1、通讯系统介绍,国网运行有限公司宜昌超高压管理处 2007 年 9 月,各位领导，同事：,大家好。,我是宜昌超高压管理处变电检修部通讯信息班刘勇，今天我和大家共同学习一下高压直流输电通讯系统的组成、工作的基本原理和在直流输电中的应用，有不正确的地方请各位及时提出，以便我们共同改进，共同提高。相信我所讲的内容会对大家有所帮助。,一、直流输电通信系统的基本原理 二、通信方式介绍三、通信电源系统介绍四、三峡地区通信系统的组成五、通信系统传输业务的基本构成六、电力通信未来的发展方向,基本内容概述,通信就是将所要传输的话音、图像、数据等信号通过传输介质传输到目的位置，以实现双方信息的传输。计算机通信中，为
2、了实现信息的共享，人们将多种计算机终端的硬件连接起来。电力通信的原理与计算机通信的原理是一致的。人们通过调制解调设备实现了不同设备间通过不同介质的互联。,一、直流输电通信系统的基本原理,话音,数据,远方保护,话音,数据,远方保护,通信,收发信机,Radio Systems,(微波系统),Power Line Carrie (电力线载波),Electrical Telecom Cables,Fiber optic Cables,电力系统的通信方式,(光纤电缆),(电力通信电缆),通信,收发信机,二、通信方式介绍,任何的电信号既可以在时域上用时间和幅度两个物理量来描述。也可以从频域上用其频域特征表
3、示。也可以说是数字信号和模拟信号。根据以上的两种信号人们将通信也分成了两种：模拟通信（载波、模拟微波、电缆、其他）数字通信（光纤通信、网络通信、数字微波、卫星）,电力系统应用：载波系统（经济性）光纤系统（安全可靠性，传输的带宽）,1、载波通信,CD,L,T,L,T,ETL500,CD,CC,CC,此系统采用A、B相相耦合方式开设复用通道，分别传送1个话音信号，第二套主保护命令信号并预留2个安全自动装置信号或开关失灵保护信号。设备主要实现话音、远动、电报、远方保护和数据信号在高压、中压架空电力线和电缆上的传送。载波机将接收到的话音和远动信号通过频率变换，经过高频电缆，结合滤波器和耦合电容器将信号
4、送到电力线路上，经过线路的传输、信号到达收信端。在收信端，信号经过耦合电容器，结合滤波器，高频电缆进入载波机，在载波机中进行频率反变换，这样被还原的信号经音频电缆送到话音和远动信号的接收装置，实现了信息的传输。,优点：1、它用高压输电线作传输介质，线路非常坚固。所以它是电路稳定运行的可靠保证。2、不论距离远近，所需投资较少。尤其是距离较长时，更显出它的优越性。不像其他通信方式，需要许多中继站。世界上最长的无中继电力线载波电路长达800多公里。在我国，葛洲坝到上海的直流载波电路长达1050公里，也只在安庆设立了一个中继站。,3、电力线的走向与变电站和远方保护通道的走向完全一致，所以，电力线载波通
5、信是散布站之间的最为经济的通信方式4、用电力线载波传输电力系统的各种信息如远方保护信号的技术已经非常成熟，并被实践证明是非常有效和可信赖的。,5、当前的电力线载波机已经大量采用数字化技术，性能更先进、更灵活、更可靠，如我们应用的ABB公司的ETL 500 系列载波机。如果ETL500再接上AMX500数字接口，即可直接与各种数字终端连接。,缺点： 1、电力线载波通信对电力线的各种噪音干扰比较敏感。为了提高通信质量，必须提高载波机的发信功率，所以电力线载波机的发信功率一般都在5W至100W之间。2、使用的频谱受到限制。比如我国规定电力线载波的频谱为40kHz至500kHz，在全部可用的频带内最多
6、只能安排115条电路。当邻近区域中运行的电路较多时，频谱安排就显得比较困难。目前的载波频谱最低可达24kHz。,3、传输电路的容量比较小。一台单路载波机只能传输一路信息。4、传输远方保护命令信号与系统故障几乎同时发生，而此时通道比较容易受到不利因素的影响(噪音干扰或通道衰耗增大甚至通道中断)，为此对设备有一些特殊的要求。,载波系统工作的基本原理：,通过乘法器将0-4KHz的信号搬移到较高频率点上，调制成便于线路传输的中、高频信号，有用的信号利用带通滤波器提取。 信号到达对站后依然采用乘法器，反调制成0-4KHz的信号，同样经过带通滤波器。 二次调制,NSD570数字终端设备,ETL500系列载
7、波机,ETL500系列载波机,载波系统户外设备,载波阻波器,载波户外结合滤波器,载波户外结合滤波器,载波机与保护的接口,载 波 机 与 音 频 业 务 的 接 口,1、光纤通信,随着技术的日新月异，光纤通信技术越来越成熟，因其传输容量大，可靠性相对较高，在高压直流输电工程中相继得到了较好的应用。具体实例：1、葛南直流采用载波+光纤的方式实现通信通道互备（其中光纤通道大部分通过龙政OPGW光缆传输），传输容量2.5G。2、龙政直流与宜华直流采用互备方式传输，传输容量2.5G。3、江城直流采用直流线路OPGW和迂回的南延光纤电路进行互备，传输容量2.5G。,光纤传输系统的优点：,1、组网方便。2、
8、上下业务方便。3、节约机房空间。4、传输容量大。5、抗干扰能力强。,光纤通信的缺点,1、工程成本较高。2、系统故障时，故障影响面大。3、设备检修困难。,SDH同步数字序列 Synchronous Digital Hierarchy,STM-N 帧结构,9 rows x 270 columns x 8 bits / byte x 8000 frames / sec. = 155.52 Mbit/s,AU Ptr 管理单元指针,RSOH 中继段开销,MSOH 复用段开销,STM-N 净负荷,270 x N Columns (Bytes),261 x N,9 x N,1,3,4,5,9,网络管理Ne
9、twork Management,Site 2,Site 3,Site 4,SDH 网络,Management Station 网管,Site 1,Ethernet以太网,Gateway 网关,复用结构（单一复用）,C 容器 VC 虚容器 TU 支路单元 AU 管理单元,OPGW光缆的简介：,OPGW光缆，Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire（也称光纤复合架空地线）。 把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能，一般称作OPGW光缆。 由于光纤具有抗电磁干扰、自重轻等特点，它可以安装
10、在输电线路杆塔顶部而不必考虑最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题。因而，OPGW具有较高的可靠性、优越的机械性能、成本也较低等显著特点。这种技术在新敷设或更换现有地线时尤其合适和经济。,光纤通信的几个概念,OPGW光缆结构示意图：,PCM（pulse code modulation）的简介,PCM可以向用户提供多种业务，既可以提供从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。特别适用于对数据传输速率要求较高，需要更高带宽的用户使用。 PCM线路的特点： PCM线路可以提供很高的带宽，满足用户的大数据量的传输。 支持从 2M开始的各种速率,最高可达155M的速率。
11、 通过SDH设备进行网络传输，线路协议简单。 与传统的DDN技术相比,PCM具有以下特点： 线路使用费用相对便宜。 能够提供较大的带宽。 接口丰富便于用户连接内部网络。 可以承载更多的数据传输业务。,FOX 515 PCM,FOX 515 PCM,FOX 515 PCM主控板,FOX 515 PCM电源板,FOX 515 PCM2M接口板,FOX 515 PCM数据接口板,ECI2.5G光端机,XDM 1000 子架视图,XDM1000 Shelf,11 CCP 槽位-电 I/Os 接口或光模块,12 x I/O 槽位- PDH, SDH, DATA or DWDM 卡,2 槽位- xMCP
12、控制卡,ECI2.5G光端机,用于连接STM-1/16/64光连接模块,光纤连接头,用于连接STM-4/16的光连接模块,按照现行的通信规程和行业标准通信电源采用-48V电压，按照双充电机、双蓄电池、双直流母线、双负荷分配屏的方式配置实现通信设备的可靠供电。,三、通信电源系统介绍,通信电源采用直流是为了避免信号的相互干扰。在高频通信中，就是直流，也存在信噪的问题。交流在使用中由于频率的变化，产生大量的电波干扰，对电信号，特别是微电路，这是致命的影响。,为什么通信采用-48V电源？,使用48V，24V等是为了便于用蓄电池做后备电源（防止停电），因为蓄电池的基本电压是12V（或6V），24、48都
13、是12（或6）的倍数。,电源系统正极接地可以减少蓄电池正极的腐蚀现象 降低系统杂音，减少干扰。 早期通信可用大地作回路，节约线材 为保护线缆，使其不会由于电池反应而被腐蚀，线缆必须为负极。 电压比-24V高，有利于电量传输，减少损耗,YAMS开关电源系统,48V/2800W-6,主要系统型号,48V/1900W-6,48V/7000W-4,48V/7000W-6,48V/1900W-9,48V/1900W-12,48V/2800W-9,智能电源系统控制器,多种型号,电源系统工作原理,YPSC-98电源系统控制器,YPSC-98控制器工作菜单结构,声光语音告警,提高系统可靠性和无人值守站维护水平
14、,四、三峡光纤系统的组成,三峡光纤系统基本上是由2.5G光纤设备构成，其中直流工程中应用最多广州西门子公司、杭州ECI公司、上海马可尼公司的的系列产品。 华中电网公司的光纤环网工程主要采用的是上海马可尼和北电公司的系列产品。 湖北省电力公司多采用化为公司和中兴公司的系列产品。 以上设备基本上构成了三峡光纤系统的骨架。,三沪直流系统光纤系统图,五、通信系统传输业务的基本构成,1、直流控制保护信号。 2、交流保护信号（光纤差动和纵联距离）。 3、自动化数据信号（上传调度）。 4、调度交换系统中继信号。 5、办公网络联网。 6、行政电话系统（与系统联网、与电信联网）。 7、音视频会议系统联网。,六、
15、电力通信未来的发展方向,随着电力系统的跨越式发展和新技术的不断出现，未来的电力系统的管理模式和人员构成也将发生很大的变化。伴随电力自动化系统技术和设备的日趋成熟，最终的发展方向将向着集中监控、调度，场站无人值守的方向发展。,在提出信息高速公路以来，光技术开始渗透于整个通信网，光纤通信有向全光网（AON）推进的趋势。 一、全光网的提出 光纤通信的优势之一是其近30THZ的巨大潜在带宽容量。贝尔实验室于去年推出了一项突破性的技术，就是允许在单报光纤上传输相当于整个Interent上每秒传输总量的光网络技术。目前在单报光纤上可以实现400千兆字节的传输；,通信的新技术介绍,全光网（AON）,在超高速
16、传输的网络中，如果网络节点处仍以电信号处理信息的速度进行交换，就会受到所谓“电子瓶颈”的限制，节点将变得庞大而复杂，超高速传输所带来的经济效益将被昂贵的光电和电光转换费用所抵消。为了解决这一问题，人们提出了全光网的概念。 二、何为全光网 1全光网的概念 全光网，原理上讲就是网中直到端用户节点之间的信号通道仍然保持着光的形式，即端到端的全光路，中间没有光电转换器。这样，网内光信号的流动就没有光电转换的障碍，信息传递过程无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。,紫外光通信 美国GTE公司为美军研制了一种新型隐蔽式紫外光通信系统。这种系统不易被探测和截收，适用于多种近距离抗干扰通信环境，尤其适用于特别行动和低裂度冲突，是满足战术通信要求的理想手段。 工程技术人员在工程中对紫外光指挥、控制和通信进行的试验表明，话音和数据性能很好，而且不受远方电子干扰的影响。同时，由于紫外光通信的作用距离受限于大气层，这使得对手即使在当地也很难截收紫外光通信信号。,紫外光通信,紫外光传输的优点之一是系统的辐射功率可根据通信距离要求而减至最小，常规无线电设备不能探测或干扰采用紫外光技术的远方台站的通信。因为紫外光散射在大气层中，故可用于12km的非视距通信，如果采用聚光方式，定向视距通信距离可达510km。,结束语感谢大家和我在一起共同学习和探讨电力通信知识。,
