電力系統通信
正文
為滿足電力系統建設、調度指揮、傳送實時運行狀況和生產管理信息等要求而實施信息交換。由於電力系統必須保證安全、經濟運行，而運行狀況又取決於發電、輸電、變電、配電及用戶等各環節的多種因素的隨機變化，因此必須有高度可靠的專用通信網路及時溝通上下各方面的實時信息，才能保證調度人員準確地指揮電力系統正常運行和迅速處理緊急事故的操作。單靠租用郵電公用通信網的電路，對一些國家或地區不僅在通信終端的網點布局方面難以滿足需要，而且在通道的可靠性方面更難以保證。因此凡具有一定規模的電力系統，為了保證安全運行，常建設專用的通信系統。簡史 早期，規模不大的電力系統為調度指揮和事故處理，常採用電力線載波通信、架空明線或電纜通信等方式，形成自備的指揮電話系統。隨著工業不斷發展，發電廠、變電所及用戶逐年增加，小的、分散的電力系統迅速聯網成為較大的電力系統以保證供電的安全可靠。這時，單靠電話指揮，已滿足不了電力系統安全運行的要求，到20世紀50～60年代，電力系統多採用遠動（見電力系統遠動）設施，使調度員能更加及時地了解電力系統運行情況，實施正確指揮。遠動信息的傳送增加了對通信信道容量、質量和可靠性要求。於是開始採用微波、特高頻、同軸電纜多路載波等多種通信方式，配合原有的電力線載波及架空明線組成電力系統專用通信網。60年代中期以來，如數位化通信、微波通信、衛星通信、光纖通信、程控交換機等均在電力系統通信網的建設中不斷採用，日益發揮重要作用，成為電力系統安全運行和現代化管理必不可少的組成部分。
業務內容 現代化大電力系統對於通信系統的業務服務要求是多方面的。就大的方面來說可以分為以下五大類。
①電網運行操作指揮與控制：主要服務於電力系統調度自動化。這類業務要求通信通道有極高的可靠性和可用性，即一年365天每天24小時的不間斷服務。
②檢修通信：電力系統設備定期檢修或事故搶修時的通信。其特點是通信點不固定（如輸電線檢修）、通信時間隨機發生（如事故搶修）。因此移動通信與地線載波通信是最合乎需要的通信方式。
③管理通信：為電力企業行政、經濟計畫、生產技術、物質供應、電費管理、財務、情報等現代化管理的一切業務服務的通信。除傳統的行政電話交換網外，計算機網路已日益成為電力通信網的重要組成部分。其業務特點類似於公用網，即每周每日在工作時間內，有高峰業務量和低谷業務量的差別。
④基本建設通信：電力系統基本建設工地內部以及他們與上級指揮部門之間的通信。其業務特點是多種綜合業務並重和流動性強。
⑤繼電保護通道：為發電廠和電力網路配備的高頻保護（見載波保護）和遠方跳閘、遠方切機所提供的信號通道。這些通道應具有極高的可靠性和穩定性，以保證電力系統安全運行。
上述各種服務業務中所需要的通道，大多數由電力系統專用通信網提供；在某些地區，當專用網不可能提供通道時，則必須租用公用網的通道以滿足要求。
通信方式 除傳統的電力線載波通信外，微波通信、光纖通信是電力系統通信的重要通信方式。
微波通信 頻率範圍自300兆赫至 30吉赫的無線通信。微波遇障礙物衍射傳播時其空間衰耗急驟增加，因此適用於點對點通信，通常的傳播站距小於50公里。更長的距離需要設中繼站。中國規定，電力系統微波通信可以使用的頻段是450兆赫,1.5吉赫，2吉赫，8吉赫,12吉赫。
微波通信有如下優點：①高度可靠性。微波通信系統可採用迂迴路徑（環路系統結構）和空間或頻率分集，以及系統設備熱備用等技術措施，提供極高的系統可靠性。②大容量。由於可利用的頻頻寬度較大，允許建立大容量的話音通道。③相對較強的抗干擾能力。微波系統極少受電力系統事故擾動或人為操作干擾。④受大氣條件的影響小。7吉赫及以下的頻段,基本上不受雨雪天氣的影響。大於50公里的站段，由於多徑反射、大氣波導和天線去耦合等因素的影響，存在電波衰減現象。可以採取分集接收或增加中繼站的措施解決。由於以上優點，微波通信已成為電力系統的幹線通信方式。
按微波設備制式可分為模擬微波通信和數字微波通信兩大類。模擬微波通信指多路話音信號以其原有模擬信號形式，用一系列的載波信號調製後，按頻分復接方法組成多路群信號，然後調製到微波頻段傳送，接收端按相反過程還原。數字微波通信指多路話音模擬信號經定時採樣、編碼（即模數變換），然後以時分復接方法組成多路數位訊號碼串，再經微波信號調製傳送，接收端按上述反過程還原。模擬微波通信的優點是每路占用的頻寬較小，主要缺點是每經過一個調製段噪聲電平逐段累加。數字微波通信的主要優點是噪聲不積累，故信噪比不隨線路距離降低，主要缺點是每路占用的頻寬太大。
中國電力系統專用網中兩種微波體制均有採用。但在技術政策上優先採用數字微波，以便更可靠地提供電話、數據、遠方控制以及遠方保護，為調度自動化的需要，打好通道的基礎。
光纖通信 將電信號調製於光波上，以光纜作為調製光的傳導介質所實現的通信。其原理是用模擬或數位化的電信號調製發光二極體或雷射二極體，從而產生一定波長的被調製光信號並耦合到光纜的一端，在另一端利用光敏檢測器將被調製的光還原成原來的電信號。
最早,光纖通信採用的光波波長為800～900納米,稱為第一視窗。以後發現在波長為1200~1300納米和1500～1600納米兩段中，光的傳輸衰耗低，色散小，因此被普遍採用，分別稱為第二視窗和第三視窗。
光纖因材料和加工工藝不同，分多模和單模兩種。多模光纖易於加工，成本低，所用的光電轉換器件均較便宜；缺點是頻寬有限，每公里衰耗較大，一般中繼段為30～35公里。單模光纖可以在很寬的頻寬下具有很小的衰耗。通常可在500兆赫頻寬下提供50 公里以上的中繼段。這個指標還在不斷的提高。
光纖的直徑只有125微米左右,一般由4～8根光纖組成光纜。每對光纖提供一條雙向光通道，多餘的光纖可作為備用芯。為了增加通信容量也可採用波長分復用方法，在一對光纖上同時用兩種波長視窗開通兩套多路通信系統。
電力系統採用光纖通信，除公用電信網架設光纜的一般方法外，利用輸電線路的固有架構和路由，可採用下列三種方法架設。
①將光纜直接複合加工在架空地線內，外層以鋁包鋼或鋁合金混絞線作為光纜的護套，又作為避雷線。這種特製的導線稱為複合光纜地線。英文縮寫為OPGW，其結構斷面如圖所示。
電力系統通信③將光纜以一定節距纏繞在輸電線架空地線上。
複合於輸電線的光纖通信具有以下4個特點。
①高可靠性：由於輸電線強度很高，而光纖本身又具有極好的絕緣性和抗電磁干擾性，因此這種通信方式有極高的可靠性和穩定性，是其他通信方式無法比擬的。
②高通信容量：可以開設大容量、長距離數位化通信幹線，中繼段比同軸電纜長，中繼器耗電少，且不受頻率資源的限制。
③高度通信安全性：由於光纖不存在受雷電波感應或電網事故時變電所地電位升高造成的過電壓傳播，因此對終端設備和人身可保證絕對安全。
④投資省，建設速度快：設計與建設複合光纖通信系統，是隨輸電線路本體一起完成的，投運速度快，並可降低綜合投資。
以上特點是電力系統採用複合光纖通信所特有的。其經濟效益十分明顯。自從80年代以來愈來愈被各國電力系統重視和採用。展望未來，它將成為電力系統很有發展前途的一種通信方式。
