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通訊系統(tǒng)介紹 國網(wǎng)運(yùn)行有限公司宜昌超高壓管理處2007年9月 各位領(lǐng)導(dǎo) 同事 大家好 我是宜昌超高壓管理處變電檢修部通訊信息班劉勇 今天我和大家共同學(xué)習(xí)一下高壓直流輸電通訊系統(tǒng)的組成 工作的基本原理和在直流輸電中的應(yīng)用 有不正確的地方請各位及時(shí)提出 以便我們共同改進(jìn) 共同提高 相信我所講的內(nèi)容會(huì)對大家有所幫助 一 直流輸電通信系統(tǒng)的基本原理二 通信方式介紹三 通信電源系統(tǒng)介紹四 三峽地區(qū)通信系統(tǒng)的組成五 通信系統(tǒng)傳輸業(yè)務(wù)的基本構(gòu)成六 電力通信未來的發(fā)展方向 基本內(nèi)容概述 通信就是將所要傳輸?shù)脑捯?圖像 數(shù)據(jù)等信號(hào)通過傳輸介質(zhì)傳輸?shù)侥康奈恢?以實(shí)現(xiàn)雙方信息的傳輸 計(jì)算機(jī)通信中 為了實(shí)現(xiàn)信息的共享 人們將多種計(jì)算機(jī)終端的硬件連接起來 電力通信的原理與計(jì)算機(jī)通信的原理是一致的 人們通過調(diào)制解調(diào)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了不同設(shè)備間通過不同介質(zhì)的互聯(lián) 一 直流輸電通信系統(tǒng)的基本原理 話音 數(shù)據(jù) 遠(yuǎn)方保護(hù) 話音 數(shù)據(jù) 遠(yuǎn)方保護(hù) 通信 收發(fā)信機(jī) RadioSystems 微波系統(tǒng) PowerLineCarrie 電力線載波 ElectricalTelecomCables FiberopticCables 電力系統(tǒng)的通信方式 光纖電纜 電力通信電纜 通信 收發(fā)信機(jī) 二 通信方式介紹 任何的電信號(hào)既可以在時(shí)域上用時(shí)間和幅度兩個(gè)物理量來描述 也可以從頻域上用其頻域特征表示 也可以說是數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào) 根據(jù)以上的兩種信號(hào)人們將通信也分成了兩種 模擬通信 載波 模擬微波 電纜 其他 數(shù)字通信 光纖通信 網(wǎng)絡(luò)通信 數(shù)字微波 衛(wèi)星 電力系統(tǒng)應(yīng)用 載波系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì)性 光纖系統(tǒng) 安全可靠性 傳輸?shù)膸?1 載波通信 CD L T L T ETL500 CD CC CC 此系統(tǒng)采用A B相相耦合方式開設(shè)復(fù)用通道 分別傳送1個(gè)話音信號(hào) 第二套主保護(hù)命令信號(hào)并預(yù)留2個(gè)安全自動(dòng)裝置信號(hào)或開關(guān)失靈保護(hù)信號(hào) 設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)話音 遠(yuǎn)動(dòng) 電報(bào) 遠(yuǎn)方保護(hù)和數(shù)據(jù)信號(hào)在高壓 中壓架空電力線和電纜上的傳送 載波機(jī)將接收到的話音和遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)通過頻率變換 經(jīng)過高頻電纜 結(jié)合濾波器和耦合電容器將信號(hào)送到電力線路上 經(jīng)過線路的傳輸 信號(hào)到達(dá)收信端 在收信端 信號(hào)經(jīng)過耦合電容器 結(jié)合濾波器 高頻電纜進(jìn)入載波機(jī) 在載波機(jī)中進(jìn)行頻率反變換 這樣被還原的信號(hào)經(jīng)音頻電纜送到話音和遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的接收裝置 實(shí)現(xiàn)了信息的傳輸 優(yōu)點(diǎn) 1 它用高壓輸電線作傳輸介質(zhì) 線路非常堅(jiān)固 所以它是電路穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證 2 不論距離遠(yuǎn)近 所需投資較少 尤其是距離較長時(shí) 更顯出它的優(yōu)越性 不像其他通信方式 需要許多中繼站 世界上最長的無中繼電力線載波電路長達(dá)800多公里 在我國 葛洲壩到上海的直流載波電路長達(dá)1050公里 也只在安慶設(shè)立了一個(gè)中繼站 3 電力線的走向與變電站和遠(yuǎn)方保護(hù)通道的走向完全一致 所以 電力線載波通信是散布站之間的最為經(jīng)濟(jì)的通信方式4 用電力線載波傳輸電力系統(tǒng)的各種信息如遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)的技術(shù)已經(jīng)非常成熟 并被實(shí)踐證明是非常有效和可信賴的 5 當(dāng)前的電力線載波機(jī)已經(jīng)大量采用數(shù)字化技術(shù) 性能更先進(jìn) 更靈活 更可靠 如我們應(yīng)用的ABB公司的ETL500系列載波機(jī) 如果ETL500再接上AMX500數(shù)字接口 即可直接與各種數(shù)字終端連接 缺點(diǎn) 1 電力線載波通信對電力線的各種噪音干擾比較敏感 為了提高通信質(zhì)量 必須提高載波機(jī)的發(fā)信功率 所以電力線載波機(jī)的發(fā)信功率一般都在5W至100W之間 2 使用的頻譜受到限制 比如我國規(guī)定電力線載波的頻譜為40kHz至500kHz 在全部可用的頻帶內(nèi)最多只能安排115條電路 當(dāng)鄰近區(qū)域中運(yùn)行的電路較多時(shí) 頻譜安排就顯得比較困難 目前的載波頻譜最低可達(dá)24kHz 3 傳輸電路的容量比較小 一臺(tái)單路載波機(jī)只能傳輸一路信息 4 傳輸遠(yuǎn)方保護(hù)命令信號(hào)與系統(tǒng)故障幾乎同時(shí)發(fā)生 而此時(shí)通道比較容易受到不利因素的影響 噪音干擾或通道衰耗增大甚至通道中斷 為此對設(shè)備有一些特殊的要求 載波系統(tǒng)工作的基本原理 通過乘法器將0 4KHz的信號(hào)搬移到較高頻率點(diǎn)上 調(diào)制成便于線路傳輸?shù)闹?高頻信號(hào) 有用的信號(hào)利用帶通濾波器提取 信號(hào)到達(dá)對站后依然采用乘法器 反調(diào)制成0 4KHz的信號(hào) 同樣經(jīng)過帶通濾波器 二次調(diào)制 NSD570數(shù)字終端設(shè)備 ETL500系列載波機(jī) ETL500系列載波機(jī) 載波系統(tǒng)戶外設(shè)備 載波阻波器 載波戶外結(jié)合濾波器 載波戶外結(jié)合濾波器 載波機(jī)與保護(hù)的接口 載波機(jī)與音頻業(yè)務(wù)的接口 1 光纖通信 隨著技術(shù)的日新月異 光纖通信技術(shù)越來越成熟 因其傳輸容量大 可靠性相對較高 在高壓直流輸電工程中相繼得到了較好的應(yīng)用 具體實(shí)例 1 葛南直流采用載波 光纖的方式實(shí)現(xiàn)通信通道互備 其中光纖通道大部分通過龍政OPGW光纜傳輸 傳輸容量2 5G 2 龍政直流與宜華直流采用互備方式傳輸 傳輸容量2 5G 3 江城直流采用直流線路OPGW和迂回的南延光纖電路進(jìn)行互備 傳輸容量2 5G 光纖傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 1 組網(wǎng)方便 2 上下業(yè)務(wù)方便 3 節(jié)約機(jī)房空間 4 傳輸容量大 5 抗干擾能力強(qiáng) 光纖通信的缺點(diǎn) 1 工程成本較高 2 系統(tǒng)故障時(shí) 故障影響面大 3 設(shè)備檢修困難 SDH同步數(shù)字序列SynchronousDigitalHierarchy STM N幀結(jié)構(gòu) 9rowsx270columnsx8bits bytex8000frames sec 155 52Mbit s AUPtr管理單元指針 RSOH中繼段開銷 MSOH復(fù)用段開銷 STM N凈負(fù)荷 270 xNColumns Bytes 261xN 9xN 1 3 4 5 9 網(wǎng)絡(luò)管理NetworkManagement Site2 Site3 Site4 SDH網(wǎng)絡(luò) ManagementStation網(wǎng)管 Site1 Ethernet以太網(wǎng) Gateway網(wǎng)關(guān) 復(fù)用結(jié)構(gòu) 單一復(fù)用 C容器VC虛容器TU支路單元AU管理單元 OPGW光纜的簡介 OPGW光纜 OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire 也稱光纖復(fù)合架空地線 把光纖放置在架空高壓輸電線的地線中 用以構(gòu)成輸電線路上的光纖通信網(wǎng) 這種結(jié)構(gòu)形式兼具地線與通信雙重功能 一般稱作OPGW光纜 由于光纖具有抗電磁干擾 自重輕等特點(diǎn) 它可以安裝在輸電線路桿塔頂部而不必考慮最佳架掛位置和電磁腐蝕等問題 因而 OPGW具有較高的可靠性 優(yōu)越的機(jī)械性能 成本也較低等顯著特點(diǎn) 這種技術(shù)在新敷設(shè)或更換現(xiàn)有地線時(shí)尤其合適和經(jīng)濟(jì) 光纖通信的幾個(gè)概念 OPGW光纜結(jié)構(gòu)示意圖 PCM pulsecodemodulation 的簡介 PCM可以向用戶提供多種業(yè)務(wù) 既可以提供從2M到155M速率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線業(yè)務(wù) 也可以提供話音 圖象傳送 遠(yuǎn)程教學(xué)等其他業(yè)務(wù) 特別適用于對數(shù)據(jù)傳輸速率要求較高 需要更高帶寬的用戶使用 PCM線路的特點(diǎn) PCM線路可以提供很高的帶寬 滿足用戶的大數(shù)據(jù)量的傳輸 支持從2M開始的各種速率 最高可達(dá)155M的速率 通過SDH設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸 線路協(xié)議簡單 與傳統(tǒng)的DDN技術(shù)相比 PCM具有以下特點(diǎn) 線路使用費(fèi)用相對便宜 能夠提供較大的帶寬 接口豐富便于用戶連接內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) 可以承載更多的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù) FOX515PCM FOX515PCM FOX515PCM主控板 FOX515PCM電源板 FOX515PCM2M接口板 FOX515PCM數(shù)據(jù)接口板 ECI2 5G光端機(jī) XDM 1000子架視圖 XDM1000Shelf 11CCP槽位 電I Os接口或光模塊 12xI O槽位 PDH SDH DATAorDWDM卡 2槽位 xMCP控制卡 ECI2 5G光端機(jī) 用于連接STM 1 16 64光連接模塊 光纖連接頭 用于連接STM 4 16的光連接模塊 按照現(xiàn)行的通信規(guī)程和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信電源采用 48V電壓 按照雙充電機(jī) 雙蓄電池 雙直流母線 雙負(fù)荷分配屏的方式配置實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的可靠供電 三 通信電源系統(tǒng)介紹 通信電源采用直流是為了避免信號(hào)的相互干擾 在高頻通信中 就是直流 也存在信噪的問題 交流在使用中由于頻率的變化 產(chǎn)生大量的電波干擾 對電信號(hào) 特別是微電路 這是致命的影響 為什么通信采用 48V電源 使用48V 24V等是為了便于用蓄電池做后備電源 防止停電 因?yàn)樾铍姵氐幕倦妷菏?2V 或6V 24 48都是12 或6 的倍數(shù) 電源系統(tǒng)正極接地可以減少蓄電池正極的腐蝕現(xiàn)象降低系統(tǒng)雜音 減少干擾 早期通信可用大地作回路 節(jié)約線材為保護(hù)線纜 使其不會(huì)由于電池反應(yīng)而被腐蝕 線纜必須為負(fù)極 電壓比 24V高 有利于電量傳輸 減少損耗 YAMS開關(guān)電源系統(tǒng) 48V 2800W 6 主要系統(tǒng)型號(hào) 48V 1900W 6 48V 7000W 4 48V 7000W 6 48V 1900W 9 48V 1900W 12 48V 2800W 9 智能電源系統(tǒng)控制器 多種型號(hào) 電源系統(tǒng)工作原理 YPSC 98電源系統(tǒng)控制器 YPSC 98控制器工作菜單結(jié)構(gòu) 聲光語音告警 提高系統(tǒng)可靠性和無人值守站維護(hù)水平 四 三峽光纖系統(tǒng)的組成 三峽光纖系統(tǒng)基本上是由2 5G光纖設(shè)備構(gòu)成 其中直流工程中應(yīng)用最多廣州西門子公司 杭州ECI公司 上海馬可尼公司的的系列產(chǎn)品 華中電網(wǎng)公司的光纖環(huán)網(wǎng)工程主要采用的是上海馬可尼和北電公司的系列產(chǎn)品 湖北省電力公司多采用化為公司和中興公司的系列產(chǎn)品 以上設(shè)備基本上構(gòu)成了三峽光纖系統(tǒng)的骨架 三滬直流系統(tǒng)光纖系統(tǒng)圖 五 通信系統(tǒng)傳輸業(yè)務(wù)的基本構(gòu)成 1 直流控制保護(hù)信號(hào) 2 交流保護(hù)信號(hào) 光纖差動(dòng)和縱聯(lián)距離 3 自動(dòng)化數(shù)據(jù)信號(hào) 上傳調(diào)度 4 調(diào)度交換系統(tǒng)中繼信號(hào) 5 辦公網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng) 6 行政電話系統(tǒng) 與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) 與電信聯(lián)網(wǎng) 7 音視頻會(huì)議系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) 六 電力通信未來的發(fā)展方向 隨著電力系統(tǒng)的跨越式發(fā)展和新技術(shù)的不斷出現(xiàn) 未來的電力系統(tǒng)的管理模式和人員構(gòu)成也將發(fā)生很大的變化 伴隨電力自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備的日趨成熟 最終的發(fā)展方向?qū)⑾蛑斜O(jiān)控 調(diào)度 場站無人值守的方向發(fā)展 在提出信息高速公路以來 光技術(shù)開始滲透于整個(gè)通信網(wǎng) 光纖通信有向全光網(wǎng) AON 推進(jìn)的趨勢 一 全光網(wǎng)的提出光纖通信的優(yōu)勢之一是其近30THZ的巨大潛在帶寬容量 貝爾實(shí)驗(yàn)室于去年推出了一項(xiàng)突破性的技術(shù) 就是允許在單報(bào)光纖上傳輸相當(dāng)于整個(gè)Interent上每秒傳輸總量的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 目前在單報(bào)光纖上可以實(shí)現(xiàn)400千兆字節(jié)的傳輸 通信的新技術(shù)介紹 全光網(wǎng) AON 在超高速傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)中 如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處仍以電信號(hào)處理信息的速度進(jìn)行交換 就會(huì)受到所謂 電子瓶頸 的限制 節(jié)點(diǎn)將變得龐大而復(fù)雜 超高速傳輸所帶來的經(jīng)濟(jì)效益將被昂貴的光 電和電 光轉(zhuǎn)換費(fèi)用所抵消 為了解決這一問題 人們提出了全光網(wǎng)的概念 二 何為全光網(wǎng)1 全光網(wǎng)的概念全光網(wǎng) 原理上講就是網(wǎng)中直到端用戶節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)通道仍然保持著光的形式 即端到端的全光路 中間沒有光電轉(zhuǎn)換器 這樣 網(wǎng)內(nèi)光信號(hào)的流動(dòng)就沒有光電轉(zhuǎn)換的障礙 信息傳遞過程無需面對電子器件處理信息速率難以提高的困難 紫外光通信 美國GTE公司為美軍研制了一種新型隱蔽式紫外光通信系統(tǒng) 這種系統(tǒng)不易被探測和截收 適用于多種近距離抗干擾通信環(huán)境 尤其適用于特別行動(dòng)和低裂度沖突 是滿足戰(zhàn)術(shù)通信要求的理想手段 工程技術(shù)