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電力通信的意義和作用 電力通信作為行業(yè)性的專用通信網(wǎng)，是隨電力系統(tǒng)的發(fā)展需要而逐步形成和發(fā)展的。它主要用來緩解公網(wǎng)發(fā)展緩慢而造成的通信能力不足并填補公網(wǎng)難以滿足一些電力部門特殊通信需求的矛盾，以保證電力專業(yè)化生產(chǎn)正常高效地進(jìn)行。電力通信的業(yè)務(wù)可劃分為關(guān)鍵運行業(yè)務(wù)和事務(wù)管理業(yè)務(wù)兩大類。關(guān)鍵運行業(yè)務(wù)是指遠(yuǎn)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(hù)信號和調(diào)度電話等；事務(wù)管理業(yè)務(wù)包括行政電話、會議電話和會議電視、管理信息數(shù)據(jù)等。不同的電力通信業(yè)務(wù)，要求也不同。關(guān)鍵運行業(yè)務(wù)信息量不大。但對通信的實時性、準(zhǔn)確性和可靠性要求很高；事務(wù)管理性業(yè)務(wù)則是業(yè)務(wù)種類多、變化快、通信流量大。 電力通信主要為電網(wǎng)的自動化控制、商業(yè)化運營和實現(xiàn)現(xiàn)代化管理服務(wù)。它是電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是電力市場運營商業(yè)化的保障，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)現(xiàn)代化管理的重要前提，也是非電產(chǎn)業(yè)經(jīng)營多樣化的基礎(chǔ)。 二電力通信網(wǎng)的構(gòu)成及特點 電力通信網(wǎng)是由光纖、微波及衛(wèi)星電路構(gòu)成主干線，各支路充分利用電力線載波、特種光纜等電力系統(tǒng)特有的通信方式，并采用明線、電纜、無線等多種通信手段及程控交換機、調(diào)度總機等設(shè)備組成的多用戶、多功能的綜合通信網(wǎng)。 1．電力通信的幾種主要方式 a．電力線載波通信 電力線路主要是用來輸送工頻電流的。若將話音及其他信息通過載波機變換成高頻弱電流，利用電力線路進(jìn)行傳送，這就是電力線載波通信，具有通道可靠性高、投資少、見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等得天獨厚的優(yōu)點。 雖然在有線通信中，話音信號可以利用明線或電纜直接進(jìn)行傳送，但在高壓輸電線路上，由于工頻電壓很高（數(shù)十萬、百萬伏特）、電流很大（上千安培），其諧波分量也很大，這些諧波如果和話音信號混合在一起是無法區(qū)分的，而且其諧波值往往比一般的話音信號大得多；對話音信號產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，因此在電力線上直接傳送話音信號是不可能的。為此，必須利用載波機將低頻話音信號調(diào)制成40kHZ以上的高頻信號，通過專門的結(jié)合設(shè)備耦會到電力線上，使信號沿電力線傳輸，到達(dá)對方終端后，采用濾波器很容易將高頻信號和工頻信號分開；而對應(yīng)于40 kHZ以上的工頻諧波電流，是50HZ電流的800次以上諧波，其幅值已很小，對話音信號的干擾已減至可接受的程度。這種利用電力線既傳送電力電流又傳送高頻載波信號的技術(shù)，稱為電力線的復(fù)用。 除此之外，電力線載波通信中還有利用電力線路架空地線傳送載波信號的絕緣地線載波等方法。與普通電力線載波比較，絕緣地線載波不受線路停電檢修或輸電線路發(fā)生接地故障的影響，而且地線處于絕緣狀態(tài)可減少大量的電能損耗。 B．光纖通信 由于光纖通信具有抗電磁干擾能力強、傳輸容量大、頻帶寬、傳輸衰耗小等諸多優(yōu)點，它一問世便首先在電力部門得到應(yīng)用并迅速發(fā)展。除普通光纖外，一些專用特種光纖也在電力通信中大量使用： （1）地線復(fù)合光纜（OPGW），即架空地線內(nèi)含光纖。它使用可靠，不需維護(hù)，但一次性投資額較大，適用于新建線路或舊線路更換地線時使用。 （2）地城纏繞光纜（GWWOP），是用專用機械把光纜纏繞在架空地線上。這種光纜光纖芯數(shù)少，易折斷，但經(jīng)濟、簡易；也具有較高的可靠性。 （3）無金屬自承式光纜（ADSS）。這種光纜光纖芯數(shù)多，安裝費用比OPGW低，一般不需停電施工，還能避免雷擊。因為它與電力線路無關(guān)，而且重量輕、價格適中，安裝維護(hù)都比較方便，但易產(chǎn)生電腐蝕。 （4）其他。如相線復(fù)合光纜（OPPC）、金屬銷裝自承式光纜（MASS）等。 電力特殊光纜受外力破壞的可能性小，可靠性高，雖然其本身造價較高，但施工建設(shè)成本較低。經(jīng)過10多年的發(fā)展，電力特殊光纜制造及工程設(shè)計已經(jīng)成熟，特別是OPGW和ADSS，在國內(nèi)已經(jīng)得到大規(guī)模的應(yīng)用，如三峽工程中的長距離主干OPGW光纜線路等。其次體現(xiàn)在本地傳輸方面，城市內(nèi)電力系統(tǒng)的桿路、溝道資源也可以為通信服務(wù)。特種光纖依托于電力系統(tǒng)自身的線路資源，避免了在頻率資源、路由協(xié)調(diào)、電磁兼容等方面與外界的矛盾，有很大的主動靈活性。 C．微波通信 在光纖通信發(fā)展成熟前，微波通信曾作為遠(yuǎn)距離傳輸?shù)闹饕侄蔚玫酱罅Πl(fā)展，目前微波通信在我國電力通信傳輸網(wǎng)中仍居主導(dǎo)地位，但發(fā)展速度在減緩，作用也開始由主網(wǎng)逐漸向配網(wǎng)、備用網(wǎng)轉(zhuǎn)變。 D．無線通信 無線通信主要用于農(nóng)電通信及電力施工檢修、城市集群、尋呼等。 E．其他 電力通信網(wǎng)中還有傳統(tǒng)的明線電話、音頻電纜及新興的擴頻通信等方式。 2．電力系統(tǒng)通信的特點 和公用通信網(wǎng)及其他專網(wǎng)相比，電力系統(tǒng)通信有以下特點。 A．要求有較高的可靠性和靈活性 電力對人們的生產(chǎn)、生活及國民經(jīng)濟有著重大的影響，電力供應(yīng)的安全穩(wěn)定是電力工作的重中之重；而電力生產(chǎn)的不容間斷性和運行狀態(tài)變化的突然性，要求電力通信有高度的可靠性和靈活性。 B．傳輸信息量少、種類復(fù)雜、實時性強 電力系統(tǒng)通信所傳輸?shù)男畔⒂性捯粜盘枴⑦h(yuǎn)動信號、繼電保護(hù)信號、電力負(fù)荷監(jiān)測信息、計算機信息及其他數(shù)字信息、圖像信息等，信息量雖少，但一般都要求很強的實時性。目前一座110KV普通變電站，正常情況下只需要1到2路600－1200Bd的遠(yuǎn)動信號，以及1到2路調(diào)度電話和行政電話。 C 具有很大的耐“沖擊”性 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，在事故發(fā)生和波及的發(fā)電廠、變電站，通信業(yè)務(wù)量會驟增。通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸通道的配置應(yīng)能承受這種沖擊；在發(fā)生重大自然災(zāi)害時，各種應(yīng)急、備用的通信手段應(yīng)能充分發(fā)揮作用。 D．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 電力系統(tǒng)通信網(wǎng)中有著種類繁多的通信手段和各種不同性質(zhì)的設(shè)備、機型，它們通過不同的接口方式和不同的轉(zhuǎn)接方式，如用戶線延伸、中繼線傳輸、電力線載波設(shè)備與光纖、微波等設(shè)備的轉(zhuǎn)接及其他同類、不同類信設(shè)備的轉(zhuǎn)接等，構(gòu)成了電力系統(tǒng)復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 E．通信范圍點多面廣 除發(fā)電廠、供電局等通信集中的地方外，供電區(qū)內(nèi)所有的變電站、電管所也都是電力通信服務(wù)的對象。很多變電站地處偏遠(yuǎn)，通信設(shè)備的維護(hù)半徑通常達(dá)上百公里。 F．無人值守的機房居多 通信點的分散性、業(yè)務(wù)量少等特點決定了電力通信各站點不可能都設(shè)通信值班。事實上除中心樞紐通信站外，大多數(shù)站點都是無人值守。這一方面減少了費用開支，另一方面卻給設(shè)備的維護(hù)維修帶來諸多不便。 三我國電力通信的發(fā)展歷程 電網(wǎng)的發(fā)展離不開通信的支持，可以說電力通信的發(fā)展是與電網(wǎng)的發(fā)展同步的。在40年代，我國除東北有幾條輸電線外，其他地區(qū)都處于以城市為中心的孤立系統(tǒng)階段，調(diào)度通信主要依賴明線電話，長距離調(diào)度則使用日本生產(chǎn)的電力線載波機。 到了50年代、60年代，我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)迅猛發(fā)展，用電量激增，東北、華北電網(wǎng)相繼建成，而公網(wǎng)通信的落后局面難以滿足電力調(diào)度的基本需要，以明線電話、電力線載波和電纜通道為主要方式的電力通信也迅速發(fā)展起來。此時我國使用的電力線載波機主要是蘇聯(lián)進(jìn)口的，并開始自己研制。 70年代開始，電力系統(tǒng)在一些信息需求量大和重要的部門采用微波通信，但進(jìn)程緩慢。到70年代末期，我國電力通信中電力線載波通信仍占居主導(dǎo)地位，其他有小容量（120路以下）FDM模擬微波、郵電多路載波、電纜及架空明線等；交換機多為小容量機電式，不少地方還使用磁石電話。全國有30多個10萬千瓦以上的電網(wǎng)設(shè)有通信干線，只有部分地區(qū)開始形成了各自獨立的通信網(wǎng)；華北、東北、華東三大電網(wǎng)每萬千瓦容量僅能提供20個左右的話路公里，與國外差距很大；網(wǎng)調(diào)度中心和省調(diào)度中心到一些主要廠站的通信不夠完善，甚至到（電力／水電）部調(diào)度中心也沒有自己的通道。到1978年，國家根據(jù)電力生產(chǎn)的特殊需求，正式批準(zhǔn)建設(shè)電力專用通信網(wǎng)。 80年代是我國電力通信大發(fā)展時期。大電站、大機組、超高壓輸電線路不斷增加；電網(wǎng)規(guī)模越來越大。電網(wǎng)的發(fā)展必然對電網(wǎng)管理和技術(shù)提出更高的要求，新興通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中也得到推廣使用。 1979年電力系統(tǒng)開始建設(shè)的亞洲第一條1000km以上PCM480數(shù)字微波線路——京漢微波，到1981年已陸續(xù)開通；1982年，與國內(nèi)最早開通的光纖電路差不多同時，電力系統(tǒng)第一條光纖通信線路在山西太原供電局投運；同年，原水利電力部建成以北京為中心，連接南寧、廣州、成都等地面站的衛(wèi)星通信系統(tǒng)；同時，無線通信系統(tǒng)也在電力通信中推廣使用，一些地區(qū)還實現(xiàn)了無線與有線電話網(wǎng)的聯(lián)接。 90年代我國電力通信網(wǎng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展壯大。1990年初，電力系統(tǒng)已擁有微波電路18000km，110KV及以上輸電線載波電路26萬話路公里，衛(wèi)星地面站6座，光纖電路37條337km，無線移動電臺2萬多部，此外，還有一些散射、電纜等無線或有線電路；程控交換機達(dá)30多臺、容量約4萬門（線），多數(shù)用于部、網(wǎng)、省匯接中心，通過匯接中心，電力系統(tǒng)內(nèi)有200多個單位的交換機實現(xiàn)了直撥聯(lián)網(wǎng)，初步構(gòu)成了以微波、衛(wèi)星通信為主干線路，覆蓋全國大部分省區(qū)的電力通信網(wǎng)，此網(wǎng)已成為我國僅次于軍隊、鐵路的第三大專用通信網(wǎng)。同時，自上而下成立了電力通信網(wǎng)建設(shè)和管理的專門機構(gòu)。各種新技術(shù)新設(shè)備不斷也得到應(yīng)用，傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)等得到進(jìn)一步完善，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)、監(jiān)測網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、支撐網(wǎng)等也逐步建立和引入。 四 我國電力通信的現(xiàn)狀 1．我國電網(wǎng)發(fā)展概況 經(jīng)過幾十年的努力，我國的發(fā)電設(shè)備裝機容量和發(fā)電量、電網(wǎng)規(guī)模均居世界前列，形成了以大型發(fā)電廠和中心城市為核心、以不同電壓等級的輸電線路為骨架的各大區(qū)、省級和地區(qū)的電力系統(tǒng)。到 1998年年底，我國發(fā)電機裝機容量已達(dá)2.77億千瓦，年發(fā)電量達(dá)到11577億千瓦時，居世界第二位；自1981年第一條500kV葛一滬輸電線路投入運行以來；500kV的線路已逐步成為各大電力系統(tǒng)的骨架和跨省跨地區(qū)的聯(lián)絡(luò)線。目前全國電網(wǎng)已基本上形成了500kV和330 kV的骨干網(wǎng)架，大電網(wǎng)已覆蓋全部城市和大部分農(nóng)村；以三峽為中心的全國聯(lián)網(wǎng)工程的啟動，標(biāo)志著我國電網(wǎng)進(jìn)入了遠(yuǎn)距離、超高壓、跨大地區(qū)輸電的新階段。 2．我國電力通信事業(yè)取得的成就 與電網(wǎng)的發(fā)展相適應(yīng)，幾十年來我國電力通信取得了長足的進(jìn)步，在現(xiàn)代化電力生產(chǎn)和經(jīng)營管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。 A．形成了覆蓋全國的電力通信綜合業(yè)務(wù)網(wǎng) 電力通信網(wǎng)已基本覆蓋了全國36個電力集團公司和省電力公司。到1999年，電力通信網(wǎng)已擁有數(shù)字微波通信線路64000km，電力線載波電路65萬話路公里，光纜線路6000km，衛(wèi)星地球站36座。交換機容量約60萬門，以及其他的通信線纜等；在部分地區(qū)還開通了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)，建成了800MHZ集群移動通信系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)，開通了中國電力信息網(wǎng)；電力通信業(yè)務(wù)范圍包括調(diào)度及行政電話、遠(yuǎn)動信息、繼電保護(hù)信號、計算機數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信、會議電話、電視電話等綜合業(yè)務(wù)。 B．技術(shù)裝備水平有了很大提高 從五六十年代的雙邊帶電子管電力線載波機、明線磁石電話到今天的SDH光纖通信系統(tǒng)、數(shù)字式電力線載波機、數(shù)字程控交換機、ATM交換機，我國電力通信技裝備水平出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，基本上適應(yīng)了現(xiàn)代通信發(fā)展的潮流和現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的需要。 C.通信機構(gòu)和通信隊伍已具規(guī)模 從國家電力公司到各網(wǎng)局、省電力公司、發(fā)電廠、縣市農(nóng)電局，以及電力科研、教學(xué)、設(shè)計、施工單位等，都設(shè)有相應(yīng)的通信機構(gòu)；目前我國電力通信隊伍約有兩萬多人，大多具有大中專以上學(xué)歷。通信機構(gòu)的完善和通信隊伍的培養(yǎng)壯大為電力通信的發(fā)展提供了組織保證和人才保證。 D．造就了良好的科研學(xué)術(shù)氛圍 成立了中國電機工程學(xué)會電力通信專委會，并定期兩年一次舉辦學(xué)術(shù)會議；創(chuàng)辦了全國性的學(xué)術(shù)期刊《電力系統(tǒng)通信》，一些地方電力部門也辦起自己的刊物；如廣東的《廣東電力通信》等；從國家電力調(diào)度通信中心領(lǐng)導(dǎo)到電力通信生產(chǎn)一線人員結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)狀，撰寫出了大量學(xué)術(shù)論文，在探討中國電力通信的發(fā)展走向、解決生產(chǎn)實際問題等方面做出了有益的探索和貢獻(xiàn)。 E．制訂了較為完善的各項管理標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系是企業(yè)現(xiàn)代化管理的重要組成部分。多年來，從國家電力公司（水電部／電力部）到各地方電力部門都逐步制訂和完善了有關(guān)電力通信各專業(yè)的管理、運行、設(shè)計、測試的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)定和規(guī)則，對電力通信網(wǎng)的建設(shè)、運行和管理起了統(tǒng)一化、規(guī)范化的作用。 3．我國電力通信存在的主要問題 a．通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較薄弱 現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚不能滿足本來業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。目前電力通信主干網(wǎng)絡(luò)基本上成樹型與星型相結(jié)合的復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，難以構(gòu)成電路的迂回；一旦某一線路出現(xiàn)故障，不能有效地通過迂回線路分擔(dān)故障線路業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)管理水平亦不高，管理系統(tǒng)只能對電路進(jìn)行分路監(jiān)測和簡單的控制。 B．干線傳輸容量不足 通信網(wǎng)內(nèi)主干電路容量一般只有34Mb／S，少數(shù)為140Mb／S和155Mb／S，制約了寬帶新業(yè)務(wù)的開拓。 C．通信體制落后，干線電路超期服役嚴(yán)重 干線微波電路主要是PDH傳輸體系，不少已運行 10多年，急需更新?lián)Q代；交換設(shè)備不少是空分制，不改造、升級難以實現(xiàn)綜合數(shù)字業(yè)務(wù)。 D．各地發(fā)展極不平衡 各地經(jīng)濟發(fā)展水準(zhǔn)不同，在電力通信上也表現(xiàn)為發(fā)展極不平衡，一些地區(qū)、單位已實現(xiàn)數(shù)字化、光纖化環(huán)網(wǎng)，有能力向社會提供通信業(yè)務(wù)；有些地方的偏遠(yuǎn)變電站甚至連最基本的調(diào)度電話也不能保證。五新形勢下電力通信面臨的機遇和挑戰(zhàn) 近年來，全球范圍內(nèi)電信體制改革，放松管制、打破壟斷、引入競爭機制已成為勢不可擋的潮流；同時，中國的改革開放正在步步深化；其中電力和電信的改革已走在前列。電力工業(yè)和通信產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和重組，電力通信利用改革之機最終推向市場和電力系統(tǒng)開放電力通信市場已是大勢所趨。 為適應(yīng)現(xiàn)代電信市場開放性的需求，我們要加快以光纖為主體的通信網(wǎng)建設(shè)，及早確立電力系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制，跟蹤研究利用電力線路傳輸高速通信數(shù)據(jù)技術(shù)，解決如何利用ATM技術(shù)實現(xiàn)電力通信關(guān)鍵業(yè)務(wù)的寬帶綜合通信平臺、如何通過IP來綜合電力通信的關(guān)鍵業(yè)務(wù)等問題。