电力变电站现行通信方式

第３１卷第２期　华北水利水　电学院学报　Ｖ０Ｉ．３１　ＮＯ．２　２０１０年４月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ａｐｒ．２０１０　文章编号：１００２—５６３４（２０１０）０２—００５９—０３　电力变电站现行通信方式　张　雷　，杨双吉　，赵江华　（１．中国电力科学研究院，北京１００１９２；２．渑池县电业局，河南渑池４７２４００）　摘要：为了满足电力系统越来越复杂的通信需求，电力通信已向着网格化、宽带化和综合化的方向发展．论　述了电力通信的方式、变电站传输业务的种类和接口及传输设备的接入方式．指出了光纤通信因其通信质量　稳定、不易受外界因素干扰、扩容简单、二次投资低等优点而成为现今变电站通信的主流方式；光缆接人的同　步数字体系方式具有灵活的组网潜力和强大的维护管理功能成为新一代理想的传输网体制．光纤通信方式　可为新的光传输网络的设计借鉴．　关键词：变电站；光传输；通信方式；网络拓扑　中图分类号：ＴＭ７６；ＴＮ９１　文献标识码：Ａ　近１０　ａ来，我国电力系统的通信方式发生了巨　场空间也非常有限．一点多址、无线扩频等小微波通　大的变化，不论是主干网还是分支通信网都有了长　信方式有着工程安装调试速度快、可中远距离通信　足的发展和质的飞跃，目前光纤通信相对于其它通　（最大通信距离达５０　ｋｍ以上）等优点，一定程度上　信方式由于有着无可比拟的优势，发电厂、高低压输　可以抗干扰和多径衰落．但无线通信传输容量低，易　变电系统以及相应的继电保护系统采用了该技术，　受天气、障碍物等干扰，尤其小微波方式需要视距通　而且还先后建成了相当规模的光纤通信网络　信，经常需要设立较高的塔而增加系统投资；另外需　系统　．　要频点资源．　１几种电力通信方式　１．３卫星通信方式　卫星通信可以很大程度上抗天气干扰，不受地　１．１　电力载波通信方式　形限制，通信频带宽，设备安装简单、快速．但其缺点　电力载波通信通过电力线载波数传模块将载有　十分突出，如带宽受限、时延长、投资高、维护管理技　信息的高频信号加载到电力线上，用电力线进行数　术要求高等．　据传输，然后再通过电力线载波数传模块，将高频信　１．４光纤通信方式　号从电力线上分离出来传送到终端设备．该方式是　光纤方式很早就在电力系统通信上应用，由于　有线通信，由于借用已有电力传输线路，不用重新布　早期光缆铺设费用高，光传输设备昂贵，很少应用在　线，所以整体投入少，安装调试方便．但由于依赖电　小容量变电站等级上．随着近年来光缆、配套金具以　力传输线路，易受线路干扰，传输速率低，无法满足　及铺设费用的下降、光通信技术的大规模应用，光传　变电站通信传输容量日益增长的要求．虽然后来逐　输设备的价格也大幅度下降，从而使光纤通信方式　渐发展有数字载波、工频通信等改良方式，但也只能　越来越广泛地被用在变电站通信系统中，尤其在县　在小范围内应用．　一级的变电站通信网络中应用更加广泛．　１．２　２３０　Ｍ数传电台、小微波等无线通信方式　光纤通信方式设备投资大，工程周期长．但该方　无线数传电台作为一种最简洁的通信方式，通　式的速率在短短的几十年中，由每秒几兆字节发展　联方便、简捷、封闭性强．因此，其生命期非常长，市　到４０　Ｇｂｉｔ／ｓ　，通信质量稳定，不易受外界因素干　收稿日期：２００９—１２—２２　作者简介：张　雷（１９８２一），男，北京市人，助理工程师，主要从事光纤通信网络工程方面的研究　６０　华　北　水利水　电　学　院　学报　２０１０年４月　扰，扩容简单方便，二次投资低，从而成为现今变电　站通信的主流方式．　ＰＤＨ和ＰＣＭ一体机将ＰＤＨ与ＰＣＭ整合成一　台设备，通过在主板上添加小卡来扩充ＰＣＭ业务功　能，减少了终端设备和维护量，节省了费用，提高了　设备的性价比．其不足有以下几点：　ａ．光纤带宽利用率低．现在使用的ＳＤＨ的最基　２　变电站传输业务的种类及接口　２．１两兆业务　两兆业务是变电站通信最为常用的业务类型，　该业务类型支持的设备种类最多，几乎可涵盖变电　本传输速率是１５５　Ｍｂｉｔ／ｓ，而ＰＤＨ只用来传输了几　个两兆，大大浪费了光纤的带宽．　ｂ．网络可靠性低．ＰＤＨ是建立在点对点传输基　站所有需要信号传输的设备，其中常接人的设备有　自动化设备、电话程控交换设备、以太网传输设备　等．一般设备接人均在数字配线架上做硬件转接，硬　件接口为ＢＮＣ接口，单独的两兆速率为　２　０４８　ｋｂｉｔ／ｓ，根据需要可同时接人多个两兆端口．　２．２以太网业务　以太网业务是变电站通信常用的业务类型之　一，也是变电站通信业务的发展方向之一．包括自动　化设备、以太网传输设备在内的一些通信设备增加　了以太网传输端口．传输以太网业务的硬件接口为　以太网ＲＪ～４５接口，单独的以太网速率一般分为　１０　Ｍｂｉｔ／ｓ和１００　Ｍｂｉｔ／ｓ两种，现场用的速率　为１００　Ｍｂｉｔ／ｓ．　２．３　串行数字传输业务　计算机串行数字传输是变电站自动化设备通信　常用的业务类型之一，其传输业务的硬件接口为计　算机串口，传输可选择同步方式和异步方式，同步方　式设备传输速率范围是１．２～６４．０　ｋｂｉｔ／ｓ，异步方式　设备传输速率范围是０．６～３８．４　ｋｂｉｔ／ｓ．　３　变电站传输和接人设备的方式　３．１光缆直接接入　光缆直接接人方式普遍用于需要以太网络业务　传输的变电站，变电站要求以太网络信号传输带宽　较宽，通常是用来传输视频信号等大数据量的信号．　实现方法是使用协议转换器，将光信号直接转换为　以太网信号，有的协议转换器还能多输出一路两兆　信号．其优点是容量大、速度快、带宽宽、接入方便简　单；缺点是接入方式单一，接口较少，不适用多种信　号传输．　３．２光缆接入ＰＤＨ方式　由于传输网络需传输不同数据信号，所以采用　了可提供多个基本传输通道的ＰＤＨ设备，通过ＰＤＨ　设备接人其它多种功能的终端设备．该方式可提供　多个两兆接口，可接人多个终端设备，运行比较稳　定，对点到点的传输利用率较高．但其提供的两兆通　道有限，复用和解复用的方式复杂，设备复杂，管理　维护用的信息少，组网方式不灵活．　础上的复用结构，只支持点对点传输，组成一段一段　的线状网，无法实现多种路由的环状保护．所以　ＰＤＨ网络拓扑缺乏灵活性，数字设备的利用率较　低，不能提供最佳的路由选择，出现故障时传输必然　会中断，可靠性大大降低．　ｃ．网络管理能力差．因ＰＤＨ信号帧结构中未安　排用于网络运行、管理和维护的开销比特，故难以建　立集中式的传输网管，难以满足用户对网络动态组　网和新业务接人的要求．传统ＰＤＨ的运行、管理和　维护都需要靠人工的数字信号交叉连接和停业务　测试．　ｄ．网络扩展性差．ＰＤＨ网络若需扩展，则必须　添加新的点对点的设备连接，局端的空间利用率较　低，当局端因设备过多不能利用原有设备直接扩展　网络，或当运行较大的网络时，成本会大大增加，造　成资源浪费．　ｅ．只能用于低速率信号等级的同步复接．由于　结构上的原因，ＰＤＨ从低速率信号插入到高速率信　号，或从高速率信号分出，都必须逐级进行，不能直　接分插，即必须逐次群复用和解复用　．这样，要想　在高次群上使用，势必造成复用结构的复杂性，缺乏　灵活性，使上、下话路的费用增高．　３．３　光缆接入ＳＤＨ方式　ＰＤＨ体系虽然对点到点通信有较好的适应性，　但点到点的直接传输越来越少，而且准同步数字体　系在光路上无法互通和调配，难以上、下话路，网络　维护管理复杂，缺乏灵活性，而大部分数字传输都要　经过转接．因此不能适应现代通信业务开发及通信　网管理的需要．ＳＤＨ体制有灵活的组网潜力和强大　的维护管理功能　，已经成为新一代的理想传输网　体制．由于ＳＤＨ采用了一种以字节结构为基础的矩　形块状帧结构，使得各支路信号在一帧内的分布是　均匀的，便于接人或取出，并能对支路信号进行同步　数字复用、交叉连接和交换等．所以ＳＤＨ设备没有　固定输出的两兆接口数量，设备的两兆接口数量由　设备可接入两兆板的数量和型号及设备接人的光口　数量及带宽决定，光口带宽越大，单块两兆板卡的两　第３１卷第２期　张雷，等：　电力变电站现行通信方式　６ｌ　兆输出数量成倍增长，使得设备可输出的两兆接口　ｃ．具有同步复用和交叉连接的功能．这一功能　是由分叉多路复用器（ＡＤＭ）和数字交叉连接设备　（ＤＸＣ）完成的．通过它不仅简化了复接／分插技术，　可随时直接从中分下（Ｄｒｏｐ）和插入（ＡＤＤ）低速支　路信号　，而且还可兼容ＰＤＨ的各种制式，真正实　可以无限量增加，可接人终端设备或提供给终端设　备的带宽也成倍增加，使得多个设备同时以高带宽　接人成为可能．且ＳＤＨ光端机接入了保护设备．　ＳＤＨ相对于ＰＤＨ来说有以下优点．　ａ．网络管理能力强．电力通信网对新入网设备　现了各种不同通信系统的互联．　的操作灵活性、设备可靠性及维护自动化程度等方　面都有很高的要求，在ＳＤＨ帧结构中规定了丰富的　４　结　语　网管字节，可提供满足各种要求的能力．在网管字节　随着科技的发展和数据量的增大，以后可能还　中，指示出了设备的告警、信号的质量、对远端设备　会出现能提供更大带宽的光波分复用设备应用到县　发出的命令以及远端设备对接收到的命令的响应　一级的电力部门，可能还会出现更先进的传输方式　等，这在网络传输信道性能的检测、监控、远程调用、　来满足将来的通信需求．　故障的检测和定位以及一系列运营和管理方面显得　极为方便，增强了网络的可靠性，使网络持续工作的　时间大大延长．而且ＳＤＨ这种强大的网管能力，也　参　考　文　献　使其组建自愈网络和随意插入支路信号、网络自动　［１］王廷恒，贺家礼，徐刚，等．光纤通信技术及其在电力系　化的功能得到了增强．　统中的应用［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００６．　ｂ．网络稳定性强．使用ＳＤＨ设备可组成带有自　［２］邓大鹏．光纤通信原理［Ｍ］．北京：人民邮电出版　愈保护能力的环网形式　，这样可有效防止传输媒　社．２００９．　介被切断，通信业务全部终止的情况．自愈的基本原　［３］吴彦文，郑大力，仲肇伟，等．光网络的生存性技术　［Ｍ］．北京：北京邮电大学出版社，２００２．　理是，网络要具备发现替代传输路由并重新建立通　［４］孙青华．现代通信技术［Ｍ］．北京：人民邮电出版　信的能力．替代路由可采用备用设备或利用现有设　社．２００９．　备中的冗余能力，以满足全部或指定优先级业务的　［５］胡先志，张世海，陆玉喜，等．光纤通信系统工程应用　恢复．因此，网络具有自愈能力的先决条件是有冗余　［Ｍ］．武汉：武汉理工大学出版社，２００３．　的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能．　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ＺＨＡＮＧ　Ｌｅｉ　．ＹＡＮＧ　Ｓｈｕａｎｇ．ｊｉ　，ＺＨＡＯ　Ｊｉａｎｇ—ｈｕａ　（１．Ｃｈｉｎａ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｍｉａｎｃｈｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｍｉａｎｃｈｉ　４７２４００，Ｃｈｉｎａ）