电力通信的意义和作用

电力通信的意义和作用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．电力通信的几种主要方式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）地城缠绕光缆（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、不同类信设备的转接等，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。三我国电力通信的发展历程电网的发展离不开通信的支持，可以说电力通信的发展是与电网的发展同步的。在40年代，我国除东北有几条输电线外，其他地区都处于以城市为中心的孤立系统阶段，调度通信主要依赖明线电话，长距离调度则使用日本生产的电力线载波机。到了50年代、60年代，我国工农业生产迅猛发展，用电量激增，东北、华北电网相继建成，而公网通信的落后局面难以满足电力调度的基本需要，以明线电话、电力线载波和电缆通道为主要方式的电力通信也迅速发展起来。此时我国使用的电力线载波机主要是苏联进口的，并开始自己研制。70年代开始，电力系统在一些信息需求量大和重要的部门采用微波通信，但进程缓慢。到70年代末期，我国电力通信中电力线载波通信仍占居主导地位，其他有小容量（120路以下）FDM模拟微波、邮电多路载波、电缆及架空明线等；交换机多为小容量机电式，不少地方还使用磁石电话。全国有30多个10万千瓦以上的电网设有通信干线，只有部分地区开始形成了各自独立的通信网；华北、东北、华东三大电网每万千瓦容量仅能提供20个左右的话路公里，与国外差距很大；网调度中心和省调度中心到一些主要厂站的通信不够完善，甚至到（电力／水电）部调度中心也没有自己的通道。到1978年，国家根据电力生产的特殊需求，正式批准建设电力专用通信网。80年代是我国电力通信大发展时期。大电站、大机组、超高压输电线路不断增加；电网规模越来越大。电网的发展必然对电网管理和技术提出更高的要求，新兴通信技术在电力系统中也得到推广使用。1979年电力系统开始建设的亚洲第一条1000km以上PCM480数字微波线路——京汉微波，到1981年已陆续开通；1982年，与国内最早开通的光纤电路差不多同时，电力系统第一条光纤通信线路在山西太原供电局投运；同年，原水利电力部建成以北京为中心，连接南宁、广州、成都等地面站的卫星通信系统；同时，无线通信系统也在电力通信中推广使用，一些地区还实现了无线与有线电话网的联接。90年代我国电力通信网得到了进一步的发展壮大。1990年初，电力系统已拥有微波电路18000km，110KV及以上输电线载波电路26万话路公里，卫星地面站6座，光纤电路37条337km，无线移动电台2万多部，此外，还有一些散射、电缆等无线或有线电路；程控交换机达30多台、容量约4万门（线），多数用于部、网、省汇接中心，通过汇接中心，电力系统内有200多个单位的交换机实现了直拨联网，初步构成了以微波、卫星通信为主干线路，覆盖全国大部分省区的电力通信网，此网已成为我国仅次于军队、铁路的第三大专用通信网。同时，自上而下成立了电力通信网建设和管理的专门机构。各种新技术新设备不断也得到应用，传输网、交换网等得到进一步完善，数字数据网、监测网、互联网、支撑网等也逐步建立和引入。四我国电力通信的现状1．我国电网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