1、中华人民共和国国家标准电力系统通信业务导则发布 实施国家技术监督局发布前言本标准等效采用国际电工委员会技术报告 电力系统通信业务导则 年第 版电力系统通信对电力系统安全稳定经济运行起着重要作用 它与一般公用通信虽有很多共同点又有不少特殊性需要专门研究 全面阐述了电力系统通信业务的具体问题 是电力系统通信规划设计及其他工作的指南其中一些内容已为我国长期实践所证实又包含很多国际上新的技术发展 将它采用为我国国家标准对我国电力系统通信事业的发展及现代化会有很好的促进作用本标准与 在编写方法上完全相同但在采用过程中作了一些编辑性处理或修改技术上也有一些小差异 因此本标准采用国际标准的程度是等效采用最主
2、要的编辑性修改是标准名称 的名称用了 一词应译为 基本考虑 这与我国标准名称用词习惯相差过远采用时将该词改为导则 英文名称仍按原文不变按采用国际标准的规定在本标准文本中已以采用说明方式将技术上的小差异一一指出本标准由电力工业部提出本标准由全国电力远动通信标准化技术委员会归口本标准起草单位电力工业部电力自动化研究院电力科学研究院西北电力设计院南京有线电厂 扬州电讯仪器厂许昌继电器厂本标准主要起草人陈道元姜咸宁李顺陈自强顾澄之 张国义前言由所有特别关切的国家委员会都参加的技术委员会所制定的国际电工委员会有关技术问题的正式决议或协议 尽可能地体现了对涉及问题的意见的国际协商一致性这些决议或协议以建议
3、形式供国际上使用并在此意义上为各国家委员会接受为了促进国际上的统一 国际电工委员会希望各国家委员会在其国内条件许可范围内 尽量采用国际电工委员会建议作为他们的国家规定 国际电工委员会建议与相应国家规定间的任何不一致处 应尽可能地在国家规定中明确指出本技术报告由国际电工委员会 技术委员会 电力系统远动远方保护及其通信 编制本报告的文本以下列文件为基础六月法文件投票报告有关本报告投票通过的情况可见上表中的投票报告本报告是型式 的技术报告本报告自发布之日起 将在三年内复审并作出以下选择 再延长三年 转为国际标准 或者撤销中华人民共和国国家标准电力系统通信业务导则国家技术监督局 批准 实施引言不论在发
4、达国家或发展中国家电力系统的规模及复杂程度都在迅速增长要求提供更多的通信业务 以满足运行 维护及行政通信需要 因此制定一个导则说明通信业务的要求十分有助于通信业务的规划设计工作本导则的编制以国际大电网会议文献 及国际电工委员会 技术委员会有关标准为基础应用本导则时应注意到实现电力系统通信业务要求的技术可能性和具体方法与有关国际标准国家标准有很大关系还应符合当地邮电部门的要求 并与当地无线电广播系统相配合范围本标准的目的是全面阐述电力部门通信业务的具体问题及要求引用的国际标准及文献下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文 本标准出版时所示版本均为有效 所有标准都会被修订 使用
5、本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性涉及本标准各方面的标准及文献很多 按专业类别分列如下概述电力系统通信网设计导则 国际大电网会议 学术委员会 工作组关于确定电站内地电位升高及故障感应电压方法的建议远动国际电工委员会为远动专业编制着一个很有用的出版物系列 包括以下 部分远动设备及系统第部分总则远动设备及系统第部分工作条件远动设备及系统第部分接口电气特性远动设备及系统第部分性能要求远动设备及系统第部分传输规约远动设备及系统第部分与 和 标准兼容的远动规约国际电工委员会及美国电气和电子工程师协会出版了以下标准及文献国际电工词汇 章 远动电站自动控制及监控数据结构手册远方保护国际电工委员会
6、 技术委员会为远方保护设备性能及试验方法出版了以下标准电力系统远方保护设备性能及试验方法 第 部分 窄带命令系统电力系统远方保护设备性能及试验方法 第 部分模拟比较系统电力线载波国际电工委员会 技术委员会出版了以下标准交流电力系统线路阻波器电力线载波结合设备单边带电力线载波机单边带电力线载波系统的设计无线电第 次全体会议建议及报告 卷 第 部分 无线电中继系统固定式通信第 次全体会议建议及报告 卷 第 部分 移动通信电信频分制蓝皮书 卷 分册 国际模拟载波系统 传输介质特性时分制蓝皮书 卷 分册数字网传输系统及复用设备蓝皮书 卷 分册数据通信网 信息管理系统 建议电磁兼容性抗扰性试验 及 系列
7、标准概述电力系统是由分布于一个国家各地区的发电厂火电厂和水电站通过输配电网向远离电站 遍布国内各地的负荷供电而形成的发电厂与变电站通过输电网连接在变电站进行运行操作降低电压并通过配电网向民用及工业负荷供电一个电力系统常是一个公用电力企业 为了对这个企业及其发电厂 变电站进行管理和运行 需要建立以下一些单位图图 电力企业组成示意企业管理中心一个或几个控制中心 确定那些电站需要运行以及输配电网如何运行一个或几个维护中心一个或几个计算中心 为管理中心及控制中心提供支持显然这些单位不能孤立地进行工作需要为它们提供通信业务 本章以下各条说明通信系统应实现的功能及为满足这些功能需要的通信业务功能行政电话图
8、最基本的通信业务是管理中心与企业内各单位间的话音通信即电话 还要使用电传传真及电子信函 各单位之间也需要通信联系各单位还需要与企业外部通电话即与公用电话交换网 及其他主要行业用户专用网 连接这也包括电传传真等业务采用说明及其他主要行业用户专用网等字是采用时加入的图 行政电话调度电话图图 调度电话控制中心需要迅速方便地与发电厂变电站及维护中心电话联系 也需要为计划安排及交换电能等事宜与邻近电力公司电话联系远动 系统 图控制中心为实现其功能需要远方的各发电厂 变电站向它传送电力系统的各种信息即断路器隔离开关的位置状态告警状态模拟量读数读数总加等也需要对火电厂 水电站进行控制如采用负荷频率控制 或称
9、自动发电控制 还需要遥控发电机 与水电站工作有关的雨量水位等水情数据也需送到控制中心在控制中心用这些信息驱动由模拟屏显示器组成的人机接口这样的系统称为远动系统或 数据采集与监控 系统图 远动负荷管理图电力部门可能希望用户在一天的某些时间里多用电以提高系统的负荷率这可以通过遥控投入及切除负荷实现 称为负荷管理 负荷管理可以由控制中心控制或自动控制 例如路灯的自动控制图 负荷管理远方保护图在电力系统一处发生故障而需要其他地点的保护装置动作时使用远方保护图 远方保护移动无线电通信 图为使电力系统正常运行需在电力系统管辖范围内建立由控制中心指挥的一处或几处维护检修组织 维修中心设有可移动的检修队他们能
10、使用车载通信工具或直接以对讲机联系 这需要使用移动无线电通信 一般工作在甚高频频段 或特高频频段图 移动无线电通信计算机通信图在现代化企业中通常在中心配置大型主计算机与各地的较小的计算机连接主计算机可以为控制中心作离线的规划设计工作也可进行工资财务等行政工作图 计算机通信通信业务行政电话为适应企业行政管理要求 一般可使用由适当的传输介质 与自动交换机组成的专用通信网 如通信网较大还可配置汇接交换机 一般要为需要连接公用网的地点提供公用交换线路调度电话为满足调度电话要求 一般可使用专用的电话系统其中部分分机实行按键呼叫该系统与行政专用电话网 共用时调度人员应具有优先权保证随时与需要的分机通话远动
11、远动系统 由控制中心的设备 或称为主站及通过适当的通信介质连接的发电厂火电厂及水电站 变电站中的被控站组成 这些被控站与有关的电气参数相接口 接收命令并迅速 准确 连续地返回信息控制中心由计算机组成这些计算机与被控站一起工作 驱动人机接口负荷管理负荷管理系统对民用及工业负荷进行远方监视和控制需要向很多用户发送信号 有时还要求用户向控制中心发送信号因此需采用单方向或双方向的通信方法 例如对路灯及家用热水器进行控制可以使用单方向的音频或无线电负荷控制系统对工业用户进行控制可以使用双方向的无线电或配电线载波负荷控制系统采用说明中双方向负荷控制内容是采用时加入的远方保护远方保护系统能将保护信息或命令通
12、过适当的通信介质从一个地点传到另一个地点 对它的基本要求是迅速可靠不错误动作移动无线电通信在移动无线电通信覆盖区域内一般设一个或几个基地站 通过无线电与检修维护中心联系 车上设无线电发射接收机使用一个或几个甚高频特高频频道 如通信距离很近可使用手持设备一般为特高频频道 有的车辆可配置传送报文的设备计算机通信计算机通信通常由向主计算机输入输出或双向传输的大量数据组成也可能还有大量的交互式通信 这种通信应具有防止差错功能采用适当的传输介质以高速率传送信息速率一般为等或再高一些其他业务调度行政中心之间常需要电传 传真及电子信函等通信业务 这些通信业务的信息量不大 传输速率由电传的 到传真 电子信函的
13、 电传及传真一般不用防止差错电子信函用建议 方法防止差错 需要采用适当的通信介质 电传及电子信函如采用信息交换方法可以降低费用 更为有利注 国际电信联盟于 年改组 成立电信标准化部门 及无线电通信部门 原 及建议改称 及 建议 本标准采用这种表述方法内部广播系统 系统电力部门可以采用内部广播系统播发行政安全火警辐射报警疏散通知及运行操作等信息对于只需要单方向发送的厂站内部操作信息内部广播系统是通知群体的最方便的方法通信网管理现代化企业常采用网络管理技术管理通信网 通信管理中心采集远方的信息量 传输质量及故障情况等数据 并可通过软件选择最可靠的路由电源需要为以上通信业务配置与其高度可靠性及安全性
14、要求相适应的电源设备并应有备用电源 例如蓄电池在电力系统发生故障时仍可继续供电结论基于以下理由一个电力企业的通信业务应全部或部分由它本身提供在综合性 可用性方面 电力部门主要通信业务的要求高于邮电通信能达到的水平从经济性方面考虑邮电部门可能难以提供电力部门需要的全部通信设施不论由电力部门自己或由邮电部门提供这些通信业务 必须充分考虑发电厂变电站的电位隔离及电磁兼容 问题保证通信系统可以安全可靠地工作业务要求通信及调度业务行政电话与所有工业商业部门一样电力部门需要行政电话通信业务 但与其他部门相比 电力部门对行政电话的要求更高因为它的电话设施的使用效果会影响电力企业对用户的供电服务 电力部门的行
15、政电话常用于接受用户申诉用电要求及企业内部的组织燃料供应燃料运输等工作调度电话电力部门发电输电 配电等运行值班人员之间的语言联系十分重要 需为此建立调度电话系统调度电话是电力部门最重要的一种操作工具 它与远动系统一道管理 监视着电网的运行 即使远动系统发生故障调度电话也必须保持畅通调度电话的话务量不大但业务要求很高只有特殊的专用通信网才能提供除要求高度的可靠性和可用性外 还应具有以下功能迅速接通电话有优先权的用户可以插入呼叫及强拆会议电话迂回呼叫自动连选呼叫路由选择空闲中继线无阻塞交换封闭式编号系统对部分分机呼叫区外用户实行限制最好还能显示呼入用户的号码为实现以上功能必须装设专用的调度交换机
16、它的信令系统比普通交换机复杂得多例如 优先用户呼叫时优先权信息应能通过信令系统在全网传送 使各交换机执行规定的优先功能 如中继线或用户线已被占用 优先用户应能插入 或强制中断级别较低的用户的通话组织会议电话或进行迂回呼叫 也同样需要将呼叫形式 呼叫级别及交换机的中继线状态等信息通过信令系统在通信网内传送不论传输通道是模拟的或数字的 单路的或多路的都应如此调度电话网中的呼叫可能是非常紧急的要求信令系统十分迅速可靠 尽量缩短呼叫建立时间封闭式编号系统的优点是不论从网内哪个区域呼叫对一个用户均用同一号码 为实现全网封闭式编号及自动迂回路由 需采用具有数据存储前向发送功能及存储程序控制 等技术的交换机
17、控制中心的调度人员应拥有最高级优先权 可以插入通话使电话接通率达到 接线不需等待或等待时间很短为使操作方便缩短呼叫过程应为上述调度人员配置只需简单地按一下与目的地对应的按键就可以完成对该点呼叫的设备专用通信网如采用网状结构以上业务要求很容易实现 对于大中型电力系统网状结构最合适在这种情况下调度电话网也可用于内部行政电话 至少作为它的备用系统共线电话很适合使用于话务量低的小型电力系统或用作调度和运行人员的备用通信工具从以上情况可以清楚看出电力企业调度电话网使用的汇接交换机及其他通信设备十分特殊 与一般公用电话网所用设备很不相同远动远动的基本含义是从远方对发电厂或变电站进行控制如同运行人员在现场实
18、际操作 远动的主要优点之一是显著节约人力 一个运行人员能控制几个厂站 从而降低运行费用远动系统需要在控制中心采集被控站的运行数据还要由控制中心向被控站发送操作命令远动系统不仅要发出命令改变断路器 隔离开关的运行状态 或确定设备的运行条件 还需要全面监视电力系统的运行状态以保证电力系统的安全性可靠性可用性以及电力供应的经济性 因此 要求远动系统具有状态估计电力系统异常数据检测等功能电力系统需要远动实现的功能见表 远动系统应具备的功能见表 这些概念可用术语能量管理系统 概括表 电力系统需要远动实现的功能电网状态确定 拓扑结构确定及状态估计网络等效电网分析 负荷潮流计算短路计算事故紧急性评价安全监视
19、火力发电 趋势监测及数值设定发电运行报告水力发电 流量计算水位流量等常规观测趋势监测数值设定发送控制当地调节设备的信号发电运行报告电网及发电控制 减负荷负荷频率控制及能量经济管理负荷预报机组开停计划远动特殊功能 被测量的非实时标志被监视信息的非实时标志事后分析 事后追忆电力系统即时扰动分析报告电力系统继发扰动分析报告统计数据处理 一般处理统计数据生成统计数据存档统计数据检查改正及补充统计报告编制 一般统计电网运行报告长期负荷预测培训 模拟培训表 远动系统功能遥测 变量采集工程单位的标度变换综合值的计算越限标记人工输入数值遥信 状态信息及信号的采集数据时标综合值计算人工设置信号标志人工输入状态信
20、号表 完远程累计 累计可变状态采集工程单位的标度变换人工设置标志人工输入远程命令远程切换 发送改变状态命令离散命令远程调整远程调节发送调整信息变量闭锁限值监视遥测量对限制值比监视遥与禁止区比值监视限制值输入事件处理及告警 电网事件分类告警确认告警取消告警闭锁告警延时除很小的电力系统以外远动系统常以分层结构组成 见图图 远动系统的典型分层结构远动系统的最高层可以是几个相联系的控制中心 其通信网最好采用网状结构 远动系统的范围可以包括几个电力企业的管理区域 主控制中心不须设在某一个电力企业管理中心内主控制中心 一般不通过远动系统发实时执行命令 而是通过较低层的控制中心以电话指示进行工作 然而主控制
21、中心要对整个电力系统进行监视 并妥善安排各电站的运行计划区域控制中心 进行负荷频率控制执行主控制中心的命令 也负责再低层的地区控制中心的工作 按 指示或在协商同意后执行命令为满足电力系统运行的安全性 可靠性及可用性的要求远动系统的功能也应具有极高的安全性可靠性还应能迅速更新数据 安全性是不发生虚假命令或错误命令的概率可靠性是命令不丢失并被正确执行的概率采集到的信息与电力系统状况一致是正常运行的基本条件特别是在电力系统发生故障的时候 这时系统的信息量很大响应时间应该很短 同样 遥测也应该具有很高的可靠性安全性及准确性可将以上要求归结如下响应时间快且可以预报运行数据的传输采用适当的规约及编码方式通
22、信介质质量好通信网的可靠性高通信网具有高度的长期可用性设备故障的影响及短期可用性 噪声衰落及干扰等因素的影响通信链路的传输容量应适应电路具有适度的防止差错能力又使总响应时间短的要求 现代化电力系统的正常运行要求送到主控制中心信息的更新时间不超过几秒考虑到来自被控站的信息的数量被控站与地区控制中心间数据的传输速率一般是 地区控制中心与区域控制中心间数据的传输速率一般是 区域控制中心与主控制中心间数据的传输速率一般是随着新一代远动系统的使用数据传输量将增加要求响应时间更短 传输速率更高从而能够加强这种以计算机为基础的远动系统的功能提高电力系统的安全性可靠性及可用性当前远动系统的一项重大发展是在各级
23、系统中采用专家系统 除其他功能外专家系统还具有当地告警自动分析功能 在电力系统数据突然增加时 可以使需要实时传输的数据减少很多通信电路的总可用性指标 一次网 区域控制中心与主控制中心间 应高于 二次网 地区控制中心与区域控制中心间略低 也应高于为达到长期可用性要求信息传输应具有完全独立的冗余路由 网状结构的通信网可以很容易地实现这一点单是冗余路由本身并不足以保证短期可用性如果发生共同性故障 主用及备用路由都会受到影响 完全独立的冗余路由是指不同的电路分别通过不同途径进入通信地点 即使如此 每条电路还都应具有良好的质量及很高的可用性 这样 一条电路中断时 可用性还能达到要求还应进一步考虑在地区控
24、制中心 区域控制中心 甚至主控制中心发生故障时系统还应具有的灵活性要求负荷管理为改善电力系统负荷特性大电网的电力部门有时可为在一天里某些时间 例如高峰负荷时间限制负荷的用户提供电费优惠 这要求对电费表计及不重要的负荷如热水器负荷进行远方操作 这种功能的命令数量不多间隔不密 但需要有大量设备分布在大范围区域里 具有高度的可靠性与安全性这类命令一般只由控制中心向外发出 不需要反方向返回核对信号或其他信号有时发生特殊情况为保证电力系统安全优质的运行或避免限制照明用电应切除一些负荷 也需要负荷控制及远方操作对于中等电压及高电压的大负荷用户说来 负荷管理是最有效的负荷管理技术先曾采用在电网工频上叠加音频
25、信号的方法 称为音频负荷控制至今仍有应用 现在人们已经认为负荷管理是远动通信整体工作的一个组成部分 如电力系统中有大负荷用户电力供应又不足 可以采用通信方法进行有效的负荷管理对于大电力用户最好采用双方向的传输系统 可以向控制中心返送表计读数及用户的其他数据如供电故障的时间及次数等近年采用无线电通信进行负荷管理的情况日益增多可以用无线电广播方法进行单方向信号传输或用专用无线电网络进行双方向信号传输远方保护远方保护信息传送方式与远动不同远方保护在电网各点间传送信号 而远动是由控制中心向外辐射传送信号远方保护能确定电力线两端的保护装置是否需要配合动作它要求在线路两端间建立通信电路根据命令信息形式的不
26、同远方保护系统可分为两类模拟比较系统窄带命令系统模拟比较系统的原理是比较线路两端电流的幅值和相位每一端的远方保护设备将接收到的对端发来的模拟信号加以处理 再与本端电参量比较 从而确定故障发生在保护区段以内还是以外在窄带命令系统中被保护线路两端间传送的信息是开关状态的改变断开投入或投入断开 这种保护系统发命令有三种基本形式即发跳闸命令跳闸式 允许跳闸命令 允许式和禁止跳闸命令闭锁式在跳闸式中接收端收到命令信号后不论本端保护装置的状态如何都可以直接跳闸也称为直接跳闸式或远方跳闸式在允许式中收到命令后只在本端保护装置已动作时才跳闸在闭锁式中发生区外故障时才发命令对端收到命令后即使本端保护装置动作也不
27、让断路器跳闸各种命令保护系统都应具有高度的快速性可信赖性和安全性 但是 在一定的频带宽度情况下这些性能是相关的提高其中一项指标就要降低其他指标 对这些指标的具体要求由远方保护应用方式确定在规定的可信赖性及通路信噪比情况下远方保护命令系统的最大传输时间不包括介质中传播时间在内应为闭锁式小于允许跳闸式小于直接跳闸式小于应指出 从电力系统的稳定性及安全性考虑要求传输时间比上述数值小得多 例如闭锁式小于允许跳闸式及直接跳闸式小于采用说明此处原文是例如 直接跳闸式小于命令保护系统的可信赖性是正确接收命令的概率 其中 为丢失命令的概率 在上述传输时间及规定的信噪比情况下丢失命令的概率 应为闭锁式小于允许跳
28、闸式小于直接跳闸式小于安全性是不发生虚假命令或错误命令的概率 其中 为虚假命令的概率 在上述传输时间及规定的信噪比情况下虚假命令的概率 应为闭锁式小于允许跳闸式小于直接跳闸式小于保护命令在模拟通路中传输的频带宽度一般为 不超过 模拟比较系统的安全性可信赖性要求应与命令系统相同或高一些但对模拟信号波形传输的保真度要求很高还要求波形变化的传输不失真 因此通路传输频带宽度要大于命令系统 在模拟通路中带宽需为 在数字通路中速率需为 或以上模拟比较保护系统的操作时间是自故障发生起到跳闸输出接点动作止的时间 一般小于 但从电力系统的稳定性及安全性考虑要求操作时间比上述数值小得多例如小于 这操作时间会因噪声
29、的存在而增加 不包括介质中传播时间在内的模拟保护信号的传输时间一般很小 例如小于移动无线电移动无线电是适于电网运行 清除故障检修 建设施工 用户服务等现场人员使用的一种通信工具 它的采用对于目前已实现的电力系统可靠性起了重要作用 它已成为保证可靠供电的不可缺少的工具除使用移动无线电通信外没有其他方法可以迅速通知检修队 并协调他们的工作 如没有移动无线电通信电网停电时间将会延长两三倍电力部门移动无线电通信用户的话务量不比商业或工业专用无线电通信网高 但在紧急情况下例如容易发生事故的恶劣天气暴风雨 大雪 台风等 情况下话务量很大 电力系统移动通信网的设计应考虑这种情况 这样 在最需要这种通信工具时
30、 通信网就不会饱和或过负荷大电力系统使用移动通信有以下几种方式几公里小范围内个人或车辆间的通信例如线路施工或巡查时使用的通信当地二三十公里范围内基地站与车辆间或车辆之间的通信例如在市区或郊区使用的通信可由一个基地站或中继站覆盖几十公里大范围内基地站与车辆间或车辆之间的通信需要几个基地站或中继站覆盖可以使用蜂窝式移动无线电通信网为避免频率拥挤现象可以使 项通信所用频段与 项不同例如 分别使用特高频段与甚高频段 项通信一般需在基地站 中继站间建立微波电路在地区控制中心控制范围内建立这样的网络 可以节约人力也便于实现运行工作的协调配合很多国家需要发展移动通信却缺少适当频率 在这种情况下采用蜂窝式网络
31、是很方便的 蜂窝范围的大小由通话密度及其他技术因素确定 每个蜂窝都设置几条中继线路供用户使用另一种适用的方法是同时广播 即使在有中继线的情况下 这方法有两种方式 载频同步及载频准同步大多数移动通信是话音通信常需要具有会议电话及与调度电话联网功能 在紧急情况下 为协调几个检修队同时进行工作 会议电话很有必要除话音通信外现代化电力系统的运行也需要通过移动通信网发出或接收数据编码信息这可以减少语言通信的需要从而降低信息量 传送书面信息的要求也在增加 采用这种方式传送调度命令或文件可以节约时间移动通信配备数据传输以后当然就有可能利用移动通信网实现远动 实际上 特别是在中等电压电网中 常有这样需要 这种
32、方法很有吸引力不必建立费用高的专用通信网络就可利用移动通信扩大远动网这也要求移动通信数据传输在质量可靠性可用性 可信赖性及安全性等方面达到与固定通信数据传输相似的水平移动通信网中的数据传输及远动不应占用过多信息量以免影响话音通信 它们应只使用于不需要永久性通道及信息量很少的情况计算机通信计算机通信可以采用专用电路 或者采用分组交换方式如电路的利用率很高 建议采用专用电路 但在直达路由发生故障时 这种方式不便立即接通其他路由 也不能高效率地实现多址访问分组交换方式特别适用于数据网规模较大主干数据路由用中继连接 以及对于数据量较少的用户需要多址访问的情况其他业务电传传真及电子信函除电话远动以外电力
33、部门也需要电传及传真业务 这不仅适用于一般情况及行政管理对于电网调度也是一种重要的辅助工具电传一般是简单的点对点电路 用户可以连续使用但在大电网中很多用户彼此间需要使用电传也可以像电话网那样使用信息交换设备 即使如此控制中心与重要节点间仍然使用直达电路需要用电传来传送与调度运行有关的重要信息例如在紧急情况下发出特殊运行状态的命令及确认或电网维护检修时联络电传一般采用专用通道传输速率 其中较高速率是留给新型的智能用户电报使用的传真可以通过电话网及分机线路迅速传送文件图纸因此应用愈来愈广泛调度用的传真通常以调度电话系统为通信介质 连接于公用网的行政管理用的传真 如邮电部门同意也可以通过调度电话网传
34、送否则只在公用电话网内传送电子信函以存储及发送电文为基础可以代替电传或与电传一起在行政通信中使用 收件人通过自己的信箱阅读给他的电文 电子信函以显示器为终端设备采用说明连接于公用网的 等字是采用时加入的电磁兼容性第一个问题是在高压线或电站母线发生故障 一根导线短时间接地时 在至少有一端位于电站中的通信线路上出现的地电位升高现象 在断路器动作以前的几十毫秒内站内地电位会比远方地电位高得多 如金属通信线路一端连接着电站里的设备另一端设备的端子上就会有很高的共模电压可使设备损坏或危及人身安全 而且通信电路总有一点不平衡 共模电压也会导致使通信设备严重损坏的差模电压出现第二个问题是由雷电或断路器 隔离
35、开关操作引起的过电压 雷电可以通过电源线通信线及天线塔传导到通信设备也可能使电站地电位升高在通信设备的输入输出端产生冲击电压电力线及电站母线中通过的负载电流或故障电流的电磁感应也会产生一些问题既然安装在发电厂 变电站中的通信设备面临着这些问题 它们就必须具有高度的防护性 不被损坏的能力及抗扰性不受干扰影响的能力 此外 它们还不应向外发出电磁辐射或其他干扰影响其他设备从现场及其电气环境的具体情况出发通信设备在电磁兼容性方面应全面或部分达到以下要求详见有关 标准对地绝缘电阻绝缘耐压交流 或直流冲击耐压 有时也要求较高值如 或以上电流脉冲抗扰性 以下电压脉冲抗扰性电源短时中断抗扰性交流电源波形失真抗
36、扰性 及以下直流电源波纹抗扰性 峰峰 峰峰电源输入端叠加正弦振荡波抗扰性信号输入端叠加衰减振荡波抗扰性静电放电抗扰性磁场抗扰性脉冲磁场抗扰性衰减磁场抗扰性辐射电磁场抗扰性 连续场及调制场频率范围 或以上例如手持对讲机产生的电磁场操作暂态电磁场抗扰性 及以下除直流电源及天线端子外 通信设备的其他输入输出端子最好都是平衡式对地绝缘断路器隔离开关断开过程中的放电现象会在通信电路里产生很高的突发脉冲噪声噪声功率可能超过电力线载波机的输出功率 除非已采取很好的信息处理方法 数据信息传输可能中断放电现象还会产生频谱很宽的辐射电磁波 绝缘子因故障或表面污秽引起的或在其他电气设备内存在的微量放电也会产生电磁辐
37、射干扰这些情况说明在电站里使用长波 中波短波或低段甚高频无线电接收机时必须注意使接收场强高于一般数值 例如 电站区域内曾测得 的噪声系数恶化几个分贝 由于噪声功率谱密度随着频率升高而下降在特高频和微波频段 这种影响可忽略不计其他要求从以上条文可以看出 电力系统需要工作非常可靠随时可以使用的通信网络 可靠性及可用性要求并不能简单地通过第二通路或冗余路由实现 而应使每一条通路都具有很高的可靠性及可用性 这样 一条通路发生故障时 通信的可靠性及可用性仍能达到要求而且如果每一条通路的传输性能都不够好 接收端通过选择或综合而获得的接收信号就会出现相位抖动 数据和远动信号的传输会受到很大影响对响应时间的要
38、求是短而稳定 在采用数字传输系统时 还要注意定时及同步问题电力系统的通信网应该具有灵活性即使电力系统的参数和结构变化 通信系统也应能随着改变而适应新的情况 因此电力系统通信网应具有超前容量备用带宽和备用通路并实现标准化在数字通信网中提高网络灵活性的一个重要方法是使用可将输入输出信号接入不同时隙的程序控制及远方程序控制的多路复用设备 以及可通过程序控制将信号从干线引下或插入分支的设备 这些功能可由适当的通信网管理系统实现从以上考虑可以看出 电力部门需要特殊的通信网供一般业务使用的公用通信网难以满足电力部门的要求 事实上发达的电力企业总是拥有专用通信网 以满足其发电 输电调度通信的特殊需要如考虑在
39、洪水暴风雨地震等自然灾害紧急状态下电力系统需要检修 尽快恢复送电 电力企业就不能依靠与其他业务或部门合用的通信网 因为 在紧急状态出现时 这类通信网本身就会过负荷电力企业应按照上述紧急状态下预见的通信业务来设计和装备通信网也应按照同样情况来考虑选用传输介质例如 电力线载波可使用于通信网外围部分 但不宜用于长距离通信因为长距离通信电路需由很多线段串联组成电力线载波的可用性与它所在的电力线状态密切相关 如通路的可用性必须独立于电力线的可用性 就不应使用电力线载波 架设在电力线路上的光纤线路的可用性也与所在电力线的可用性及平均检修时间相关 因此如在电力线路上使用电力线载波或光纤电路建议建立不同路由的
40、冗余电路其中至少一条是其他传输介质 例如无线电电路电力部门需要的实际通信容量一般不大采用无线电比较经济经济因素也应注意考虑 通过中继站间的联系 还可以用无线电组成移动通信网通信系统的低压例如 直流电源应有备用蓄电池备用容量一般为 交流电源应为不间断电源以柴油发电机作备用 油槽可储备几天油量所有以上分析说明完全有必要由专家参加进行电力部门通信业务的设计工作传输介质与通信方式传输介质这里不详细叙述电力部门使用的各种传输介质而只着重于传输介质的一些主要问题在国际电工委员会国际电信联盟等国际标准组织的出版物中对各种传输介质有详细介绍图 说明了几种可供用户使用 将信息由一点传到另一点的传输介质具体选用传
41、输介质时 必须考虑以下问题需要多少通路每条通路需要多大传输容量通信系统的使用有什么限制 如地理情况规章制度距离可用频率人为破坏电源条件等通信系统要求怎样的质量及可靠性图 电力企业使用的通信传输介质专用通信电缆电力部门常为通信及远方保护使用专用通信电缆这种电缆一般敷设在电缆沟道内常与高压电缆在一起因此 必须十分注意高压电缆对通信电缆的感应影响 特别是电力系统发生故障时的影响通信电缆应是扭绞式平衡电缆 保证有足够的平衡度使来自高压电缆的感应不至于使通信介质无法使用 可以用隔离变压器或中和变压器保护电缆 用非线性元件如碳精块或气体放电管限制危险电压 图 但这些措施对远方保护电路不一定适宜 用中间变压
42、器将电缆分段隔离也可以降低感应电压 这种通信电缆的传输衰减可能很大常只用于音频例如 以下如不使用放大器通信距离一般只有注隔离变压器初次级绕组均完全浮接中和变压器有时也可用作保护设备图 音频电缆应用示例采用说明此处原文有绕组间无屏蔽 等字采用时略去租用邮电线路向邮电部门支付初装费及租金就可以租用通信电路音频 模拟电路或数字电路 如需要多通路 可租用宽频带电路 例如 的频分制 路载波电路 路基群或 路基群的时分制脉冲编码电路等邮电部门可能会对电力部门租用线路特别是在电路需要接入有高电压的建筑物时提出一些与上述类似的限制条件装设隔离变压器或非线性元件限制危险电压 虽然这些措施对远方保护有时不适宜 在
43、导引线保护线路上可装设中和变压器以消除地电位升高或降低电缆导线的感应电压电力线载波原理唯有电力工业具有一种可以使用十分可靠的实体路径即连接电站与负荷点的电力线通信信号可以在电力线上传输 由于电力线上带有高电压不能直接传送与工业频率接近的音频信号 必须以适当方法将音频信号调制到较高频谱 电力线载波机以高频率单边带调制 方式传送模拟信息 是为电力系统专门设计制造的电力线载波主要用于架空送电线 但也能用于海底电缆或地下电缆或地线复合电缆同轴电缆或四线绕组电缆载波频率电力线载波的工作频率范围的典型值为 这种频率范围的一部分在有些国家可能不允许使用 频率范围的下限决定于结合设备的性能与费用 上限决定于线
44、路衰减与电波辐射 确定电力线载波工作频率范围必须考虑它与各种无线电通信 包括航空航海导航系统 及无线电广播频率的关系以及当地或国家的规定限制等因素应用电力线载波音频通路带宽为 有的国家规定为 可用于传送话音模拟信息 或传送话音及数据 复合模拟信息这里的数据包括遥测遥控及远方保护等信息噪声及允许信号噪声比电力线载波电路的噪声主要有两种连续的白色噪声 随机噪声 由绝缘子或导体不规则放电 电晕或电刷放电 引起时间短幅值高的突发脉冲噪声由断路器及隔离开关的操作雷电或电弧放电等引起电力线载波的噪声电平决定了电路的传输质量 规定了信号噪声比的允许值 在不良天气条件下电话不应低于 数据不应低于采用说明此处原
45、文是约为 有的国家到采用时按我国相关标准规定及 提法修改此处原文是 规定了信号噪声比允许值 采用时按 规定列入了具体数值及分支三字是采用时加入的特点电力线载波具有以下优点单段通信距离长 与发送功率及频率有关 无中继距离可达几百公里设备可用性很高设备可靠性很高只需在发电厂 变电站安装载波设备施工容易 费用低电力线载波也受到一些限制音频频带窄通路数量少载频频谱范围窄高压电力线的换位及分支使衰减增加很多可用性决定于电力线固定无线电电路主要特点固定无线电电路 这里指微波及特高频具有以下特点广泛应用于电力系统通信通信站之间在电气上互相隔离与电力线不相关通路数量很多与其他传输介质相比 费用较低扩展其他业务
46、项目比较容易 费用较低设备只装在少数现场 容易维护传输质量好可靠性高建立无线电电路也有一些问题需正确分配频率频率及衰落现象影响电波传播天气恶劣会降低可用性中继站建设需要一定费用 也需解决供电问题地势低的地方难以建站设计考虑首先需确定电路各站确切位置 传输容量 然后确定合适的工作频率范围 电波传播路径损耗可按以下几点初步计算自由空间损耗以衰落形式表现的附加损耗 由于障碍物大气折射变化吸收 多径反射等因素影响附加损耗有时很高干扰计算其次应确定使用设备终端设备中继设备波导馈线型式天线型式天线塔高度固定无线电通信电路示例见图工作频率无线电工作频率由国家无线电管理委员会指定 国际电信联盟无线电通信出版物
47、提供了确定频率的有关资料图 无线电电路示例移动无线电移动无线电采用甚高频 及特高频 频段采用幅度调制频率调制或脉冲调制方式简单的甚高频移动无线电系统可以由配置无线电收发信机的一个基地站和几个移动站组成 基地站地势应尽量高一些光纤通信光纤通信系统具有以下特点频带很宽衰减很小不受电磁干扰影响光缆重量轻 外径小可靠性较高传输质量好采用说明此处原文是可靠性尚难确定一般认为还好 与其他传输介质相比 费用较高 采用时修改这种传输介质适用于时分制多路通信 进行电路设计时需计算光纤损耗及频带宽度从而确定光纤型式 多模光纤或单模光纤发光管型式激光二极管 或发光二极管接收管型式辅助设备中继器等工作带宽光纤通信电路
48、示例见图图 光纤通信电路示例卫星通信如要求通信覆盖面大 或通信距离远 信息量又较少 可考虑使用卫星通信 为此需在控制中心及各被控站建立地球站 装设适当天线 用户不能自己拥有通信卫星 只能向有关部门租用电路 卫星通信采用时分复用方式具有光纤通信及微波通信的特点 如通路多质量好 噪声低等多路复用设备为有效利用传输介质 必须同时传送多路音频信号 这可以通过模拟复用频分复用 或数字复用时分复用 实现 国际电信联盟为多路复用通信系统提出了一系列建议频分复用在这种系统里多条音频通路经过频率变换 安排在一段频带较宽的频域中各占一定位置 每条通路 包括信令频率 在内 占用 带宽 通过几次调制实现频率变换 先以
49、 路组合为一基群频率范围 再以 路组合为一超群频率范围 还可以这样组合下去采用说明或通信距离远 信息量又较少 等字是采用时加入的此两处原文数值是 及 采用时按我国相关标准规定修改此处原文数值是 采用时按我国相关标准规定数值修改时分复用在这种系统里多条音频通路信号被数字化 在时域中各占一定位置 每条音频通路的信号依次以每秒 次的速率取样 一条音频通路信号的波形在取样时刻的幅值就是该通路信号此刻的取样脉冲值 每个脉冲值按 位编码 分配在多路信号的一个时隙里一条音频通路形成 的数字信号在 路脉冲编码设备里 条音频通路和 个信令及同步通路的脉冲组成 的基本帧 几个基本帧再复接以提高传输速率等在 路脉冲编码设备里 条音频通路的脉冲和 个同步位脉冲组成 的基本帧几个基本帧再复接以提高传输速率等应用以上多路复用通信设备适用于微波同轴电缆 光纤时分复用 及卫星通信等电路
