1、1 配電自動化的通信系統配電自動化的通信系統第三講 1 配電自動化通信系統的層次結構配電自動化通信系統的層次結構 2 配電自動化的通信系統的組成及作用配電自動化的通信系統的組成及作用 3 配電自動化的通信方式及特點配電自動化的通信方式及特點 4 通信系統應用實例分析通信系統應用實例分析2主 站子 站子站 子 站遠方終端遠方終端遠方終端遠方終端 。同級管理信息系統同級負荷管理系統同級用電管理系統同級其它系統調度自動化系統變電站自動化系統大中型配電自動化及管理系統組成結構-三層結構1 配電自動化通信系統的層次結構1.1 配電自動化及管理系統組成結構配電自動化及管理系統組成結構3主 站 調動自動化主

2、站子站 遠方終端遠方終端遠方終端遠方終端。同級管理信息系統同級負荷管理系統同級用電管理系統同級其它系統變電站自動化系統中小型配電自動化及管理系統組成結構。4站端設備站端設備FTU -各類柱上開關及環網柜控制器各類柱上開關及環網柜控制器FTU的組成：模塊遠方終端控制器，充電器、蓄電池的組成：模塊遠方終端控制器，充電器、蓄電池、機箱外殼及各種附件組成、機箱外殼及各種附件組成模塊遠方終端控制器必須包括：交流量采集回路，數模塊遠方終端控制器必須包括：交流量采集回路，數字量采集回路，數字量輸出（開關量輸出回路），通字量采集回路，數字量輸出（開關量輸出回路），通訊接口和訊接口和RAM, ROM等核心芯片。

3、有時加入等核心芯片。有時加入DSP芯芯片追求高性能的濾波和數字信號處理能力。片追求高性能的濾波和數字信號處理能力。IBM AS/400IBM S/88IBM 9370Ethernet通信前置機Desktop SystemDesktop SystemDesktop SystemIBM 3720/25/45通信前置機GPS無線微波基站變電所變電所CBCBCBCB柱上開關柱上開關箱變FTUFTUFTUCB集控中心集中轉發器用戶表用戶表用戶表用戶表主站系統主站系統配電自動化及其管理系統總體結構圖配電自動化及其管理系統總體結構圖5泰安配網自動化主站系統硬件配置示意圖泰安配網自動化主站系統硬件配置示意圖6

4、鄭州配網自動化主站系統硬件配置示意圖鄭州配網自動化主站系統硬件配置示意圖調度工作站 GPSGPS網絡 II網絡 ITCM專用通信服務器數據和圖形服務器鏡像及WEB 系統維護工作站2M E1 V.35ATM交換機子站子站1調度工作站其他計算機系統配調中心配調中心調度SCADA/EMSMIS系統ARN 路由器SDH通訊網絡通訊網絡子站子站NARN 路由器BLN 路由器2M E1 V.35GPS搶修車調度工作站高級應用工作站磁盤陣列Catalyst 5500培訓服務器數據處理工作站學員席工作站71.2 配電自動化通信系統的層次配電自動化通信系統的層次 一個完整的配電自動化系統包括配電自動化主站、一個

5、完整的配電自動化系統包括配電自動化主站、配電自動化子站、遠方監控單元三個部分。主站和子站配電自動化子站、遠方監控單元三個部分。主站和子站間的通信、子站和現場監控單元間的通信有一個共同的間的通信、子站和現場監控單元間的通信有一個共同的特點，其中一方必為計算機系統，另一方為計算機系統特點，其中一方必為計算機系統，另一方為計算機系統或其它監控單元。另一個特點是通信距離比較遠，可能或其它監控單元。另一個特點是通信距離比較遠，可能為幾公里，甚至幾十公里。為幾公里，甚至幾十公里。（1）主站級通信包括：）主站級通信包括： 主站主站調度調度 主站主站子站子站 主站主站變電站變電站8（2）子站級通信主站主站子站

6、子站子站子站調度調度子站子站變電站變電站子站子站遠方終端（遠方終端（RTU/DTU/TTU）子站起到承上啟下的作用！子站起到承上啟下的作用！9（3）終端設備通信主主FTU從從1(RTU/DTU/TTU) 從從2(RTU/DTU/TTU) 從從3(RTU/DTU/TTU) .a) 級連方式級連方式 b) 總線方式總線方式通常采用通常采用RS232接口接口 通常采用通常采用RS485接口接口主主FTU從從FTU1從從FTU2主主FTU從從FTU1從從FTU210（3）終端設備通信主主FTU從從1(RTU/DTU/TTU) 從從2(RTU/DTU/TTU) 從從3(RTU/DTU/TTU) .子站子

7、站主主FTU遠方終端（遠方終端（RTU/DTU/TTU）主站主站主主FTU遠方終端（遠方終端（RTU/DTU/TTU）終端設備通信主要是主從模式！終端設備通信主要是主從模式！111.3 配電自動化對通訊系統的要求1）通信的可靠性）通信的可靠性 配電自動化的通訊系統必須設計成為能夠通過常規維護就配電自動化的通訊系統必須設計成為能夠通過常規維護就可以在惡劣狀況下工作的系統。可以在惡劣狀況下工作的系統。 能夠跨過故障區和停電區域保持通訊，是對通訊系統可靠能夠跨過故障區和停電區域保持通訊，是對通訊系統可靠性的另一要求。性的另一要求。 2）通信系統的費用）通信系統的費用 由于配電自動化的通訊系統的造價是

8、很可觀的，因此通過由于配電自動化的通訊系統的造價是很可觀的，因此通過恰當地選取合適的通訊方式，可以節省大筆的建設費用。恰當地選取合適的通訊方式，可以節省大筆的建設費用。123）通信速率的要求）通信速率的要求 從功能的角度，在配電自動化系統中，進線監視、從功能的角度，在配電自動化系統中，進線監視、10kV開閉所和配電變電站監控和饋線自動化（開閉所和配電變電站監控和饋線自動化（FA）對于通訊的速）對于通訊的速率要求最高，其次是公用配變的巡檢和負荷監控系統，遠方率要求最高，其次是公用配變的巡檢和負荷監控系統，遠方抄表和計費自動化對于通訊的速率的要求較低。抄表和計費自動化對于通訊的速率的要求較低。 從

9、配電自動化系統結構的角度，集結了大量數據的主干線從配電自動化系統結構的角度，集結了大量數據的主干線對通信速率的要求要遠高于分支線對通信速率的要求。對通信速率的要求要遠高于分支線對通信速率的要求。4）雙向通信能力）雙向通信能力 配電自動化的大多數功能要求雙向通信，如對于故障區段配電自動化的大多數功能要求雙向通信，如對于故障區段隔離和恢復正常區域供電的功能，則必須要求有雙向通訊能隔離和恢復正常區域供電的功能，則必須要求有雙向通訊能力的信道。力的信道。135）通信不受停電的影響）通信不受停電的影響 配電網的調度自動化功能和故障區段隔離，及恢復正常區配電網的調度自動化功能和故障區段隔離，及恢復正常區域

10、供電的功能要求，即使在停電的地區通信仍能正常進行。域供電的功能要求，即使在停電的地區通信仍能正常進行。6）通信系統的使用與維護方便性）通信系統的使用與維護方便性 配電自動化的通信系統構成規模往往較大，而且通常采用配電自動化的通信系統構成規模往往較大，而且通常采用多種通信方式相結合，因此在設計上，應考慮盡可能地簡化多種通信方式相結合，因此在設計上，應考慮盡可能地簡化這一復雜的通信系統的使用與維護。這一復雜的通信系統的使用與維護。142 配電自動化的通信系統的組成及作用配電自動化的通信系統的組成及作用2.1 數字通信技術中的幾個基本概念2.2 數據通信傳輸方式2.3 通信規約2.4 調制解調器的作

11、用及原理152.1數字通信技術中的幾個基本概念（1）碼元。）碼元。遠動通訊系統傳輸的數據是用碼元序列表示的。若數據用一串有具體定義的脈沖表示，則稱每個信號脈沖為碼元，即攜帶信息的信號單元叫碼元。在短距離傳送中，邏輯高電平用“1”表示，低電平用“0”表示（稱為單極脈沖）。在較長距離傳輸中可用正負電平表示（稱為單雙極脈沖）。（2）碼元傳輸速率（傳碼率）碼元傳輸速率（傳碼率）。單位為波特（band），它定義為單位時間（秒）內通過系統所傳送的碼元數（脈沖數），也稱傳碼率。碼元傳輸速率Nb可用下式表示為 Nb 1/Ts 假設有一個碼元（“1” 或“0”）信號波形的脈沖寬度為Ts，顯然Ts越小，脈沖寬度越

12、窄，單位時間內傳送的碼元數越多，傳送的數據、符號數目也就越多，即效率越高。例如，在一個數據傳輸系統中，如果傳送的信號波形的脈沖寬度為1.67ms，則信號傳輸速率約為600（band），即每秒可傳送600個脈沖。16（3） 信息傳輸速（傳信率）。信息傳輸速（傳信率）。單位是比特/秒（bit/s），它定義為單位時間（秒）內通過系統所傳輸的信息量，又稱作數據傳輸速率，可用下式表示為: Rb=Nblog2N 式中：N為一個脈沖所表示的有效狀態，即調制電平數（為2的整數倍）；Nb為每秒傳送的脈沖數,如果數據傳輸系統傳送的是二進制碼元，則N2，那么碼元傳輸速率Nb和信息傳輸速率Rb是一樣的。從式可以看出，

13、在碼元傳輸率Nb不變的情況下，傳輸碼元的進制越高，即N值越大的話，則Rb越大，也就是所傳輸的信息量越大；但對應的系統進制數越大，其技術問題越復雜，實現越困難。另外，傳輸信道的頻帶也給傳輸速率帶來一定的限制。（4） 消息傳輸速率（消息率）消息傳輸速率（消息率）。單位是比特/秒（bit/s），它定義為單位時間（秒）內通過系統傳輸的從信息源發出的信息量，記做Rm。 傳碼率、傳信率和消息率三者定義17 5）誤碼率。）誤碼率。在莫一數據傳輸過程中，發生錯誤的碼元數與總傳輸碼元數之比稱為誤碼率。電力系統遠動通信中要求誤碼率小于105誤碼率與通信的質量以及各種干擾的大小等因素有關.（6）帶寬（）帶寬（Ban

14、d Windth）。它是指傳輸模擬信號的頻帶寬度，模擬信號帶寬由較高頻率減去較低頻率得到，但為了表達方便，通常利用頻率范圍來描述帶寬。例如，音頻信號的帶寬是3003400Hz。（7）基帶和基帶傳輸。基帶和基帶傳輸。在實際工作中人們所需要傳輸的原始信號（信息信號），無論是模擬信號（如語音信號、圖象信號等），還是數字信號（如計算機和各種數字終端輸出的信號），通常其頻率都較低，它們所占據的這部分頻帶，通常成為基本頻帶（簡稱為基帶），基帶也就是指信號本身的基本頻帶。基帶信號中的每個基帶脈沖實際上就是一個可傳輸的碼元。如果將基帶信號直接在信道（以傳輸媒質為基礎的信號通道）中傳輸，就稱為基帶傳輸。 18（

15、8）調制與頻帶傳輸）調制與頻帶傳輸。由于基帶傳輸的信道通常是有線信道，如明線、對稱電纜、同軸電纜等，所以不能遠距離傳輸。為了遠距離傳輸，一般要利用無線通道或載波通道，如利用載波通道，這時就須借助于正弦載波，通過頻譜變換和搬移后，在進行傳輸。 所謂調制就是在調制器中，將數字基帶信號調制到載波上，變為數字載波信號。這種用載波運載基帶信號的過程稱為調制。反之，從已調制過的載波信號中，將作為調制信號的原基帶信號分離出來的過程稱為解調。(9) (9) 報文及報文分組報文及報文分組。報文是一組包含數據和呼叫控制信號（例如地址）的二進制數，是在數據傳輸中具有多種特定含義的信息內容。（1010）以太網（）以太

16、網（ETHERNETETHERNET）。它是一種局部通信網，通常在線路半徑110km中等規模的范圍內使用，為單一組織或單位的非公用網，網中的傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖等。它的特點是：信道帶寬較寬；傳輸速率可達10Mbit/s;誤碼率很低（一般為1081011）. 192.2數據通信的傳輸方式數據通信的傳輸方式（1）通信系統的傳輸方式按照信息傳輸的）通信系統的傳輸方式按照信息傳輸的方向和時間可分為：單工通信、半雙工通信方向和時間可分為：單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種方式和全雙工通信三種方式單工通信：單工通信：按單一方向傳送的工作方式20半雙工通信：半雙工通信：是指信息可以雙方向傳

17、送，只能分時交替進行全雙工通信：全雙工通信：可以同時進行雙方向的傳送信息212）典型數據通信系統的組成）典型數據通信系統的組成數據傳輸設備數據傳輸設備（DCE）的主要作用是將數據終端設備數據終端設備（DTE）送來的基帶數字信號轉變成使用與遠距離傳送的數字載波信號。常見數據傳輸設備有：調制解調器（modem）、復接分接器、數傳電臺、載波機和光端機。數據傳輸信道：數據傳輸信道：按載體傳輸形式：有線傳輸和無線傳輸按數據傳輸形式：模擬信道和數字信道22（3）典型數據通信系統的接口）典型數據通信系統的接口數據傳輸設備的主要作用是講數據終端設備送來的基帶數字信號轉變成適用于遠距離傳送的數字載波信號。常見數

18、據傳輸設備（DCE）與數據終端設備（DTE）之間的接口：RS-232或RS-485接口。 RS-232接口：美國電子工程學會1973年制訂的串行接口 幾百米。邏輯電平。RS-485接口：改進的串行接口采用雙線傳輸信號幾千米 差分方式的電位差，轉換成邏輯電平。232.3 通信規約通信規約（Protocol） 所謂通信規約是指調度端和執行端通信時共同使用的人工語言的語法規則及應答關系。規約規定怎樣開始/結束通信、誰管理通信、怎樣傳輸信息、數據是怎樣表示和保護的、工作機理、支持的數據類、支持的命令以及怎樣檢測/糾錯等內容。調度端和執行端只有使用相同的通信規約，彼此才能明白對方所發信息的意義，通信才能

19、正常進行。 OSI標準制訂通信規約是發展趨勢標準制訂通信規約是發展趨勢 國際化標準組織ISO定義了一個開放式系統互聯模型標準OSI，該模型包含了七層協議，即物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層，每一層都強調特殊的網絡功能。任何一層只向它的上一層提供服務，并接受下一層的服務申請，每一層只與它的對應層進行通信。 24（1） 物理層物理層物理層提供兩個通信實體之間的數據傳輸路徑，它負責在連接兩個相鄰的節點之間的各種媒介上透明地傳輸任意位流。該層定義物理網絡結構、所使用的媒介的機械和電氣特性以及傳輸編碼和計時時間等。（2）數據鏈路層）數據鏈路層數據鏈路層是將物理層的“位”組成“幀

20、”，定義網絡邏輯拓撲結構、媒介訪問策略、物理地址、尋址方式，并提供連接服務。 （3）網絡層網絡層網絡層的作用是將數據轉移到一個特定的網絡位置，并且確保正確數據經過路由選擇發送到由不同網絡組成的網際網，即提供連接服務。（4）傳輸層）傳輸層傳輸層提供端到端的數據報文傳輸，它將下層的信息組成段，并將這些段提交給回話層，或者更上層的協議處理；它使用網絡層的路由服務，并提供數據連接服務。25（5）會話層）會話層會話層實現服務請求者和提供者之間的通信。通信會話被用來建立、維護、同步并且管理通信實體之間的對話機制所制約。通常，本層協議也幫助較高層協議識別和連接到網絡上提供的各種服務。（6）表示層）表示層表示

21、層能把數據轉換成一種能被各個計算機以及允許的應用程序相互理解的約定格式（傳輸語法）。表示層的主要作用是翻譯和加密。（7）應用層）應用層應用層包含了針對每一項網絡服務的所有問題和功能。換句話說，上面6層協議包含了通常支持網絡服務的任務和技術，而應用層則提供了完成指定網絡服務功能所需的協議。262.4 調制解調器的作用和原理調制解調器的作用和原理所謂調制解調器是講數字基帶信號調制在載波上，變為數字載波信號，這種過程叫調制（modulate)調制器。從已調制過的載波信號中，講作為調制信號的原基帶信號分離出來的過程 稱為解調過程（demodulator)解調器。調制解調器的作用調制解調器的作用a) 講

22、基帶信號的頻譜移到載頻附近，以適應信道頻帶的要求，便于發送和接收。b)實現信道的多路復用。c)壓縮信號帶寬，以便于利用話帶傳輸設備進行數據傳輸27調制的基本原理調制的基本原理有一個正弦電壓信號 u=UMax Sin(wt+) 我們可以讓正弦波電壓的幅值，角頻率和初相角隨源碼信號變化。1）數字調幅ASK（amplitude shift keying）2) 數字調頻FSK(frequency shift keying)3) 數字調相PSK(phase shift keying) 28調制的幾個基本的脈沖波形圖調制的幾個基本的脈沖波形圖a) 碼元波形碼元波形b) 調幅波形調幅波形c) 調頻波形調頻波

23、形d) 二元絕對調相波形二元絕對調相波形e)二元相對調相波形二元相對調相波形293 配電系統自動化的通信方式及特點配電系統自動化的通信方式及特點30（1 1）電力線載波通信的特點）電力線載波通信的特點 傳統的高壓線路載波技術是以實現長距離的兩點通傳統的高壓線路載波技術是以實現長距離的兩點通信為目標是一種點對點的傳輸方式，因此在線路兩側裝信為目標是一種點對點的傳輸方式，因此在線路兩側裝有阻波器以防止區內信號泄露，同時也避免區外信號及有阻波器以防止區內信號泄露，同時也避免區外信號及噪聲進入本區段。對于無斷點的線路，例如變電站與變噪聲進入本區段。對于無斷點的線路，例如變電站與變電站之間，采用載波通信

24、，效果較好。對于配電網線路，電站之間，采用載波通信，效果較好。對于配電網線路，由于線路多臺配電變壓器以及線路由于柱上開關的斷點，由于線路多臺配電變壓器以及線路由于柱上開關的斷點，還有配電線路本身存在的高噪聲、阻抗變化大和衰耗大還有配電線路本身存在的高噪聲、阻抗變化大和衰耗大等因素，使載波通信在配電線路中使用受到了較大的影等因素，使載波通信在配電線路中使用受到了較大的影響。響。3.1 電力線載波通信電力線載波通信31 （2）載波通信的組成應用）載波通信的組成應用32 圖 “相一地”制高頻通道的構成1一輸電線；2 高頻阻波器；3耦合電容器；4 結合濾波器5 放電間隙；6接地隔離開關；7 高頻電纜；

25、8 高頻收發信機33（3）在設計配電線載波通信系統方案時，應明）在設計配電線載波通信系統方案時，應明確以下技術問題：確以下技術問題：l 隨著線路結構的變動（分段開關、聯絡開關和分支開關的動隨著線路結構的變動（分段開關、聯絡開關和分支開關的動作），載波信號的衰減情況也要發生變化，在設計時應考慮最作），載波信號的衰減情況也要發生變化，在設計時應考慮最壞的情況。壞的情況。l隨著線路的用電負荷變動，載波信號的衰減情況也要發生變隨著線路的用電負荷變動，載波信號的衰減情況也要發生變化，一般負荷越重，衰減越嚴重，在設計時應考慮最壞的情況。化，一般負荷越重，衰減越嚴重，在設計時應考慮最壞的情況。l 不同的用電

26、設備對載波信號的干擾也不同，直接整流環節和不同的用電設備對載波信號的干擾也不同，直接整流環節和高頻激勵的氣體放電燈對載波信號的干擾較大。高頻激勵的氣體放電燈對載波信號的干擾較大。l地埋電纜的線地埋電纜的線-線、線線、線-地之間的分布電容較大，因此對載波信地之間的分布電容較大，因此對載波信號的衰減較大，并且頻率越高，衰減越大，因此要求在有地埋號的衰減較大，并且頻率越高，衰減越大，因此要求在有地埋電纜的線路上，使用較低的載波頻率。電纜的線路上，使用較低的載波頻率。34l配電線載波頻率越低，線路衰減越小，受配電線載波頻率越低，線路衰減越小，受50Hz工頻的諧波干擾工頻的諧波干擾越強；其頻率越高，線路

27、衰減越大，受越強；其頻率越高，線路衰減越大，受50Hz工頻的諧波干擾越弱。工頻的諧波干擾越弱。故綜合考慮，配電線載波信號的頻率范圍應為故綜合考慮，配電線載波信號的頻率范圍應為540kHz, 在衰減在衰減可以接受的情況下，使用可以接受的情況下，使用2040kHz最佳。最佳。l因使用的頻率較低，耦合濾波器必須在因使用的頻率較低，耦合濾波器必須在10000pF以上，阻波器以上，阻波器和結合濾波器也與和結合濾波器也與PLC不同。不同。l因線路分支較多，為降低成本，一般不在各分支上加阻波器，因線路分支較多，為降低成本，一般不在各分支上加阻波器，為此必須采取以下措施：載波機采用為此必須采取以下措施：載波機

28、采用FSK方式提高抗干擾能力；方式提高抗干擾能力；增大輸出功率以提高信噪比和適應范圍；具備一定的輸出功率裕增大輸出功率以提高信噪比和適應范圍；具備一定的輸出功率裕量，以保證在最不利的情況下滿足使用要求。量，以保證在最不利的情況下滿足使用要求。35l對一些非常復雜且信號衰減大的線路，或對一些能產生對一些非常復雜且信號衰減大的線路，或對一些能產生強干擾的分支，應適當加設阻波器以降低信號衰減和減少強干擾的分支，應適當加設阻波器以降低信號衰減和減少干擾信號進入載波通道。干擾信號進入載波通道。l對于一些在通信距離上滿足不了的環網配電線路，可以對于一些在通信距離上滿足不了的環網配電線路，可以在其當中適當位

29、置加設阻波器，并將其兩側的線路上的設在其當中適當位置加設阻波器，并將其兩側的線路上的設備信息分別上報給兩側相應的主變電所，如下圖所示為較備信息分別上報給兩側相應的主變電所，如下圖所示為較長饋線載波通信系統的組成。長饋線載波通信系統的組成。36（4）電力線載波通信的優缺點）電力線載波通信的優缺點綜合上述，配電線載波通信有如下優點和缺點：綜合上述，配電線載波通信有如下優點和缺點：優點：優點：可以完全為電力公司所控制，因而便于管理；可以完全為電力公司所控制，因而便于管理；可以溝通電力公司所關心的任何測控點；可以溝通電力公司所關心的任何測控點；不需要得到無線電管理委員會不需要得到無線電管理委員會(FC

30、C)的許可等。的許可等。缺點：缺點：配電線載波通信系統的數據傳輸速率較低，容易受到干擾、配電線載波通信系統的數據傳輸速率較低，容易受到干擾、非線性失真和信道間交叉調制的影響；非線性失真和信道間交叉調制的影響；配電線載波通信系統采用的電容器和電感器的體積較大、配電線載波通信系統采用的電容器和電感器的體積較大、價格也較高；價格也較高；37（1）光纖的結構與尺寸3.2 光纖通信光纖通信38光纖是一種適合光波傳輸、損耗小、可彎曲的玻璃絲光纖是一種適合光波傳輸、損耗小、可彎曲的玻璃絲SiO2材料；材料；其結構包括纖芯、緩沖層和包層，它們都是玻璃的，外其結構包括纖芯、緩沖層和包層，它們都是玻璃的，外面還有

31、由涂復材料和塑料制成的涂層和保護層。纖芯和面還有由涂復材料和塑料制成的涂層和保護層。纖芯和包層決定了光特性，所以纖芯采用高純度材料，以避免包層決定了光特性，所以纖芯采用高純度材料，以避免雜質引起損耗；包層采用純度稍差的材料，其折射率稍雜質引起損耗；包層采用純度稍差的材料，其折射率稍高于緩沖層，但低于纖芯。包層的作用是加大外直徑，高于緩沖層，但低于纖芯。包層的作用是加大外直徑，使光纖結實，能抵抗彎曲。使光纖結實，能抵抗彎曲。光纖的結構39光纖的尺寸n描述光纖尺寸的參數有兩個：n內芯直徑和反射層直徑，其度量單位都為微米(m, 1m=110-6m)。n最細的光纖其內芯直徑通常只有510m，粗一些的光

32、纖其內芯直徑為50100m。n局域網中最常用的光纖是62.5m/125m的光纖，其中62.5m是內芯直徑，而125m是反射層的直徑。40（2）光纖的類型n多模光纖(Multimode Fiber, MMF) 光信號不止一種波長，典型的多模光纖尺寸為62.5m/125mn單模光纖(Singlemode Fiber, SMF ) 光信息只有一種波長，典型的單模光纖尺寸為8m/125m4142（3）光纖通信系統43（4）光纖通信的優缺點）光纖通信的優缺點優優點：點： (1) (1)傳輸頻帶傳輸頻帶很很寬寬，通信容量大。，通信容量大。 (2) (2)傳輸傳輸衰耗小，適合于衰耗小，適合于長長距離距離傳輸

33、傳輸。 (3) (3)體體積積小，重量小，重量輕輕，可，可繞繞性性強強，敷，敷設設方便。方便。 (4) (4)輸輸入與入與輸輸出出間電間電隔離，不怕隔離，不怕電電磁干磁干擾擾。 (5) (5)保密性好，無漏信號和串音干保密性好，無漏信號和串音干擾擾。 (6) (6)抗腐抗腐蝕蝕，抗酸堿，且光，抗酸堿，且光纜纜可直埋地下。可直埋地下。缺點：缺點： （1)1)強強度不如金屬度不如金屬線線。 (2) (2)連連接比接比較較困困難難。 (3) (3)分路和耦合不方便。分路和耦合不方便。 (4) (4)彎曲半徑不宜太小。彎曲半徑不宜太小。44( (5 5) )光纖通信系統的組成光纖通信系統的組成 通信容

34、量大，中繼距離長（在多模光纖中光信號可傳輸通信容量大，中繼距離長（在多模光纖中光信號可傳輸6 6kmkm左右，左右，在單模光纖中可傳輸在單模光纖中可傳輸3030kmkm左右）。特點是可靠性高，傳輸速率高，左右）。特點是可靠性高，傳輸速率高，不受雷電、開關操作的影響，抗電磁等干擾的能力強，可作為語言、不受雷電、開關操作的影響，抗電磁等干擾的能力強，可作為語言、數據和圖象的傳輸。因此光纖通信已經成為城市配電網通信的主要數據和圖象的傳輸。因此光纖通信已經成為城市配電網通信的主要方式，也是當前較好的通信手段。方式，也是當前較好的通信手段。45光纖自愈環網光纖自愈環網光端機光端機光端機光端機光端機光端機

35、光端機光端機FTUFTUFTUFTUFTUFTU配電主站配電主站A A環環B B環環F46光纖自愈環網光纖自愈環網光端機光端機光端機光端機光端機光端機光端機光端機FTUFTUFTUFTUFTUFTU配電主站配電主站A環B B環環FA A環環47多通道光端機多通道光端機COM1COM2COM3COM4COM5網管A進B出B進A出多通道光端機示意圖多通道光端機示意圖484950數據子站513.3 高頻電壓脈動控制系統高頻電壓脈動控制系統52信號傳送范圍可以從高壓配電線經柱上變壓器信號傳送范圍可以從高壓配電線經柱上變壓器或箱式變壓器至低壓用戶端。或箱式變壓器至低壓用戶端。信號傳送特性受諧波和負載端裝

36、設的并聯電容信號傳送特性受諧波和負載端裝設的并聯電容器影響，頻率選擇要恰當器影響，頻率選擇要恰當(50Hz系統多用系統多用283.3Hz，60Hz系統多用系統多用260Hz)。調制方式與傳送速度的關系用移幅幅控調制方式與傳送速度的關系用移幅幅控(ASK)方式時低于方式時低于10bps, 用移頻幅控用移頻幅控(FSK)方式時為方式時為5060bps。高頻電壓脈動控制技術特點：高頻電壓脈動控制技術特點：533.4 工頻控制技術工頻控制技術工頻控制技術的特點：工頻控制技術的特點：信號發生原理是在工頻電源電壓過過點附近用用晶管控信號發生原理是在工頻電源電壓過過點附近用用晶管控制電容放電或通過電感吸收電

37、流產生脈沖波。制電容放電或通過電感吸收電流產生脈沖波。傳送速度是通過在過過點同時傳送多個通道脈沖，可以傳送速度是通過在過過點同時傳送多個通道脈沖，可以實現很高的傳送速度。實現很高的傳送速度。傳送可靠性受負荷阻抗變化的影響，并要要意利用控制傳送可靠性受負荷阻抗變化的影響，并要要意利用控制相位原理的其他設備所發出的脈沖的干擾。相位原理的其他設備所發出的脈沖的干擾。 是一種雙向通信方式，它也是利用電力傳輸線作為信是一種雙向通信方式，它也是利用電力傳輸線作為信號傳輸途徑，并利用電壓過過的時機進行信號調制。號傳輸途徑，并利用電壓過過的時機進行信號調制。54工頻控制技術的優點和缺點：工頻控制技術的優點和缺

38、點：工頻控制技術與脈動控制技術相比，設備更簡單，工頻控制技術與脈動控制技術相比，設備更簡單，投資更節省；投資更節省；與配電線載波系統相比，工頻控制技術不存在由于與配電線載波系統相比，工頻控制技術不存在由于駐波而帶來的盲點問題。駐波而帶來的盲點問題。同脈動控制技術類類，工頻控制技術存在的的出問同脈動控制技術類類，工頻控制技術存在的的出問題是當停電時通信將中斷，這妨礙了其應用于配電自動題是當停電時通信將中斷，這妨礙了其應用于配電自動化系統的其它功能中，但是對于自動抄表和負荷控制卻化系統的其它功能中，但是對于自動抄表和負荷控制卻不會受到影響。不會受到影響。55 電話線已被電力公司廣泛應用于電話線已被

39、電力公司廣泛應用于SCADA和繼電保護中，長期的實踐證和繼電保護中，長期的實踐證明它是一種成熟的通信方式。單從技術角度看，利用電話線通信是很適合明它是一種成熟的通信方式。單從技術角度看，利用電話線通信是很適合于配電自動化系統的，利用電話線通信可以達到較高的波特率，而且容易于配電自動化系統的，利用電話線通信可以達到較高的波特率，而且容易實現雙向通信。但是電話專線的租用費用往往較高，并且電力公司無法完實現雙向通信。但是電話專線的租用費用往往較高，并且電力公司無法完全掌握電話線通信的維護以確保其可靠運行。全掌握電話線通信的維護以確保其可靠運行。3.5 電話線通信電話線通信專線電話：專線電話：能傳輸高

40、達能傳輸高達2400bps的數據的數據, 但必須支付較高的租金。這種方但必須支付較高的租金。這種方式適用于對通信速率有較高要求的場合，如式適用于對通信速率有較高要求的場合，如FTU、TTU與區域工作站之間與區域工作站之間以及區域工作站或以及區域工作站或RTU與配電自動化主站間的通信等。與配電自動化主站間的通信等。公用電話網的撥號電話公用電話網的撥號電話：代替租用專線可以大大降低使用費用：代替租用專線可以大大降低使用費用, 并且在接并且在接通后也能傳輸達到通后也能傳輸達到2400bps的傳輸速率的傳輸速率, 但是聯通的時間但是聯通的時間(包括撥號、振包括撥號、振鈴檢測和摘機鈴檢測和摘機) 較長，

41、尤其是遇上通道忙，一時接不通的情形，因此僅適較長，尤其是遇上通道忙，一時接不通的情形，因此僅適用于對通信速率要求不高的場合，如遠程自動抄表等。用于對通信速率要求不高的場合，如遠程自動抄表等。56采用電話線的優點和不足：采用電話線的優點和不足：a)優點：采用電話線傳輸數據利用了電話網的現有資源，因優點：采用電話線傳輸數據利用了電話網的現有資源，因此具有簡單、投資少和使用方便等優點。此具有簡單、投資少和使用方便等優點。b)不足：不足： 傳輸速率受限，一般在傳輸速率受限，一般在2400bps以內。以內。 有的街區從市容角度考慮不允許架線橫跨馬路，這使得架有的街區從市容角度考慮不允許架線橫跨馬路，這使

42、得架設電話線困難重重。設電話線困難重重。 電力公司無法完全掌握電話線的維護以確保其可靠運行。電力公司無法完全掌握電話線的維護以確保其可靠運行。 電話線難以覆蓋到許多區域。電話線難以覆蓋到許多區域。 傳輸差錯率高，誤碼率往往高達傳輸差錯率高，誤碼率往往高達10-310-5。 傳輸距離受限制，因為對于長距離傳輸，由于經多段轉接，傳輸距離受限制，因為對于長距離傳輸，由于經多段轉接，群延時大，信號畸變嚴重，為此必須對線路采取均衡措施。群延時大，信號畸變嚴重，為此必須對線路采取均衡措施。 撥號電話的接續時間長且有時接不通。撥號電話的接續時間長且有時接不通。57 現場總線現場總線(Field Bus)是近

43、二十年來發展起來的新技術，它是近二十年來發展起來的新技術，它是連接智能現場設備和自動化系統的數字式雙向傳輸、多是連接智能現場設備和自動化系統的數字式雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。分支結構的通信網絡。 現場總線的特點：現場總線的特點：全數字化的雙向數據傳輸。全數字化的雙向數據傳輸。智能程度高，可以完成差錯控制和一些采集與控制算法，智能程度高，可以完成差錯控制和一些采集與控制算法，可以具有一定的報文處理能力。可以具有一定的報文處理能力。拓撲結構靈活，可構成總線型、環形、星形等各種結構。拓撲結構靈活，可構成總線型、環形、星形等各種結構。(1)開放式結構，便于設備間互連。開放式結構，便于設備間互連。

44、3.6 現場總線和現場總線和RS48558 現場總線的一對傳輸線上可以共線聯接多臺設備，使現場現場總線的一對傳輸線上可以共線聯接多臺設備，使現場設備的通信簡單化。設備的通信簡單化。 現場總線采用經打包后的數字信息傳輸，并具有檢錯和糾現場總線采用經打包后的數字信息傳輸，并具有檢錯和糾錯手段，因而抗干擾能力強。錯手段，因而抗干擾能力強。 現場總線是開放式系統，它是根據開放互連系統協議現場總線是開放式系統，它是根據開放互連系統協議(OSI)的七層協議制訂的，可根據需要將不同廠商的設備互換互連的七層協議制訂的，可根據需要將不同廠商的設備互換互連, 還可以共享數據庫。還可以共享數據庫。 采用現場總線的所

45、有廠商都采用統一的組態方法，因而設采用現場總線的所有廠商都采用統一的組態方法，因而設備便于掌握。備便于掌握。(2) 現場總線的優越性體現在以下幾個方面：現場總線的優越性體現在以下幾個方面： 常用的現場總線：有常用的現場總線：有CAN BUS(Controller Area Network)、LON WORKS(Local Operating Networks)和和PROFI BUS(Process Field Bus)等。等。59 它是一種改進的串行接口標準，其接口環節簡單且不它是一種改進的串行接口標準，其接口環節簡單且不含含CPU。與。與RS-232C不同，不同，RS-485采用雙線傳輸信號

46、，采用雙線傳輸信號，在發送時采用差分的方式將邏輯電平轉換為電位差來傳送，在發送時采用差分的方式將邏輯電平轉換為電位差來傳送，在接收時將電位差還原為邏輯電平。在接收時將電位差還原為邏輯電平。RS-485最多可支持最多可支持64256個發送個發送/接收器對，最遠傳輸距離為接收器對，最遠傳輸距離為2.5km(9600bps)，最高傳輸速率為，最高傳輸速率為2.4Mbps。(3) RS-485：603.7 無線通信系統無線通信系統 實踐證明無線通信系統在配電自動化中是具有生命力的。實踐證明無線通信系統在配電自動化中是具有生命力的。無線通信系統是一種覆蓋面廣的通信方式，它不需要傳輸線，無線通信系統是一種

47、覆蓋面廣的通信方式，它不需要傳輸線，而且可以構成雙向通信系統。所有的無線通信系統都能夠和而且可以構成雙向通信系統。所有的無線通信系統都能夠和停電區域通訊。傳統的無線通信系統包括以下幾種：停電區域通訊。傳統的無線通信系統包括以下幾種：（1）傳統無線通信系統）傳統無線通信系統調幅調幅(AM)廣播。廣播。調頻調頻(FM)廣播。廣播。無線尋呼網。無線尋呼網。甚高頻甚高頻(VHF)通信。通信。特高頻特高頻(UHF)通信。通信。微波通信。微波通信。衛星通信。衛星通信。61目前，專門用于輸電網和配電自動化的無線擴頻通信設備已目前，專門用于輸電網和配電自動化的無線擴頻通信設備已經產品化，它既可以點對點的方式工作，又可以點對多點的經產品化，它既可以點對點的方式工作，又可以點對多點的方式工作，可滿足方式工作，可滿足CDT和和POLLING等遠程通信規約的需要。等遠程通信規約的需要。無線擴頻通信系統比較適合于構成無線擴頻通信系統比較適合于構成10kV開閉所、小區變或開閉所、小區變或用于集結分散測控對象的區域工作站對配電自動化用于集結分散測控對象的區域工作站對配電自動化S