電力系統(tǒng)通信與網絡技術總結
通信系統(tǒng)構成：信源，發(fā)送設備，信道，接收設備，信道，噪聲源。模擬通信系統(tǒng)：數(shù)字通信系統(tǒng)：
數(shù)字通信的特點：
1抗干擾能力強、差錯可控，可以采用信道編碼技術使誤碼率降低，提高傳輸?shù)目煽啃�、易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計算機對信號進行處理、加工、變換、存儲，從而形成智能網；
2易于集成化，從而使通信設備微型化；3易于加密處理，且保密性好。數(shù)字調制方式噪聲：
計算機通信網：資源子網，通信子網計算機通信拓撲結構：計算機通信的特點：
1計算機通信以數(shù)據(jù)通信為主，因此傳輸?shù)目煽啃砸蟾?/p>
2計算機設備出自不同的廠商，又用于不同的目的，故需要具備靈活的通信接口，以適應各類用戶要求
3數(shù)據(jù)信息傳輸效率高；4呼叫平均時間短，效率高；
5業(yè)務參數(shù)隨應用環(huán)境有較大差別；
電力系統(tǒng)通信的主要內容:電力系統(tǒng)中信息的內容種類繁多，按其業(yè)務劃分為：關鍵運行業(yè)務和事務管理業(yè)務兩大類。其中關鍵運行業(yè)務是指運動信號、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、繼電保護和調度電話等。事務管理業(yè)務包括行政電話、會議電話和會議電視、管理信息數(shù)據(jù)等；
電力系統(tǒng)通信網的主要特點：
1要求通信有較高的可靠性和靈活性；
2網絡結構較復雜，信息種類多，且實時性要求高；3通信范圍點多面廣；4無人值守機房多；
所謂通信就是雙方或多方消息或信息的傳遞與交流。這里的消息是指對客觀世界發(fā)生變化的描述或報道。如：語言、文字、相片、圖像、數(shù)字等就是消息的具體表現(xiàn)形式。我們通常將消息中所包含的有意義的內容稱為信息，信息就是客觀世界的反映。消息所含信息的多少稱為消息的信息量。數(shù)據(jù)是一種承載信息的實體，它涉及到實物的具體形式，是任何描述物體、概念、情況、形式的事實、數(shù)字、字母和符號。信號是消息或者說是信息的攜帶者，是數(shù)據(jù)的具體表現(xiàn)形式。信號的表示方法：數(shù)據(jù)傳輸模式：通信線路工作方式：
模擬到數(shù)字，數(shù)字到數(shù)字：模擬到模擬：差錯控制方式：調制解調器
調制是以音頻信號控制（調制）等幅高頻波（載波）的某一參數(shù)（振幅、頻率、或相位）的
過程；
調幅：如用調制信號去控制載波的振幅，使其振幅按調制的信號的變化規(guī)律而變化，這樣的
調制過程稱為振幅調制，簡稱調幅；
交換：指各通信終端之間，為交換信息所采用的一種利用交換設備進行連接的工作方式。交換機：能夠將多個輸入和多個輸出隨意連接或切斷的設備；交換機的組成：交換網絡、通信接口、控制系統(tǒng)；差錯：接收端接受的數(shù)據(jù)與發(fā)送端不一致；電力載波通信：利用高壓線、中壓電力線或低壓配電線作為信息傳輸媒介進行語音或數(shù)據(jù)傳
輸?shù)耐ㄐ欧绞剑?/p>
電力載波通信通信方式：通信網的組成：
1、終端設備：把輸入信息變換為適宜于在信道中傳輸?shù)男盘�，并參與控制通信工作；2、傳輸鏈路：是網絡節(jié)點的連接媒介，是信息和信號的傳輸通道；3、轉接交換設備：主要功能有交換、控制、管理及執(zhí)行等。ATM（異步傳輸模式）特性：1、固定長度信元；2、并行導向；3、虛擬通道連接；4、異步時分復用；電力載波通信的特點：
1話音和數(shù)據(jù)各占一個頻段，同時傳送互不影響；
2利用電力線作為載波通信通道，不需要單獨架設和維護線路；且電力線路結構堅固，可靠性高，傳輸衰耗��；
3電力線和電氣設備在運行時，存在電暈、電弧等現(xiàn)象，影響電力線高頻通道信號傳輸質量，誤碼率很不理想；
4電力載波通信的站址完全取決于電力線路的結構，不能任意設站，給通道組織帶來困難。而當線路故障，通道以中斷；
5為避免受到電力線上工頻電流所產生的工頻諧波干擾，頻率不能太低，為了避開廣播頻段及防止線路衰減過大，頻率不能太高。
電力載波通信系統(tǒng)由高頻通道和電力載波設備組成。其中高頻通道包括：電力線、阻波器耦合電容和結合濾波器。電力載波設備由發(fā)信之路、收信之路和音頻匯接電路組成。光纖通信：以光波為載波，以光導纖維為傳輸介質的通信方式；光纖通信的特點：
1傳輸頻帶寬容量大；2損耗低，中繼距離遠；3不受電磁干擾；4保密性強、無串話干擾；5直徑細，重量輕；6節(jié)約有色金屬和原材料；7抗化學腐蝕；8連接困難；
9強度不如金屬絲；10分路耦合不方便。
移動通信，特點，工作方式：微波通信，衛(wèi)星通信特點等局域網的特點：1地理范圍��；
2網絡所連接的工作站點和設備的數(shù)量有限。
3傳輸過程中的出錯率低，在高負載情況下的穩(wěn)定性，可靠性好。
4連入局域網的數(shù)據(jù)通信設備是廣義的，包括計算機終端和各種外圍設備等。5連入局域網的數(shù)據(jù)通信設備能充分共享包括通信媒體在內的網絡資源。
6決定局域網特性的主要技術要素是網絡拓撲結構、傳輸介質與介質訪問及其控制方法。
第四章
1．計算機網絡的功能：數(shù)據(jù)通信、資源共享、遠程傳輸、集中管理、實現(xiàn)分布式處理、平衡負荷。
2．局域網的組成：主機、外觀設備、網絡設備、網絡適配器、通信介質。
3．OSI模型：應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。4．TCP模型：網絡接口層、Internet層、傳輸層、應用層。
5．局域網基本組成：硬件系統(tǒng)，網絡服務器、工作站、網卡、傳輸介質；軟件系統(tǒng)、協(xié)議軟件、通信軟件、管理軟件、網絡操作系統(tǒng)和網絡應用軟件。第五章
1．RS-232接口：DB-25、DB-15、DB-9。
2．現(xiàn)場總線：CAN總線、LongWorks、PROFIBUS、HART。
3．變電站遠傳信息內容：遙測信息、遙信信息、遙控信息、遙調信息。4.現(xiàn)場總線技術特點：開放式互聯(lián)網絡；互操作性和互換性；智能化和自治性；分散控制；具有較強的環(huán)境適應能力；綜合功能。
5．USB總線特點：數(shù)據(jù)傳輸率高、數(shù)據(jù)傳輸可靠、為設備供電、同時掛接多個USB設備、支持熱插拔。
6．現(xiàn)場總線的優(yōu)越性：節(jié)省硬件數(shù)量與投資、節(jié)省安裝費用、節(jié)省維護開銷、用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權、提高了變電站自動化系統(tǒng)的準確性和可靠性、易于設備擴充和產品改造。
7．配電管理系統(tǒng)（DMS）、數(shù)據(jù)采集和安全監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、配電地理信息系統(tǒng)（GIS）。
擴展閱讀：通信技術在智能電網中的應用
通信技術在智能電網中的應用
廣東電網公司肇慶供電局周亞光
摘要：隨著通信技術、計算機信息技術的發(fā)展和電力生產調度自動化水平的提高。建
設強大的智能電網已成為必然的發(fā)展趨勢。智能電網就是以穩(wěn)定的電網框架為基礎，以通信網絡和計算機信息網絡為平臺，對電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調度等方面進行智能控制，實現(xiàn)電力、信息、業(yè)務的高度融合。在智能化電網的建設過程中，通信技術在其中起著至關重要的作用，本文將詳細介紹通信技術在智能電網建設過程中的應用。
關鍵詞：智能控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、通信協(xié)議、綜合數(shù)據(jù)網、工業(yè)以太網設備一、智能電網的產生背景；
1、電網規(guī)劃與建設面臨著嚴峻的用電高峰和電網建設費用的壓力，同時規(guī)劃和建設
的合理性的合理性也面臨考驗。
2、電網的運行方面，用戶對供電可靠性的要求越來越高、同時運行單位對電網設備
的運行狀況需要有更多的了解。
3、資產維護：設備的當前健康狀態(tài)、設備維修和更換的最佳時機、設備的維修質量電力作業(yè)的費用需要得到合理的安排
4、電力營銷：需求側管理服務水平、電費回收率、竊電損失需要及時的掌握。建設智能電網可應對上述的挑戰(zhàn)：
A、通過收集電網各種數(shù)據(jù)，指導電網和設備的投資，使得設備在逼近設備容量
或實際能力的情況下運行，充分挖掘設備的潛力。
B、通過電網的實時重構和優(yōu)化運行方式，使得設備在其實際容量范圍內運行，延長設備使用壽命。
C、充分利用實時信息，縮短停電時間。D、加強需求側管理，提高效益。E、為合理的電網投資提供決策支撐。
在傳統(tǒng)電網的基礎上，智能電網進一步擴展了自動化的監(jiān)視范圍，增加了信息的收集和整合以及對業(yè)務的分析和優(yōu)化，實現(xiàn)了電網的智能化�？蓭椭娋W企業(yè)提高管理水平、工作效率、電網的可靠性和服務水平。
智能電網分五個層面：1、電網數(shù)據(jù)采集2、數(shù)據(jù)傳輸3、信息集成4、分析優(yōu)化5、信息的展現(xiàn)
（1）、電網數(shù)據(jù)的實時采集
實時數(shù)據(jù)是智能化電網的重要支撐，包括以下三方面的數(shù)據(jù)，A電網運行數(shù)據(jù)，B
設備狀態(tài)數(shù)據(jù)C客戶計量數(shù)據(jù)
目前，因為電網公司的數(shù)據(jù)采集主要關注電網的運行數(shù)據(jù)上，對另兩方面的欠缺，只有增加了這兩方面的數(shù)據(jù)采集，才能使整個電網可視化，為走向智能化作準備。（2）、數(shù)據(jù)傳輸
基于開放標準的數(shù)字通信網絡保證客戶計量和設備狀態(tài)數(shù)據(jù)以及電網運行數(shù)據(jù)的可靠傳輸。（3）、在信息集成、分析優(yōu)化、住處展現(xiàn)三方面，主要集中了計算機信息網絡技術的應用。
通過采集和通信網絡傳送上來的數(shù)據(jù)為電網的規(guī)劃設計、運行和資產的優(yōu)化提供決策支持
1、電網設計優(yōu)化
A、通過對用戶負荷模式的分析，能夠很清楚的確定需要改造的、可能存在過負荷的線路。
B、利用設備生命周期分析的結果，可以對電網檢修計劃進行優(yōu)化。
C、通過對每個用戶負荷模式詳細信息的掌握，提高三相負荷平衡，減少網絡損耗。2、電網運行分析
A、故障定位，網絡重構，隔離故障，快速恢復供電B、故障信息的離線分析，指導搶修人員迅速定位故障C、避免為了通過更大的故障電流而對開關設備的更換
E、實時潮流分布，避免過負荷線路的出現(xiàn)，從而避免或延遲對線路的改造3、電網資產分析
A、通過對設備歷史運行記錄的分析，可以預測設備的預期剩余使用壽命。B、利用實時監(jiān)視數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)，掌握設備健康水平，提高對設備壽命的預測水平。C、在設備發(fā)生故障前，提前檢測到設備可能存在的缺陷（比如，變壓器中的油色譜分析）。
二、智能電網中的的通信需求
從前的通信網絡主要表現(xiàn)為區(qū)域性的網絡，且?guī)挷蛔悴痪邆鋵φ麄�電網的實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控能力�，F(xiàn)代的電網對通信網絡的要求逐漸提高，具體表現(xiàn)如下：1、對SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送效率要求提高。2、監(jiān)測和計量的表計自動化。3、對數(shù)據(jù)通信的帶寬要求更高。4、要求有開放的通信規(guī)約。5、要求有可擴展的監(jiān)測。
目前通信網絡的現(xiàn)狀：
1、隨著光纖通信技術的發(fā)展，光纜的敷設范圍逐漸延伸。2、隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)的處理能力越來越高。
3、Internet網絡的普及以及ICP/IP網絡協(xié)議的廣泛應用，使得不同地點的信息的查詢越來越方便。
下面介紹以下基于IP的網絡架構信息傳送的優(yōu)點：
1、多點到多點的網絡拓撲使事件的發(fā)布和數(shù)據(jù)的訂閱更靈活2、將網絡更靈活、響應更快
3、減少定制代碼和專有系統(tǒng)的限制
4、電力公司可以更有效的監(jiān)測網絡，同時減少運營成本5、規(guī)約中立允許任何格式的數(shù)據(jù)發(fā)送到網上6、安全協(xié)議和監(jiān)測能力7、設備及應用無關8、開放標準保護投資
三、通信設備在智能電網中的應用
建立智能電網首先要從配網的自動化入手，在主網中可以現(xiàn)有的SDH網絡和綜合數(shù)據(jù)網絡為依托做數(shù)據(jù)的接入。而配網的自動化仍為空白。下面詳細介紹以下配網的自動化中的通信設備應用。
骨干層：
采用工業(yè)級冗余環(huán)網交換機構成冗余光纖環(huán)形網絡結構，環(huán)形網絡設備采用工業(yè)以太網產品，用光纖鏈路連成環(huán)狀拓撲結構，此結構充分利用了工業(yè)冗余環(huán)網結構的優(yōu)點，當通信鏈路發(fā)生故障時其網絡傳輸?shù)幕謴蜁r間被控制在`50毫秒以內，而如果用普通民用以太網交換機構造鏈路冗余網絡，其恢復時間長達`30秒以上，顯然無法滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷需求，這也是工業(yè)以太網交換機與民用以太網交換機相所具有的一個明顯優(yōu)勢。另外，此環(huán)形拓撲結構便于工程擴充和維護，安全性能高。采用網絡監(jiān)控軟件對網絡控制器進行網絡實時監(jiān)控，同時和電網測控系統(tǒng)進行有機協(xié)調，保證互不影響。
接入層：
測控點數(shù)據(jù)量較多且距離光纖網絡較近的區(qū)域，推薦采用數(shù)字工業(yè)級配電載波設備構成樹型或鏈型網絡結構，環(huán)形網絡設備采用工業(yè)以太網交換機產品，此結構充分利用了載波通信系統(tǒng)的優(yōu)點，使用現(xiàn)有電纜資源作為通信介質，地埋電纜和架空電纜均適用選擇不同的耦合設備即可，載波通信通道建立時間小于`300毫秒，針對電纜干擾的情況有四個頻點可供通信設備選用，設備端接受靈敏度可達-70dB，并可在無中繼情況傳輸5公里，載波設備有多種通信接口可供選擇如RS232、RJ45，方便級聯(lián)進上層網絡。
采用上述載波設備，由于各地配網的特殊性，需要做實地測試方可采用。
在光纖鋪設不便且載波傳輸距離受限的區(qū)域，推薦采用工業(yè)級GPRS通信設備體積小、安裝、使用方便�？煽焖俚耐度胧褂谩�
（一）工業(yè)以太網交換機方案具有以下幾個特點：
1、鏈路自動冗余備份
在冗余環(huán)網中，工業(yè)以太網交換機，它能自動冗余備份，能自動協(xié)商到達最近節(jié)點的路徑，如果一處線路損壞，網絡拓撲重新配置，達到正常網絡狀態(tài)只需50毫秒，支持工業(yè)環(huán)境電壓18-36VDC。
2、較長的傳輸距離
環(huán)形結構采用光纖介質類型，在傳輸中有低損耗的特性，使得傳輸線路的無中繼傳輸距離變長，相鄰站之間最大長度多模光纖可達2KM，單模光纖可達20-60KM。3、具有較大的帶寬
環(huán)網傳輸帶寬為100Mbps，同時采用新的多數(shù)據(jù)處理技術，使得網絡在重負荷情況下，仍能保持很高的帶寬。4、可靠性高
環(huán)型結構在網絡出現(xiàn)故障時仍能自行重構，保證系統(tǒng)安全可靠，同時傳輸光纖具有對電磁和射頻干擾掏能力，在傳輸過程中不受電磁和射頻噪聲的影響，也不影響其它設備。由于光纖傳輸?shù)氖枪庑盘�，兩端的電源相對隔離，所以有效地解決了光纖兩端電源和地線對設備可能造成的嚴重威脅。5、安全性好
光纖在通信時光束在纖維內部傳輸，水會產生任何形式的輻射，可防止傳輸過程中被分接，也杜絕了輻射波的竊聽，因而是最安全的通信介質。（二）載波通信系統(tǒng)方案具有以下幾個特點：
1、通信通道建立時間短：在300ms內即可建立通道。
2、充分利用現(xiàn)有電力電纜資源，節(jié)省通道投資費用，分層分級組建配網網系統(tǒng)，合理優(yōu)化了網絡。
3、頻點切換功能：偵測傳輸通道的干擾情況，自動切換頻點數(shù)傳數(shù)據(jù)。保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸，降低了誤碼率。4、前向糾錯技術
5、提供標準的RS232和RJ45通信接口，連接方便。可以與其他電力設備，光纖設備、計算機設備、通信設備等完全兼容。
（三）GPRS無線通信方案具有以下幾個特點：1、體積小、安裝靈活方便、工期短投入使用快速。
2、受地理位置限制小，在有公網信號覆蓋的區(qū)域即可使用3、帶寬高、速率快可滿足通信的要求。
智能電網必須以可靠的通信網絡做依托，必須選擇可靠的設備建設可靠的網絡。今天，全球越來越多的工業(yè)設備采用以太網+TCP/IP協(xié)議作為其通信與控制標準。工業(yè)自動化系統(tǒng)要求其網絡通信設備具有比民用網絡通信設備（如：民用網絡交換機）更可靠和堅固耐用的性能。一般來說，這類以太網設備在工業(yè)控制網絡中，負責連接不同的廠站網絡區(qū)段的重要的自動化設備，可靠性要求極高，但是一般的民用網絡通訊設備，設計和制造并未考慮到工業(yè)自動化對設備的穩(wěn)定性和可靠性的較高需求，而僅僅針對連接辦公室或空調環(huán)境的計算機等辦公設備，無法適應工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境（如高溫、低溫、灰塵、強電磁干擾、震動、沖擊等）的要求。因此，采用工業(yè)級以太網通信設備做配網自動化的數(shù)據(jù)接入可以很好的保障智能電網通信系統(tǒng)的可靠性及安全性。四、總結
目前，我國已經提出建設具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的智能電網的目標，國家將分階段推進智能電網的建設。第一階段；重點開展智能電網的發(fā)展規(guī)劃工作和試點建設工作。第二階段；加強城鄉(xiāng)電網的骨架建設，初步形成智能電網的運行控制和互動體系，關鍵技術和重要設備的廣泛應用。第三階段；全面建設統(tǒng)一的堅強的智能電網，技術和裝備全面達到國際先進水平。在整個建設過程中，通信技術將得到越來越多的應用并發(fā)揮著至關重要的作用。
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