电力系统通信学习报告
电力系统通信学习报告
作为一名电力系统及其自动化的研究生，了解和学习电力系统通信的知识是非常必要的，我通过借阅相关图书，查阅一些前沿刊物，对电力系统通信有了一个大概的了解，下面我对自己的所学所得做一下总结。一、电力系统的作用和意义
电力通信作为行业性的专用通信网，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并填补公网难以满足一些电力部门特殊通信需求的矛盾，以保证电力专业化生产正常高效地进行。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，要求也不同。关键运行业务信息量不大。但对通信的实时性、准确性和可靠性要求很高；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综合自动化控制、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。
二、电力通信网的构成及特点
电力通信网是由光纤、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。1.电力系统的主要几种通信方式:a．电力线载波通信
电力线路主要是用来输送工频电流的。若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，这就是电力线载波通信，具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点。
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），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，而且其谐波值往往比一般的话音信号大得多；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。为此，必须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会到电力线上，使信号沿电力线传输，到达对方终端后，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以上的工频谐波电流，是50HZ电流的800次以上谐波，其幅值已很小，对话音信号的干扰已减至可接受的程度。这种利用电力线既传送电力电流又传送高频载波信号的技术，称为电力线的复用。
除此之外，电力线载波通信中还有利用电力线路架空地线传送载波信号的绝缘地线载波等方法。与普通电力线载波比较，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，而且地线处于绝缘状态可减少大量的电能损耗。
b．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部门得到应用并迅速发展。除普通光纤外，一
些专用特种光纤也在电力通信中大量使用：
(1)地线复合光缆（OPGW），即架空地线内含光纤。它使用可靠，不需维护，但一次性投资额较大，适用于新建线路或旧线路更换地线时使用。
(2)架空地线缠绕光缆（GWWOP），是用专用机械把光缆缠绕在架空地线上。这种光缆光纤芯数少，易折断，但经济、简易；也具有较高的可靠性。
(3)无金属自承式光缆（ADSS）。这种光缆光纤芯数多，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，而且重量轻、价格适中，安装维护都比较方便，但易产生电腐蚀。
(4)其他。如相线复合光缆（OPPC）、金属销装自承式光缆（MASS）等电力特殊光缆受外力破坏的可能性小，可靠性高，虽然其本身造价较高，但施工建设成本较低。经过10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，在国内已经得到大规模的应用，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身的线路资源，避免了在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾，有很大的主动灵活性。
c．微波通信
在光纤通信发展成熟前，微波通信曾作为远距离传输的主要手段得到大力发展，目前微波通信在我国电力通信传输网中仍居主导地位，但发展速度在减缓，作用也开始由主网逐渐向配网、备用网转变。
d．无线通信
无线通信主要用于农电通信及电力施工检修、城市集群、寻呼等。e．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。2.电力系统通信的特点:
和公用通信网及其他专网相比，电力系统通信有以下特点。a．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，电力供应的安全稳定是电力工作的重中之重；而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。
b．传输信息量少、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、图像信息等，信息量虽少，但一般都要求很强的实时性。目前一座110KV普通变电站，正常情况下只需要1到2路600－1200Bd的远动信号，以及1到2路调度电话和行政电话。
c.具有很大的耐“冲击”性
当电力系统发生事故时，在事故发生和波及的发电厂、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、备用的通信手段应能充分发挥作用。
d．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、不同类型设备的转接等，构成了电力系统复杂的通信网络结构。
e．通信范围点多面广
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。
f．无人值守的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，另一方面却给设备的维护维修带来诸多不便。三、我国电力通信的现状1.我国电网的发展概况
经过几十年的努力，我国的发电设备装机容量和发电量、电网规模均居世界前列，形成了以大型发电厂和中心城市为核心、以不同电压等级的输电线路为骨架的各大区、省级和地区的电力系统。到1998年年底，我国发电机装机容量已达2.77亿千瓦，年发电量达到11577亿千瓦时，居世界第二位；自1981年第一条500kV葛一沪输电线路投入运行以来；500kV的线路已逐步成为各大电力系统的骨架和跨省跨地区的联络线。目前全国电网已基本上形成了500kV和330kV的骨干网架，大电网已覆盖全部城市和大部分农村；以三峡为中心的全国联网工程的启动，标志着我国电网进入了远距离、超高压、跨大地区输电的新阶段。2．我国电力通信事业取得的成就
与电网的发展相适应，几十年来我国电力通信取得了长足的进步，在现代化电力生产和经营管理中发挥着越来越重要的作用。
a．形成了覆盖全国的电力通信综合业务网电力通信网已基本覆盖了全国36个电力集团公司和省电力公司。到1999年，电力通信网已拥有数字微波通信线路64000km，电力线载波电路65万话路公里，光缆线路6000km，卫星地球站36座。交换机容量约60万门，以及其他的通信线缆等；在部分地区还开通了数字数据网，建成了800MHZ集群移动通信系统、寻呼系统，开通了中国电力信息网；电力通信业务范围包括调度及行政电话、远动信息、继电保护信号、计算机数字数据通信、会议电话、电视电话等综合业务。
b．技术装备水平有了很大提高
从五六十年代的双边带电子管电力线载波机、明线磁石电话到今天的SDH光纤通信系统、数字式电力线载波机、数字程控交换机、ATM交换机，我国电力通信技装备水平出现了质的飞跃，基本上适应了现代通信发展的潮流和现代电网发展的需要。
c.通信机构和通信队伍已具规模
从国家电力公司到各网局、省电力公司、发电厂、县市农电局，以及电力科研、教学、设计、施工单位等，都设有相应的通信机构；目前我国电力通信队伍约有两万多人，大多具有大中专以上学历。通信机构的完善和通信队伍的培养壮大为电力通信的发展提供了组织保证和人才保证。
d．造就了良好的科研学术氛围
成立了中国电机工程学会电力通信专委会，并定期两年一次举办学术会议；创办了全国性的学术期刊《电力系统通信》，一些地方电力部门也办起自己的刊物；如广东的《广东电力通信》等；从国家电力调度通信中心领导到电力通信生产一线人员结合国内现状，撰写出了大量学术论文，在探讨中国电力通信的发展走向、解决生产实际问题等方面做出了有益的探索和贡献。
e．制订了较为完善的各项管理标准和技术规范
企业标准体系是企业现代化管理的重要组成部分。多年来，从国家电力公司（水电部／电力部）到各地方电力部门都逐步制订和完善了有关电力通信各专业的管理、运行、设计、测试的标准、规程、规定和规则，对电力通信网的建设、运行和管理起了统一化、规范化的作用。3．我国电力通信存在的主要问题
a．通信网的网络结构比较薄弱
现有的网络技术尚不能满足本来业务发展的需要。目前电力通信主干网络基本上成树型与星型相结合的复合型网络结构，难以构成电路的迂回；一旦某一线路出现故障，不能有效地通过迂回线路分担故障线路业务；网络管理水平亦不高，管理系统只能对电路进行分路监测和简单的控制。
b．干线传输容量不足
通信网内主干电路容量一般只有34Mb／S，少数为140Mb／S和155Mb／S，制约了宽带新业务的开拓。
c．通信体制落后，干线电路超期服役严重
干线微波电路主要是PDH传输体系，不少已运行10多年，急需更新换代；交换设备不少是空分制，不改造、升级难以实现综合数字业务。
d．各地发展极不平衡
各地经济发展水准不同，在电力通信上也表现为发展极不平衡，一些地区、单位已实现数字化、光纤化环网，有能力向社会提供通信业务；有些地方的偏远变电站甚至连最基本的调度电话也不能保证。四、新形势下电力通信面临的机遇和挑战
近年来，全球范围内电信体制改革，放松管制、打破垄断、引入竞争机制已成为势不可挡的潮流；同时，中国的改革开放正在步步深化；其中电力和电信的改革已走在前列。电力工业和通信产业结构的调整和重组，电力通信利用改革之机最终推向市场和电力系统开放电力通信市场已是大势所趋。
为适应现代电信市场开放性的需求，我们要加快以光纤为主体的通信网建设，及早确立电力系统高速数据网络技术体制，跟踪研究利用电力线路传输高速通信数据技术，解决如何利用ATM技术实现电力通信关键业务的宽带综合通信平台、如何通过IP来综合电力通信的关键业务等问题。五、学习总结
随着科技的不断进步，各大电网并和通信将是一个趋势，电力系统通信技术的应用也将会非常重要。由于电力系统通信技术这门课的课时并不是太多，所以我所掌握的知识还远远不够，在今后的学习过程中还得加强对此的学习。
扩展阅读：电力光纤通信工程学习报告
《电力光纤通信工程》学习报告
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《电力光纤通信工程》是通信工程专业的主要课程。该课程较全面地介绍了电力特殊光缆的分类，用途以及安装方法等。通过本课程的学习，我掌握了电力光纤通信工程的基础知识，了解了通信工程的现状和发展趋势，使我对光纤通信光缆有了一个大致的了解，学习心得如下：
一、背景知识：
光纤通信技术是光导纤维通信技术的简称，它的传输介质是光纤，载体是光波。终端站和中继站组成了光纤传输系统，光缆组了传输线路。终端站的发送设备包括光源和驱动，通过设备把电信号的电流转化为光信号功率，即光发送机；接受设备则主要负责光检测和光放大，把光信号功率再次转化为电流信号电流，即光接收机。中继站设备则包括光检测和光源，它把接受到的光信号转化为电信号，判断后再次处理成电信号后发送。光纤信号的损耗低，中继距离长，传输距离远；通信系统频带宽，通信容量十分巨大；抗干扰能力强，保密性好，应用广泛；线径细，重量轻，体积小；抗化学腐蚀能力强；光纤制造原材料丰富，成本低，价格便宜，与传统通信技术比较具有十分显著的优点和特性，目前它被广泛的应用于一些专用通信系统中，如电力系统、煤炭系统、广播电视系统、交通运输系统和飞机传播内部数据传输等等，已成为现代通信网络的主要传输手段。
二、光纤通信工程在电力系统的应用：
电力系统的通信系统与其他公用网相比，有自身独特的特点，比如电力系统通信的业务量大，但单个业务的容量较小，可靠性要求比较高，具有丰富的杆路资源。所以在进行电力系统的光纤通信网络建设中必须结合电力通信本身的特点进行考虑，同时要利用现有的优势进行建设。
三、电力通信光缆分类
在电力系统中运用较多的专用特殊光缆一般有4种：全介质自承式光缆(ADSS)、光缆复合架空地线(OPGW）、光缆复合相线（OPPC）、光缆复合低压电缆（OPLC）。
1、ADSS光缆，All-dielectricSelf-supportingOpticalCable（也称全介质自承式光缆）。全介质即光缆所用的是全介质材料。自承式是指光缆自身加强构件能承受自重及外界负荷。这一名称就点明了这种光缆的使用环境及其关键技术：因为是自承式，所以其机械强度举足轻重；使用全介质材料是因为光缆处于高压强电环境中，必须能耐受强电的影响；由于是在电力杆塔上架空使用，所以必须有配套的挂件将光缆固定在杆塔上。ADSS机械性能主要体现在光缆最大运行张力、平均运行张力及极限抗拉强度等。普通光缆的国家标准明确规定了不同使用方式（如架空、管道、直埋等）的光缆应具有的机械强度。而ADSS光缆是自承式架空光缆，所以它除了必须承受自身重力的长期作用外，还必须能经受住自然环境的洗礼。如果ADSS光缆机械性能设计不合理、与当地天气不相适应，则光缆就会存在安全隐患，寿命就会打折扣。因此，每个ADSS光缆工程都必须根据光缆路由所处的自然环境和跨距等采用专业软件严格设计，确保光缆具有足够的机械强度。当输电线路已经架设有地线，且剩余寿命还相当长，需要尽快以低安装费用建设光缆系统，同时避免停电作业等前提下，采用ADSS光缆是有很大优势的。
2、OPGW光缆，OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire（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光缆具有较高的可靠性、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。光纤是利用纤芯和包层两种材料的折射率大小差异，使光能在光导纤维中传输，这在通信史上成为一次重大革命。光纤光缆质量轻、体积小，已被电力系统采用，在变电站与中心调度所之间传送调度电话、远动信号、继电保护、电视图像等信息。为了提高光纤光缆的稳定性和可靠性，国外开发了光缆与送电线的相导线、架空地线以及电力电缆复合为一体的结构。OPGW光缆由于有金属导线包裹，使光缆更为可靠、稳定、牢固，由于架空地线和光缆复合为一体，与使用其他方式的光缆相比，既缩短施工工期又节省施工费用。另外，如果采用铝包钢线或铝合金线绞制的OPGW光缆，相当于架设了一根良导体架空地线，可以收到减少输电线潜供电流、降低工频过电压、改善电力线对通信线的干扰及危险影响等多方面的效益。OPGW光缆主要在500KV、220KV、110KV电压等级线路上使用，受线路停电、安全等因素影响，多在新建线路上应用。
3、OPPC光缆OpticalphaseConductor（也称光缆复合相线）是电力通信系统的一种新型特种光缆，是在传统的相线结构中将光纤单元复合在导线中的光缆，是充分利用电力系统自身的线路资源，特别是电力配网系统，避免在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾，使之具有传输电能及通信的双重功能。OPPC光缆因其导线内装光纤束管结构独特，所以安装时必须采用预绞丝金具以保护光纤。采用预绞丝金具又具有三点优势：一是施工简便快捷，不用在拉着笨重压缩机、压接钳等上现场，劳动效率提高，体力劳动减少；而预绞丝金具为良导体，导电性能好，节能效果显著；三是预绞丝金具安装于线路与导线接触面加大、长度增加、受力均匀，减少导线的疲劳，延长了导线寿命，提高了防震能力。
4、OPLC光缆OpticalFiberCompositeLow-voltageCable（也称光纤复合低压电缆），从英文的缩写来说，有称OPLC的，也有称OPIC，由于目前标准的还在起草阶段，所以还没有标准的称呼。不管怎样说，所谓的电力光纤，首先是低压电力电缆，其次，它带有光纤。OPLC是继OPGW、OPPC之后又一个光纤复合电缆。集光纤、输电铜线、铜信号线于一体，可以解决宽带接入、设备用电、应急信号传输等问题；通过PON技术，可以实现数据、语音、视频业务的传送和电表数据的透明传输,实现基于物联网技术的电力远程抄表、通知及缴费。客户可以通过用户端拨打IP电话、上网、点播视频节目、观看高清电视，建立与电网互动的智能用电家庭。OPLC具有高可靠性数据传输、价格低、连接方便等特点，优点有外径小、重量轻、占用空间小；光缆和电力线于一体，避免二次布线，降低工程费用；产品具有良好的弯曲和耐侧压性能；解决电力网的通信问题。
OPLC融合了光纤通信与电力传输的功能，相比单一功能传输线缆而言，它具有高可靠性数据传输、价格低、连接方便等特点，优点有外径小、重量轻、占用空间小;光缆和电力线于一体，避免二次布线，降低工程费用;具有良好的弯曲和耐侧压性能;解决电力网的通信问题。光纤复合低压电缆在未来家庭智能化、办公自动化、数字化变电站、工控网络化的数据传输中具有重要的地位。
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