网，产品传输速率从1Mbps到32Mbps。,国外在PLC通信的进展-4,随着PLC技术的发展，相继成立了相关的国际性PLC组织，例如：由3Com、AMD、CiscoSystems、Compaq、Intel、Motorola、TexasInstruments等13家公司组成了HomePlug电力线联盟(HomePlugPowerlineAlliance)、电力线通信技术论坛（PLCForum）和电力线作为可供选择的本地接入系统协会PALAS(PowerlineasanAlternativeLocalAccess)等。,国外在PLC通信的进展-5,目前，HomePlug电力线联盟已有90家公司参与该组织标准的制定工作，并已制定了第一个标准草案(HomePlug1.0specification)。这些组织正在研究PLC技术标准、市场推进和政府管制政策等问题。,中国在PLC通讯的进展-1,中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术，主要考虑PLC技术用于低压抄表系统，传输速率较低。1998年开发出样机，并通过了试验室功能测试，1999年在现场进行试运行，获得了产品登记许可。1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作。主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试，并对测试结果进行了数据处理和分析，基本取得了我国低压配电网传输特性和参数。2000年开始引进国外的PLC芯片，研制了2Mbps的样机，2001年下半年进行了小规模现场试验，实验效果良好。,中国在PLC通讯的进展-2,深圳国电科技有限公司是国家电力公司直属企业，2000年初就开始研制户内PLC产品，目前，采用美国Intellon公司的14Mbps芯片研制的用于户内联网的PLC产品也在小范围试验。福建省电力公司科技部2000年初立项研究利用PLC技术控制家用电器的科技项目，2001年采用传输速率为10Kbps的PLC模块，可控制家用热水器、DVD等家电的开启。目前，采用美国Intellon公司14Mbps芯片，正在研发传输速率达到10Mbps的PLC户内家电控制产品。,电力线通信（PLC）科技项目-1,国电通信中心承担的电力线通信（PLC）技术发展前景及推广应用中关键技术问题的研究科研项目，于2003年11月29日通过了国家电网公司科技信息部组织的项目验收。该项目于2001年1月由国家电网公司科技信息部批准立项，主要从PLC技术发展及应用前景、PLC技术应用中的电磁骚扰、PLC产品用于配电网时的标准及PLC产品准入测试的检测方法与手段四方面进行了深入的研究。,电力线通信（PLC）科技项目-2,根据中国宽带接入市场的现状，该项目对国内外PLC技术发展现状与市场应用前景进行了研究、探讨，对目前我国几种宽带接入网的接入手段进行了定量的分析、比较。针对我国城市