2、电力通信网的构成及特点
电力通信网是以光纤、微波及卫星电路构成主干线,各支路充分利用电力线载波、特种光缆等电力系统特有的通信方式,并采用明线、电缆、无线等多种通信手段及程控交换机、调度总机等设备组成的多用户、多功能的综合通信网。
2.1 电力通信的几种主要方式
2.1.1 电力线载波通信(PLC)
电力线载波通信是电力系统传统的特有通信方式。它以输电线路为传输通道,具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等电力部门得天独厚的优点,曾经是电力通信的主要方式。
我们知道,电力线路主要是用来输送工频电流的。将话音及其他信息通过载波机变换成高频弱电流,利用电力线路进行传送,就是电力线载波通信。
虽然在有线通信中,话音信号可以利用明线或电缆直接进行传送,但在高压输电线路上,由于工频电压很高 (数十万、百万伏特),电流很大(上千安培),因此其谐波分量也很大,这些谐波如果和话音信号混合在一起是无法区分的。例如话音信号的频率在300Hz,工频电流的6次谐波也是300Hz,而且其谐波值往往要比一般传送的话音信号大得多,对话音信号产生严重干扰,因此在电力线上直接传送话音信号是不可能的。
利用载波机将低频话音信号调制成 40kHz以上的高频信号,通过专门的结合设备耦合到电力线上,信号会沿电力线传输,到达对方终端后,再采用滤波器很容易将高频信号和工频信号分开。而对应于 40kHz以上的谐波电流,是50Hz工频电流的800次以上谐波,其幅值已相当小,对话音信号的干扰已减至可以接受的程度。这样,利用电力线既传送电力电流,又传送高频载波信号,称电力线的复用。
电力线载波通信的主要缺点是由于受电力线强磁场干扰,杂音电平高;传输性能受电力线结构影响,电力线换位及线路故障会衰耗剧增;通道容量小 (我国规定其频率使用范围为40~500kHz),音频范围窄等。
为防止输电线遭受雷击,在输电线上方要架设避雷线 (即架空地线),而且在每座杆塔上避雷线都要可靠接地。将避雷线经放电间隙接地,正常运行时呈绝缘状态,用以传送载波信号,称绝缘地线载波。与普通电力线载波相比,绝缘地线载波不受线路停电检修或输电线路发生接地故障的影响,噪声电平低,耦合设备简单,可使用频带宽,而且地线处于绝缘状态可减少大量电能损耗。
在相分裂导线束中,也可利用两根经绝缘处理的分裂导线传输信号,即分裂导线载波通信。分裂导线载波传输性能好、衰耗小,但分裂导线间加绝缘困难。目前在国内绝缘地线载波和分裂导线载波的使用都不是很普遍。 电力系统中还有利用 10kV、380V/220V中低压送电线路作为传输通道的中低压配线电力线载波通信(DLC)。
2.1.2 光纤通信
由于光纤通信具有抗电磁干扰能力强、传输容量大、频带宽、传输衰耗小等诸多优点,它一问世便首先在电力部门得以应用并迅速发展。除普通光纤外,一些专用于电力系统的特种光纤也在电力通信中大量使用:
a.地线复合光缆(OPGW),即架空地线内含光纤。这种光缆使用可靠,不需维护,但一次性投资价格较高,适用于新建线路或旧线路更换地线时使用。
b.地线缠绕光缆(GWWOP),是用专用机械把光缆缠绕在架空地线上。这种光纤芯数少,容易折断(枪击、啄木鸟害等),经济,简易,也具有较高的可靠性。
c.无金属自承式光缆(ADSS),这种光缆可以提供数量大的光纤芯数,安装费用比OPGW低,一般不需停电施工,还能避免雷击。因为它与电力线路无关,光缆重量轻,价格适中,安装和维护都比较方便,但容易产生电腐蚀。
d.其他,如相线复合光缆(OPPC)、金属铠装自承式光缆(MASS)等等。
电力特殊光缆受外力破坏的可能性小,可靠性高,虽然其本身造价相对较高,但施工建设成本较低。经过十多年的发展,电力特殊光缆制造及工程设计已经成熟,特别是 OPGW和 ADSS技术,在国内电力特殊光缆已经开始大规模的应用,如三峡工程中的长距离主干 OPGW光缆线路等。其次,体现在本地传输方面,城市内电力系统的杆路、沟道资源也可以为通信服务。特种光纤依托于电力系统自己的线路资源,避免了在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾和纠葛,有很大的主动权和灵活性。