淺談電力通訊自動化設(shè)備與工作模式

王 鵬

(國網(wǎng)山東省電力公司 經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山東 濟(jì)南250000)

1 電力通訊自動化設(shè)備

1.1 載波通訊設(shè)備

一個完整的載波通訊系統(tǒng)，按功能劃分，大體分為調(diào)制系統(tǒng)、載供系統(tǒng)、自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)、振鈴系統(tǒng)和增音系統(tǒng)。其中前四部分是載波機(jī)的主要組成。

1.1.1 載波機(jī)

電力線載波機(jī)概括起來由四部分組成：自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)、載供系統(tǒng)、調(diào)制系統(tǒng)和振鈴系統(tǒng)。 載波機(jī)類型不同，各自系統(tǒng)的構(gòu)成原理、實(shí)現(xiàn)方式等都有所不同。 調(diào)制系統(tǒng)：雙邊帶載波機(jī)傳輸?shù)氖巧舷聝蓚€邊帶加載頻信號， 只要經(jīng)過一級調(diào)制即可將原始信號搬到線路頻譜；單邊帶載波機(jī)傳輸?shù)氖菃芜厧б种戚d頻的信號，一般要經(jīng)過兩級或三級調(diào)制將原始低頻信號搬往線路頻譜。 自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)：此系統(tǒng)的設(shè)置是為補(bǔ)償各種因素所引起的傳輸電平的波動。 在雙邊帶載波機(jī)中，載頻分量是常發(fā)送的，在接收端，將能夠反映通道衰減特性變化的載頻分量進(jìn)行檢波、整流，而后去控制高載放大器的增益，即可實(shí)現(xiàn)此目的；單邊帶載波機(jī)，設(shè)置中頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，發(fā)信端的中頻載頻一方面送往中頻調(diào)幅器，另一方面經(jīng)高頻調(diào)幅器的放大器送往載波通路，對方收信支路用窄帶濾波器選出中頻，放大后，一方面送中頻解調(diào)器進(jìn)行同步解調(diào)另一方面作為導(dǎo)頻，經(jīng)整流后，再去控制收信支路的增益或衰減，從而實(shí)現(xiàn)自動電平調(diào)節(jié)。 振鈴系統(tǒng)：為保證調(diào)度通訊的迅速可靠，電力線載波機(jī)均設(shè)置樂自動交換系統(tǒng)以完成振鈴呼叫自動接續(xù)的任務(wù)。 雙邊帶載波機(jī)是利用載頻分量實(shí)現(xiàn)自動呼叫，單邊帶載波機(jī)則設(shè)有專門的音頻振鈴信號。 載供系統(tǒng)：其作用是向調(diào)制系統(tǒng)提供所需載頻頻率。在雙邊帶載波機(jī)中，發(fā)信端根據(jù)調(diào)制系統(tǒng)的需要，一般設(shè)有中頻載頻和高頻載頻， 而且收信端除設(shè)有一個高頻載頻振蕩器外，中頻解調(diào)器的載頻則主要靠對方端送過來的中頻載頻， 以實(shí)現(xiàn)載頻的“最終同步”。

1.1.2 音頻架、高頻架

在載波通訊中，如果調(diào)度所和變電站相距較遠(yuǎn)，為了保證撥號的準(zhǔn)確性和通訊質(zhì)量，在調(diào)度所側(cè)安裝音頻架，而在變電站側(cè)安裝高頻架，兩架之間用音頻電纜連接起來。載波機(jī)按音頻架、高頻架分架安裝后，用戶線很短，通訊質(zhì)量明顯提高，另外給遠(yuǎn)動通路信號電平的調(diào)整也帶來方便。同時(shí)，話音通路四線端亦在調(diào)度所，便于與交換機(jī)接口組成專用業(yè)務(wù)通訊網(wǎng)。

1.2 微波通訊設(shè)備

根據(jù)微波站的作用，所承擔(dān)任務(wù)的不同，微波站分為不同類型。根據(jù)站型的不同，其設(shè)備也有所不同。 但一般來說，包括以下設(shè)備：終端機(jī)、收發(fā)信機(jī)、天饋線、微波配線架、電源、蓄電池、鐵塔等。

1.2.1 收、發(fā)信機(jī)

微波收、發(fā)信機(jī)的主要任務(wù)就是在群路信號與微波信號之間進(jìn)行頻率變換。在發(fā)信通道，頻率變換過程是將信號的頻率往高處變（群路信號變?yōu)槲⒉ㄐ盘枺?，即上變頻。 在收信通道，頻率變換過程是將信號的頻率往低處變（微波信號變?yōu)槿郝沸盘枺?，即下變頻。

1.2.2 終端機(jī)

微波通訊系統(tǒng)中，必須有復(fù)用設(shè)備作為終端機(jī)，其作用是：在發(fā)信端，將各用戶的話路信號，按一定的規(guī)律組合成群頻話路信號；在收信端，將群頻話路信號，按相應(yīng)規(guī)律解出各個話路信號。

1.3 光纖通訊設(shè)備

光纖通訊系統(tǒng)主要包括光端機(jī)和光中繼機(jī)以及脈沖編碼調(diào)制PCM 數(shù)字通訊設(shè)備。

1.3.1 光端機(jī)

光端機(jī)是光纖通訊系統(tǒng)中主要設(shè)備。它由光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)組成。在系統(tǒng)中的位置介于PCM 電端機(jī)和光纖傳輸線路之間。光發(fā)送機(jī)由輸入接口、光線路碼型變換和光發(fā)送電路組成。 光接收機(jī)由光接收定時(shí)再生、光線路碼型變換和輸出接口等組成。 光端機(jī)中還有其他輔助電路，如公務(wù)、監(jiān)控、告警、輸入分配、倒換、區(qū)間通訊、電源等。 在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高光端機(jī)的可靠性，往往采用熱備用方法，使系統(tǒng)在主備狀態(tài)下工作，正常情況下主用部分工作，當(dāng)主用部分發(fā)生故障時(shí)，可自動切換到備用部分工作，目前應(yīng)用較多的是一主一備方式。 光端機(jī)各主要組成部分作用如下：輸入接口：將PCM 綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)送來的信號變成二進(jìn)制數(shù)字信號。光線路碼型變換：簡稱碼型變換，將輸入接口送來的普通二進(jìn)制信號變換為適于在光纖線路中傳送的碼型信號。光發(fā)送電路：包括光驅(qū)動電路、自動光功率控制電路和自動溫度控制電路。 光驅(qū)動電路將碼型變換后的信號變換成光信號向?qū)Ψ絺鬏?。光接收電路：將通過光纖送來的光脈沖信號變換成電信號，并進(jìn)行放大，均衡改善脈沖波形，清除碼間干擾。 定時(shí)再生電路：由定時(shí)提出和再生兩部分組成，從均衡以后的信號流中抽取定時(shí)器，再經(jīng)定時(shí)判決，產(chǎn)生出規(guī)則波形的線路碼信號流。光線路碼型反變換：簡稱碼型反變換。 將再生出來的線路信號還原成普通二進(jìn)制信號流。 光端機(jī)一般采用條架結(jié)構(gòu)，單元框方式。不同速率下工作的光端機(jī)，單元框的組成情況也不同。

1.3.2 光中繼機(jī)

在進(jìn)行長距離光傳輸時(shí)，由于受發(fā)送光功率、接收機(jī)靈敏度、光纖線路衰耗等限制，光端機(jī)之間的最大傳輸距離是有限的。例如34Mbit/s 光端機(jī)的傳輸距離一般在50～60km 的范圍，155Mbit/s 光端機(jī)的傳輸距離一般在40～55km 的范圍，若傳輸距離超過這些范圍，則通常須考慮加中繼機(jī)，相當(dāng)于光纖傳輸?shù)慕恿φ?，這樣可以將傳輸距離大大延長。 由于光中繼機(jī)的作用可知， 光中繼機(jī)應(yīng)由光接收機(jī)、定時(shí)、再生、光發(fā)送等電路組成。 一般情況下，可以看成是沒有輸入輸出接口及線路碼型正反變換的光端機(jī)背靠背的相連。 因此，光中繼機(jī)總的來說比光端機(jī)簡單，為了實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，在中繼站，每個傳輸方向必須設(shè)置中繼，對于一個系統(tǒng)的光中繼機(jī)的兩套收、發(fā)設(shè)備，公務(wù)部分是公共的。

1.3.3 數(shù)字通訊設(shè)備

一般來說，數(shù)字通訊設(shè)備包括PCM 基群和高次群復(fù)接設(shè)備。 PCM基群設(shè)備是將模擬的話音信號通過脈沖編碼、調(diào)制，變成數(shù)字信號，再通過數(shù)字復(fù)接技術(shù)， 將多路PCM 信號變成一路基群速率為2048Mbit/s信號進(jìn)行傳送，以及將收到的PCM 基群信號通過相反的處理過程，還原成模擬的話音信號的一種設(shè)備。

2 電力通訊網(wǎng)絡(luò)的工作模式

通訊的目的是為了傳送、交換信息。 雖然信息有多種形式（如語音，圖像或文字等），但一般通訊系統(tǒng)的組成都可以概括為：信源是指信息的產(chǎn)生來源，這些信息都是非電信息，要轉(zhuǎn)換成電信號，需要一種變換器，即輸入設(shè)備。 交換設(shè)備是溝通輸入設(shè)備與發(fā)送設(shè)備的接續(xù)裝置。它可以經(jīng)濟(jì)地使用發(fā)信設(shè)備，提高發(fā)信設(shè)備的利用率。發(fā)送設(shè)備的任務(wù)是將各種信息的電信號經(jīng)過處理（如調(diào)制、濾波、放大等）使之滿足信道傳輸?shù)囊螅⒔?jīng)濟(jì)有效地利用信道。載波通訊中，載波機(jī)的發(fā)信部分就是一種發(fā)送設(shè)備。 信道是信息傳輸?shù)拿浇?，概括地講分有線信道和無線信道。 信號在傳輸過程中，還會受到來自系統(tǒng)內(nèi)部噪聲和外界各種無用信號的干擾各種形式的噪聲集中在一起用一個噪聲源表示。 接收設(shè)備和輸出設(shè)備的作用與發(fā)送設(shè)備和輸入設(shè)備作用相反，它們是接收線路傳輸?shù)男畔ⅲ阉謴?fù)為原始信息形式，完成通訊。在電力工業(yè)中，現(xiàn)已形成以網(wǎng)局及省局為中心的專用通訊網(wǎng)，并且已開通包括全國各大城市的跨省長途通訊干線網(wǎng)絡(luò)。 在現(xiàn)行的通訊網(wǎng)中光纖通訊已占主導(dǎo)地位。 隨著電力工業(yè)的發(fā)展，大電站、大機(jī)組、超高壓輸電線路不斷增加，電網(wǎng)規(guī)模越來越大；通訊技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，裝備水平不斷提高，更新周期明顯縮短。 數(shù)字微波、衛(wèi)星通訊、移動通訊、對流層散射通訊、特高頻通訊、擴(kuò)展頻譜通訊、數(shù)字程控交換機(jī)以及數(shù)據(jù)網(wǎng)等新興通訊技術(shù)在電力系統(tǒng)中會得以逐漸推廣與應(yīng)用。

3 結(jié)語

在合理規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施各種網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，如何為電力系統(tǒng)提供種類繁多、質(zhì)量可靠的服務(wù)，就成為擺在電力通訊部門面前的一個重要課題，而建立一個綜合、高效的電力系統(tǒng)通訊資源管理系統(tǒng)則是解決這一問題的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工程，具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

［1］張淑娥，孔英會，高強(qiáng).電力系統(tǒng)通信技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2005.

［2］張先迪，李正良.圖論及其應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2005.