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1、第一部分 相关知识模块五 电力通讯课题一 电力通信的概念概述 现代通信就是数字通信与计算机技术的结合，在数字通信系统中同样融合的计算机硬、软件技术，这样的系统我们可以称之为现代通信系统。现代通信网由于融入大量的计算机技术，把通信网推向一个新时代，综合化、智能化已经成为其最主要的特征。它产生了更多、更广的功能、适用范围更广，提供一个多业务、易扩展的服务平台。 一、电力系统通信的现状电力系统通信使电力工业的一部分，但在技术上又深受电信技术的影响。各种新的电信技术在电力系统通信中处处得以体现，且又有自己的特色和优势，处于两大行业的一个交叉点。随着电网的延伸而延伸，随着通信技术的进步而进步。电力系统通
2、信的主要传输方式从上个世纪70年代的电力线载波、80年代的模拟微波、90年代的数字微波，发展到，目前的光纤通信。目前，全国电力系统已建成光缆线路8.5万公里以上。电力系统光纤通信的时代已经真正到来。光纤通信具有抗电磁干扰能力强、传输容量大、频带宽、传输衰减小等诸多优点。电力系统行业发展光纤通信有着得天独厚的优势，利用高压输电线路，可架设地线复合电缆、误金属自乘式或缠绕式光缆等电力特种光缆。到2005年，全国电力光纤通信已经形成三纵四横的主干网架结构。各网，省电力公司光缆线路建设以所管辖的电网为覆盖对象。光通信设备大部分为SDH制式。SDH是非常成熟的技术，国际标准化程度高，运行稳定可靠。目前全
3、国电力通行现有的SDH通信线路中，传输容量最高为10Gb/s，许多省级干线已经形成SDH光环网。对电力系统通信而言，电力特种光缆在电力系统广泛应用。电力系统有大量的不同电压等级的电力杆线资源，OPGW（地线复合光缆）、ADSS（全介质自承式光缆）等电力特种光缆的出现，促进了电力线上架设大量的电力通信光缆。OPGW将通信光缆和高压输电线上的架空地线结合成一体，将光缆技术和输电线技术相融合，成为多功能的架空线路，既是避雷线，又是架空光缆，同时还是屏蔽线，在完成高压输电电路施工的同时，也完成了通信线路的建设，且可带电架设，不影响输电线路的正常运行，非常适合于已建电力线路及新建电力线路，常见于35、1
4、10、220KV电压等级，特别是110KV电压基本上都采用ADSS光缆。二、电力系统通信网电力系统通信网是国家专用通信网之一，是电力系统不可缺少的重要组成部分，是电网调度自动化、电网运营市场化和电网管理信息化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。 其重要的特点是高度的可靠性与实时性；另一个特点是用户分散、容量小、网络复杂。目前电力通信主干网络基本上成树形与星形相结合的复合型网络结构。电力系统通信按业务的种类分为电话及传真网、数据通信网、图像通信网、可视电话网等等；按照服务区域范围分为本地通信网、长途通信网、移动通信网等等。电力系统通信网中长剑的通信网络有电话交换网、电力数据网、电视
5、会议网，企业内部互联网Intranet等。电力数据网包含传统的远动信息网（SCADA系统）、EMS、MIS等。电力系统通信网主要由传输、交换、终端三大部分组成。其中传输与交换部分组成通信网络，传输部分为网络的线，交换设备为网络的节点。目前常见的交换方式有电路交换、分组交换、ATM异步传送模式和帧中继。传输系统以光纤、数字微波传输为主，卫星、电力线载波、电缆、移动通信等多种通信方式并存，实现了除对台湾外所有的省（自治区）、直辖市的覆盖，承载的业务涉及语音、数据、远动、继电保护、电力监控、移动通信等领域。电力系统通信技术主要有以下几种：1 电力线载波通信电力线载波（PLCPower Line Ca
6、rrier）是利用高压输电线路为传输线路的载波通信方式，用于电力系统的调度通信、远动、保护、生产指挥、行政业务通信及各种信息传输。电力线路是为输送50Hz强电设计的，线路衰减小、机械强度高、传输可靠，电力线路载波通信复用电力线路进行通信不需要通信线路建设的基建投资和日常维护费用，是电力系统特有的通信方式。（带宽容量受限，已逐步退出主地位）2 光纤通信光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输媒介的一种通信方式。在我国电力通信领域普遍使用电力特种光缆，主要包括全介质自承式光缆ADSS、架空式复合光缆OPGW、缠绕式光缆GWWOP。电力特种光缆是适应电力系统特殊的应用环境而发展起来的一种架空光缆体系，它
7、将光缆家似乎与输电线路相结合，架设在10500KV不同电压等级的电力杆塔和输电线路上，具有高可靠、长寿命等突出优点。3 微波通信微波通信是利用微波（射频）作载波携带信息，通过无线电波空间进行中继的通信方式。常用的微波通信的频率范围为1-5-40GHz，微波按直线传播，若要进行远程通信，则需要在高山、铁塔和高层建筑物顶上安装微波转发设备进行中继通信。4 卫星通信卫星通信是在微波中继通信的基础上发展起来的。它是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而进行两个和多个地面站之间的通信。卫星通信主要用于解决国家电网公司至边远地区的通信。目前电力系统内已经有地球站32座，基本上形成了系统专用的卫星通
8、信系统，实现了北京对新疆、西藏、云南、海南、广西、福建等边远省区的通信。卫星通信除用作语音通信外，还用来传送调度自动化系统的实时数据。5 移动通信移动通信是指通信的双方中至少有一方是在移动中进行信息交换的通信方式。作为电力通信网的补充和延伸，移动通信在电力线维护，事故抢修，行政管理等方面发挥者积极的作用。6 现代交换方式现代交换方式有电路交换、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。电路交换和分组交换是两种不同的交换方式，是代表两大范畴的传送模式，帧中继和ATM异步传送模式则属于快速分组交换的范畴。电路交换是固定分配带宽的，连接建立后，即使无信息传送也需要占电路，
9、电路利用率低；要预先建立连接，有一定的连接建立时延，链接建立后可实时传送信息，传输时延一般可以不计；无差错控制措施。因此，电路交换适合于电话交换、文件传送及高速传真，不适合突发业务和对差错敏感的数据业务。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将需要传送的信息划分为一定长度的包，也称为分组，以分组为单位进行存储转发。而每个分组信息都包含源地址和目的地址的标识，在传送数据分组之前，必须首先建立虚电路，然后依序传送。在分组交换网中可以在一条实际的电路上，能够传输许多对用户终端之间的数据。其基本原理是把一条电路分成若干条逻辑通道，对每一个逻辑通道有一个编号，称为逻辑通道号，将两个用户终端之间的若干段逻辑
10、信道经交换设备链接起来构成虚电路。分组交换最基本的思想就是实现通信资源的共享，分组交换最适合数据通信。数据通信网几乎全部采用分组交换。目前的语音交换分组化的信息传输的比例也越来越大，常见的IP电话就是基于分组交换原理。目前IPv6是最新的一个IP交换协议。现代通信网按功能划分可以分为传输网，支撑网3、 数字通信基础 （一）信号与通信消息一般是用数据来表示的，而表示消息的数据通常要把它转变为信号进行传递。信号是消息(或数据)的一种电磁表示方法，信号中包含了所要传递的消息。信号一般以时间为自变量，以表示消息(或数据)的某个参量(如振幅、频率或相位)为因变量。信号按其因变量的取值是否连续，可分为模拟
11、信号和数字信号。模拟信号是指信号的因变量完全随连续消息的变化而变化的信号。模拟信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的，但其因变量一定是连续的，电视图像信号、语音信号、温度压力传感器的输出信号以及许多遥感遥测信号都是模拟信号；脉冲振幅调制信号(PAM)、脉冲相位调制信号(PPM)以及脉冲宽度调制信号(PWM)等也属于模拟信号。数字信号是指表示消息的因变量是离散的，自变量时间的取值也是离散的信号，通常表示为，数字信号的因变量的状态是有限的。计算机数据、数字电话和数字电视等都是数字信号。虽然模拟信号与数字信号有着明显的差别，但两者之间并没有存在不可逾越的鸿沟，在一定条件下它们是可以相互转化的。模拟
12、信号可以通过抽样、编码等步骤变成数字信号；而数字信号也可以通过解码、平滑等步骤恢复模拟信号。通信的任务是将表示消息的信号从发送端(信源)传递到接收端(信宿)。既然信号可分为模拟信号和数字信号，与之相对应的，通信也可以分为模拟通信和数字通信。模拟通信通常是利用模拟信号来传递消息；而数字通信则是利用数字信号来传递消息。按传送模拟信号而设计的通信系统称为模拟通信系统；按传送数字信号而设计的通信系统称为数字通信系统。（二）模拟通信利用模拟信号来传递消息称为模拟通信，普通的电话、广播、电视等都属于模拟通信。模拟通信系统的模型，如图1-5-1所示。图1-5-1 模拟通信系统模型模拟通信系统通常由信源、调制
13、器、信道、解调器、信宿以及噪声源组成。信源所产生的原始模拟信号一般都要经过调制再通过信道传输。调制器是用发送的消息对载波的某个参数进行调制的设备。解调器是实现上述过程逆变换的设备。信道是用来传输表示消息的电信号的介质或通路。它可以是双绞线、同轴电缆、光缆、微波以及卫星链路等，有时人们将传输介质两端的设备也看作是信道的一部分。模拟通信系统中的噪声源包括了影响该系统的所有噪声，如脉冲噪声(如天电噪声、工业噪声等)和随机噪声(如信道噪声、发送设备噪声、接收设备噪声等)。在模拟通信系统中，信道上所传输的信号是模拟信号，如对载波进行连续的振幅调制(AM)、频率调制(FM)或相位调制(PM)而得到的调幅波
14、、调频波或调相波都是模拟信号。对脉冲进行了连续的振幅调制、相位调制或宽度调制而得到的脉冲调幅波(PAM)、脉冲调相波(PPM)或脉冲调宽波(PWM)也都属于模拟信号。（三）数字通信利用数字信号来传递消息称为数字通信，计算机通信、数字电话以及数字电视都属于数字通信。数字通信系统模型如图1-5-2所示。图1-5-2 数字通信系统模型数字通信系统由信源、信源编码器、信道编码器、调制器、信道、解调器、信道译码器、信源译码器、信宿、噪声源以及发送端和接收端时钟同步组成。在数字通信系统中，如果信源发出的是模拟信号，就要经过信源编码器对模拟信号进行采样、量化及编码，将其变为数字信号。信源编码有两个主要作用：
15、一个是实现数模转换；另一个是降低信号的误码率。而信源译码则是信源编码的逆过程。由于信道通常会受到各种噪声的干扰以及通信终端设备本身的噪声干扰，有可能导致接收端收到信号产生错误，即误码。为了能够自动地检测出错误或纠正错误，可采用检错编码或纠错编码，这就是信道编码；信道译码则是信道编码的逆变换。从信道编码器输出的数字序列还是随于基带信号。除某些近距离的数字通信可以采用基带传输外，通常为了与采用的信道相匹配，都要将基带信号经过调制变换成频带信号再传输，这就是调制器所要完成的任务；而解调则是调制的逆过程。时钟同步也是数字通信系统的一个重要的不可或缺的部分。为了保证接收端正确接收数据，接收端的接收时钟必
16、须与发送端的发送时钟保持同步。近年来，数字通信无论在理论上还是在技术上都有了突飞猛进的发展。数字通信和模拟通信相比，具有抗干扰能力强、可以再生中继、便于加密、易于集成化等一系列优点。另外，各种通信业务，无论是话音、电报，还是数据、图像等信号，经过数字化后都可以在数字通信网中传输、交换并进行处理，这就更显示出数字通信的优越性。它具有抗干扰能力强、可实现高质量的远距离通信、能够适应各种通信业务、可实现高保密通信等等。数字通信设备大都是由数字电路构成，数字电路比模拟电路更容易集成化。数字信号处理技术和大规模集成电路技术的发展为数字通信设备的微型化和集成化提供了良好的条件。而随着数字处理器件和大规模集成电路芯片价格的不断下降，数字传输设备以及相关的交换和处理设备都将比模拟传输设备便宜得多。当然，与模拟通信相比，数字通信也有缺点。数字通信的最大
