中国电力通信网发展综述

中国电力通信网发展综述摘要：中国电力通信网(电力专用通信网)是现代电力系统不可缺少的重要组成部分，是现代电网安全稳定运行的三大支柱之一。本文简述了电力通信的意义和作用，以及目前采用的主要通信方式，着重对我国电力通信的发展和现状进行了分析。1电力通信的意义和作用电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性、保护控制信息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成了一个以北京为中心覆盖全国30个省（市、区）的立体交叉通信网。整个中国电力通信的发展，从无到有，从小到大，从简单技术到当今先进技术，从较为单一的通信电缆和电力线载波通信手段到包含光纤、数字微波、卫星等多种通信手段并用，从局部点线通信方式到覆盖全国的干线通信网和以程控交换为主的全国电话网、移动电话网、数字数据网，无不展现出电力通信发展的辉煌成就。随着通信行业在社会发展中作用的提高，以电力通信网为基础的业务不再仅仅是最初的程控语音联网、调度时时控制信息传输等窄带业务，逐渐发展到同时承载客户服务中心、营销系统、地理信息系统（GIS）、人力资源管理系统、办公自动化系统（OA）、视频会议、IP电话等多种数据业务。电力通信在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了应有的作用，并有利的保障了电力生产、基建、行政、防汛、电力调度、水库调度、燃料调度、继电保护、安全自动装置、远动、计算机通信、电网调度自动化等通信需要。虽然电力通信的自身经济效益目前不能得以直接体现出来，但它所产生并隐含在电力生产及管理中的经济效益是巨大的。同时，电力通信利用其独特的发展优势越来越被社会所重视：（1）近67万km的35kV及以上输电线路是架设电力特殊光缆的极好资源，经济、快速、安全、可靠；（2）遍布全国各大城市的电缆管道和电杆是建设光纤接入网的极好资源；（3）电力线通信（PLC）技术的日益成熟，为用户接入提供了首选手段；（4）其它具有电力特色的技术，如无源光纤接入、无线宽带、多点扩频系统等，使电力资源得到充分有效的利用和发挥。中国加入WTO，为电力通信的发展提供了一个新的发展舞台，电力通信人自知：机遇与挑战并存。电力通信正在走上一条把握机遇、深化改革、转变观念、扬长避短、加快发展的道路。迈入21世纪的中国电力通信必将成为中国电力工业实施多元化发展战略、进入高成长的信息服务领域的一个新的高效的经济增长点。中国电力通信网是国家专用通信网之一，是电力系统不可缺少的重要组成部分，是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行,实现了对除台湾外31个省、自治区、直辖市的覆盖，功能涉及语音、传真、数据、图像传输、远动继电保护、电力监控、移动通信等领域。光纤通信在电力系统中有独特的资源优势和广泛的应用前景，光纤通信将成为电力通信网的主要通信方式。利用高压输电线路，可敷设架空地线复合光缆（OPGW）、无金属自承式光缆（ADSS）或缠绕式光缆（GWWOP）。目前全系统已建成的长途干线光纤累计长度超过19127公里。不仅如此，根据全国电力十五通信规划，到2005年全国电力通信网将形成由光纤通信电路组成的三纵四横的主干网架结构。在通信网络接入方面，电力通信网同样有着巨大的技术和资源优势：电力系统的低压线路已经进入包括农村在内的千家万户，随着PLC（电力线通信）技术的不断成熟和完善，可利用低压配电网开发接入网，预示着电力系统网络将成为集电话、电脑、电视和电力为一体的四合一网络。做为行业性的专用通信网，电力通信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和填补公网难以满足的一些电力部门特殊的通信需求，以保证电力专业化生产正常高效地进行，进而促进整个国民经济的发展。电力通信是现代电力系统不可缺少的重要组成部分。组成电力系统的各部分，发电、送电、变电、配电和用电通常都是分散在广大地区，其生产、输送、分配和消费是同时进行和完成的，不同于其他任何产业部门。为保证安全、经济地发供电，合理分配电能，保证电力质量指标，防止和及时处理系统事故，就要求集中管理，统一调度，因此电力系统必须要有一个能够提供特殊保障性服务的通信系统做支持。优质可靠的通信手段是电网安全稳定发电和供电的基础，而电力通信的物理结构和服务对象决定了电力通信与电网密不可分。电力系统发展到哪里，电力通信网就应该相应建设到哪里。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各异。关键运行业务信息量不大，但对通信的实时性、准确性要求很高；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。随着电力工业的日益发展，电力系统通信网作为现代电力系统的一重要组成部分，正在不断成长、发展和完善，并发挥着越来越重要的作用。2电力通信网的构成及特点电力通信网是以光纤、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。2.1电力通信的几种主要方式2.1.1电力线载波通信(PLC)电力线载波通信是电力系统传统的特有通信方式。它以输电线路为传输通道，具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等电力部门得天独厚的优点，曾经是电力通信的主要方式。我们知道，电力线路主要是用来输送工频电流的。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，就是电力线载波通信。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)，因此其谐波分量也很大，这些谐波如果和话音信号混合在一起是无法区分的。例如话音信号的频率在300Hz，工频电流的6次谐波也是300Hz，而且其谐波值往往要比一般传送的话音信号大得多，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。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合到电力线上，信号会沿电力线传输，到达对方终端后，再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以上的谐波电流，是50Hz工频电流的800次以上谐波，其幅值已相当小，对话音信号的干扰已减至可以接受的程度。这样，利用电力线既传送电力电流，又传送高频载波信号，称电力线的复用。电力线载波通信的主要缺点是由于受电力线强磁场干扰，杂音电平高；传输性能受电力线结构影响，电力线换位及线路故障会衰耗剧增；通道容量小(我国规定其频率使用范围为40～500kHz),音频范围窄等。为防止输电线遭受雷击，在输电线上方要架设避雷线(即架空地线)，而且在每座杆塔上避雷线都要可靠接地。将避雷线经放电间隙接地，正常运行时呈绝缘状态，用以传送载波信号，称绝缘地线载波。与普通电力线载波相比，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，噪声电平低，耦合设备简单，可使用频带宽，而且地线处于绝缘状态可减少大量电能损耗。在相分裂导线束中，也可利用两根经绝缘处理的分裂导线传输信号，即分裂导线载波通信。分裂导线载波传输性能好、衰耗小，但分裂导线间加绝缘困难。目前在国内绝缘地线载波和分裂导线载波的使用都不是很普遍。电力系统中还有利用10kV、380V/220V中低压送电线路作为传输通道的中低压配线电力线载波通信(DLC)。2.1.2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以应用并迅速发展。除普通光纤外，一些专用于电力系统的特种光纤也在电力通信中大量使用：a.地线复合光缆(OPGW)，即架空地线内含光纤。这种光缆使用可靠，不需维护，但一次性投资价格较高，适用于新建线路或旧线路更换地线时使用。b.地线缠绕光缆(GWWOP)，是用专用机械把光缆缠绕在架空地线上。这种光纤芯数少，容易折断(枪击、啄木鸟害等)，经济，简易，也具有较高的可靠性。c.无金属自承式光缆(ADSS),这种光缆可以提供数量大的光纤芯数，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，光缆重量轻，价格适中，安装和维护都比较方便，但容易产生电腐蚀。d.其他，如相线复合光缆(OPPC)、金属铠装自承式光缆(MASS)等等。电力特殊光缆受外力破坏的可能性小，可靠性高，虽然其本身造价相对较高，但施工建设成本较低。经过十多年的发展，电力特殊光缆制造及工程设计已经成熟，特别是OPGW和ADSS技术，在国内电力特殊光缆已经开始大规模的应用，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己的线路资源，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和纠葛，有很大的主动权和灵活性。2.1.3微波通信在光纤通信发展成熟前，微波通信曾做为远距离传输的主要手段得以大力发展。目前数字微波通信在我国电力通信传输网中仍居主导地位，但其发展速度正在减缓，作用也开始由主网逐渐向配网、备用网转变。此外，各地方小网以及农网中还有很多一点多址小微波组成地区网。2.1.4无线通信无线通信主要指频率为100～1000MHz的特高频无线电波通信。它具有设备简单、方便灵活、建设速度快和投资省等特点，很适合农村电网使用，可以满足县调调度及自动化系统(主要是远动)的工作需要。目前我国电力系统无线通信主要用于县级及以下农电通信和电力施工检修、城市集群、寻呼等。2.1.5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。2.2电力系统通信的特点和公用通信网及其他专网相比，电力系统通信有如下特点：2.2.1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。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。2.2.2传输信息量少但种类复杂、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、图象信息等，信息量一般都较少，但一般都要求有很强的实时性。目前一座110kV普通变电站，正常情况下只需要一到二路600～1200Bd的远动信号，一到二路调度电话和行政电话。2.2.3具有很大的耐“冲击”性当电力系统发生事故时，在事故发生及波及的发电厂、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、备用通信手段应能充分发挥作用。2.2.4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、不同类通信设备的转接等，构成了电力系统复杂的通信网络结构。2.2.5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、