水電站通信發(fā)展簡史和趨勢

19世紀(jì)末許多國家已基本建立起人工交換的有線電話網(wǎng)。之后，建起了以微波接力通信為主體的通信網(wǎng)，機(jī)電制自動電話交換系統(tǒng)也已實用。20世紀(jì)50年代開始建設(shè)長途自動撥號電話網(wǎng)，60年代開始使用衛(wèi)星通信。70年代光纖通信飛速發(fā)展，它是一種容量大，有廣闊前景的通信方式。80年代初以數(shù)字傳輸和數(shù)字交換為核心的電話綜合數(shù)字網(wǎng)逐漸發(fā)展起來，在數(shù)字網(wǎng)的基礎(chǔ)上又發(fā)展起綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，它把話音、數(shù)據(jù)和圖像等各種業(yè)務(wù)綜合進(jìn)行數(shù)字傳輸、交換和處理 。

中國水電站的通信是隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和通信技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，20世紀(jì)70年代以前主要是依靠電力線載波通信，另外還有一些明線載波以及音頻電纜和特高頻通信，交換機(jī)一般都是步進(jìn)制，縱橫制等機(jī)電式設(shè)備。80年代以來開始采用了數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、光纖通信和程控交換機(jī)等新技術(shù)設(shè)備，使通信的面貌發(fā)生了根本的變化，通信方式的多樣化提高了水電站通信的可靠性，今后的發(fā)展方向是綜合數(shù)字網(wǎng)，并將實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。2100433B

根據(jù)樣級水電站調(diào)度管理及各種信息傳輸?shù)男枰?，設(shè)有以梯級調(diào)度所為中心的調(diào)度管理通信設(shè)施，設(shè)置調(diào)度總機(jī)和行政管理交換機(jī)，其通信方式視具體情況采用載波通信、微波通信等 。

包括廠內(nèi)生產(chǎn)調(diào)度通信及行政管理通信 。廠內(nèi)生產(chǎn)調(diào)度通信是水電站安全運行指揮生產(chǎn)的必需工具。行政管理通信用于電站內(nèi)部各行政管理部門之間以及電站與所在地區(qū)各有關(guān)單位之間的相互通信聯(lián)系。廠內(nèi)通信采用的交換機(jī)有人工電話交換機(jī)、步進(jìn)制自動電話交換機(jī)、縱橫制自動電話交換機(jī)以及程控交換機(jī)。

(1）人工電話交換機(jī)。在電話通信的過程中，靠人工接收呼叫、控制接線、拆線等有關(guān)操作，完成通信交換。人工電話交換機(jī)按電源供給方式可分為磁石制和共電制兩種。其特點是設(shè)備簡單，制造容易，成本低，但接線速度慢，效率低，不能適用現(xiàn)代電站通信的要求。

(2)步進(jìn)制自動電話交換機(jī)。機(jī)鍵受用戶撥號直接控制，主要由預(yù)選器、選組器和終接器三種機(jī)鍵組成。電路比較簡單，但由于采用滑動接觸，觸點磨損大，雜音大，工作速度慢，維護(hù)工作量也大。

（3)縱橫制自動電話交換機(jī)。主要由縱橫接線器(接續(xù)元件)和繼電器(控制元件)組成。采用間接控制方式，用戶撥號先由記發(fā)器記存，再通過標(biāo)志器進(jìn)行接續(xù)。比步進(jìn)制選擇器觸點磨損小，接觸可靠，雜音小，其主要缺點是耗費貴重金屬較多，制造成本高。

（4)程控交換機(jī)。用電子計算機(jī)進(jìn)行程序控制的交換機(jī)。通過軟件和硬件相互配合完成對交換的控制。硬件包括交換網(wǎng)絡(luò)、控制設(shè)備、接口設(shè)備和輸入輸出設(shè)備。軟件是由各個程序構(gòu)成的，這些程序根據(jù)電話交換的內(nèi)部和外部要求來控制硬件，它在不改變原有硬件的前提下，就能改變或增強(qiáng)系統(tǒng)性能，如縮位撥號、轉(zhuǎn)移呼叫、熱線服務(wù)等。此外，還具有體積小、接續(xù)速度快、雜音小和維護(hù)管理方便等優(yōu)點。它不僅能為用戶提供良好的話音服務(wù)，而且可以提供多種非話音服務(wù)，便于向綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)方向發(fā)展。

它是水電站與電力調(diào)度主管部門之間的通信 。一般采用的有電力線載波、微波接力、衛(wèi)星或光纖等通信方式。

電力線載波通信 它是利用高壓輸電線路來傳輸高頻信號的一種通信方式。由電力線載波機(jī)、結(jié)合設(shè)備、高頻阻波器等部分組成。常用的有相-地和相-相兩種藕合方式。

(1)電力線載波機(jī)。由于電力線載波通信是以高壓輸電線路即電力線作為傳輸通道，所以和一般載波機(jī)有區(qū)別:①由于電力線路存在嚴(yán)重的工頻諧波于擾，故采用較高工作頻率，一般選在40~500kHz范圍內(nèi)。②電力線雜音電平較高，一般在-43~-21dB左右，需選用較高的發(fā)射功率，以保證通話的清晰度。③為提高設(shè)備利用率，故采用“復(fù)合使用”方式，同時傳遞電話、遠(yuǎn)動、高頗保護(hù)、傳真等信息。

(2)結(jié)合設(shè)備。包括棍合電容器、結(jié)合濾波器和高頻電纜，其作用是溝通電力線和電力載波機(jī)之間的高頻通路，并將電力線上工頻高電壓和大電流與通信設(shè)備隔開，以保證人身和設(shè)備的安全。①耦合電容器是將高頻信號引入載波機(jī)的耦合元件。除了采用一般耦合電容器外，也可利用電容式電壓互感器作為高頻耦合電容器。②結(jié)合濾波器與耦合電容器串聯(lián)后組成一個高通或帶通濾波器，它可以有效地傳輸高頻信號，抑制通帶外的干擾，并使電力線和高頗電纜的阻杭相匹配(一般高頻電纜阻抗為75~100Ω，電力線阻杭為200~400Ω)，③高頻電纜是結(jié)合濾波器與載波機(jī)間的連接線。

(3)高頻阻波器。它由強(qiáng)流線圈和調(diào)諧元件，保護(hù)元件等部分組成，裝在開設(shè)載波通道的輸電線路上，串接在開關(guān)站的線路側(cè)或支線的分支點上，因為它對工頻電流阻抗較小，對高頻電流呈現(xiàn)較大阻抗，容易通過電力電流，并阻止高頻信號電流進(jìn)入開關(guān)站或分支線，減小通道衰耗。

微波接力通信 利用波長為1 m ~1 mm(相應(yīng)頒率為300MHz~300GHz)的微波波段的無線電波傳遞信息的一種無線通信方式。微波在自由空間像光波一祥沿視線傳播，它不被大氣層和電離層反射，但由于地球曲率的限制，若在地面進(jìn)行微波通信就必須把天線架設(shè)到一定的高度，使發(fā)射天線與接收天線的波束中心連線不受地面的阻擋，天線能夠“互視"，互視的距離受天線實際架高的限制，為使通信距離超越“互視”距離，在適當(dāng)?shù)摹盎ヒ暋本嚯x上設(shè)立中繼站。同時無線電波在空間傳播過程中，能量要受到損耗，頻率越高距離越遠(yuǎn)，衰減越大。因此實現(xiàn)兩地間遠(yuǎn)距離微波通信，中間必須設(shè)置微波中繼站。微波中繼站把接收到的信號放大，再轉(zhuǎn)發(fā)到下一個中繼站。一般每隔50 km左右必須建立一個微波中繼站，其數(shù)目依通信距離而定。用這種方式可把微波信號最終傳輸?shù)綆装僦翈浊Ч镆赃h(yuǎn)的目的地。微波通信具有通信頻帶寬、傳輸容量大(一條微波電路可開通話路由幾十到幾千路)和傳輸質(zhì)量高的顯著特點，因此不少國家把微波接力通信作為主要通信手段。微波接力通信系統(tǒng)由一系列微波站組成，各站按照功能不同通常劃分為終端站、中繼站、主站、樞紐站等幾種站型，每站設(shè)置的基本單元有天線塔、天線、饋線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、監(jiān)控設(shè)備和供電設(shè)備等。終端站所傳信號在基帶上可與模擬頻分多路終端設(shè)備或與數(shù)字時分多路終端設(shè)備相連接，前者稱為模擬微波接力通信系統(tǒng)，后者稱為數(shù)字微波接力通信系統(tǒng)。由于數(shù)字微波接力通信系統(tǒng)具有便于加密和傳輸質(zhì)量好等優(yōu)點，因此日益得到推廣應(yīng)用。

衛(wèi)星通信 利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號（使用頻率較多的是4GHz和6GHz)，在兩個或多個地球站之間進(jìn)行的通信?，F(xiàn)代實用通信衛(wèi)星主要使用地球靜止衛(wèi)星，它的理論軌道是與地球自轉(zhuǎn)同步的軌道，衛(wèi)星定于赤道上空35786 km高處，衛(wèi)星運行周期為一個恒星日即23h56min0.4s，從地面看去，恰似停在空中靜止不動。三顆地球靜止衛(wèi)星組成系統(tǒng)，就可實現(xiàn)全球大部分地區(qū)的通信。與地面通信相比，衛(wèi)星通信具有更好的廣播性，可以在衛(wèi)星天線波束覆蓋的大面積范圍內(nèi)，根據(jù)需要建立通信網(wǎng)，不受地形地貌的限制，具有多地址功能。衛(wèi)星通信是一種傳輸質(zhì)量好、接續(xù)靈活和價廉的通信方式。它能在大面積范圍內(nèi)提供電話、電報、電視、數(shù)據(jù)、傳真等通信服務(wù)，既適于固定通信，又適于移動通信，既是國際通信的主要手段，又可以成為國內(nèi)通信的主要手段，衛(wèi)星通信主要由空中的通信衛(wèi)星和地面的地球站以及與此二者聯(lián)系的測控跟蹤系統(tǒng)等組成。

（1）通信衛(wèi)星。由下列各分系統(tǒng)組成:①轉(zhuǎn)發(fā)器分系統(tǒng)及其附屬天線分系統(tǒng)，接收來自地球站的電波，將其放大、變頻后再向地球站發(fā)射。②遙側(cè)指令分系統(tǒng)，測量衛(wèi)星內(nèi)部各種設(shè)備的性能。③控制分系統(tǒng)，控制衛(wèi)星姿態(tài)和軌道參數(shù)等。④電源分系統(tǒng)(包括太陽能電池)，供給以上各種設(shè)備所需的電能。

(2)地球站。由下列各分系統(tǒng)組成:①天線饋源和跟蹤系統(tǒng)，保證地球站天線始終指向處于慢漂狀態(tài)的衛(wèi)星。②發(fā)射系統(tǒng)，把已調(diào)制信號放大到一定電平，以保證地球站具有一定的全向有效輻射功率。③接收系統(tǒng)，保證接收信號達(dá)到一定的信噪比并放大到解調(diào)需要的電平。④調(diào)制解調(diào)和多址聯(lián)接系統(tǒng)，把傳輸?shù)幕鶐盘栕優(yōu)榕c接收機(jī)和發(fā)射機(jī)接口的中頻信號，并保證各地球站按一定的多址聯(lián)接方式通過衛(wèi)星建立通信網(wǎng)。此外還配備有終端接口設(shè)備、監(jiān)測控制臺、電源系統(tǒng)等。

光纖通信。通過光導(dǎo)纖維傳輸信息的通信方式。主要由光發(fā)送機(jī)，光接收機(jī)及光纖(光纜)、連接器、耦合器等組成。光發(fā)送機(jī)包括光發(fā)信電路、激勵電路和光源。光接收機(jī)包括光檢測器、均衡放大器和收信電路等。發(fā)信端將所需傳輸?shù)男盘柤拥桨l(fā)送機(jī)的輸入端，經(jīng)處理的電信號控制發(fā)送機(jī)中的光源，將電信號變換成光信號，從而實現(xiàn)信號的電-光轉(zhuǎn)換。光信號經(jīng)連接器耦合至光纖，并由光纖傳輸至接收端，在接收端光信號經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)換成電信號，從面實現(xiàn)信號的光-電轉(zhuǎn)換。再將電信號放大、處理，并通過解調(diào)電路恢復(fù)成原來的電信號。光纖通信是現(xiàn)代信息傳輸?shù)闹匾绞街?，具有頻帶寬、通信容量大、衰耗低、重量輕、耐腐蝕、杭電磁干擾、不怕雷擊、保密性好、誤碼率低等優(yōu)點而得到迅速發(fā)展。

水電站通信是指利用信道傳遞水電站運行、管理信息的技術(shù)。旨在建立從信號的產(chǎn)生、變換、處理、傳輸、交換和接收等全過程的通信系統(tǒng)，主要傳遞電力調(diào)度、繼電保護(hù)，遠(yuǎn)動、計算機(jī)、水情測報等系統(tǒng)的信息。迅速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地傳遞上述各種信息，是電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運行和提供優(yōu)質(zhì)電能的重要技術(shù)手段。它是實現(xiàn)電站及電網(wǎng)調(diào)度自動化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ) 。

水電站通信主要分電力系統(tǒng)調(diào)度通信、廠內(nèi)通信以及梯級水電站通信。

內(nèi) 容 提 要

本手冊是在總結(jié)我國二十多年來水電站通信設(shè)計、安裝、運行經(jīng)

驗的基礎(chǔ)上編寫的。主要內(nèi)容包括：水電站的行政通信，生產(chǎn)調(diào)度通

信，有線通信線路及明線載波通路設(shè)計，電力線載波通信和遠(yuǎn)動通

道，微波中繼通信和對流層散射通信，通信電源，廠內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，機(jī)

房布置，測試設(shè)備的選擇和配置等。

本手冊主要供從事水電站通信設(shè)計的技術(shù)人員使用，也可供水電

站通信安裝、運行人員參考。

目錄

前言

習(xí)用非法定計量單位與法定計量單位的換算關(guān)系表

第一章 水電站的通信

第一節(jié) 單個水電站的通信

第二節(jié) 梯級水電站的通信

第三節(jié) 電話交換機(jī)和生產(chǎn)調(diào)度總機(jī)。

第二章 電力線載波通信和遠(yuǎn)動通道

第一節(jié) 電力線載波通信設(shè)計

第二節(jié) 遠(yuǎn)動通道

第三節(jié) 幾種常用的國產(chǎn)電力線載波機(jī)

第四節(jié) 電力線載波通信的結(jié)合設(shè)備

第三章 微波通信和對流層散射通信的電路設(shè)計

第一節(jié) 微波中繼通信電路 設(shè)計

第二節(jié) 對流層散射通信電路設(shè)計

第三節(jié) 部分微波中繼通信設(shè)備簡介

第四章 通信電源

第一節(jié) 通信電源的選擇

第二節(jié) 直供式整流器供電方式

第三節(jié) 蓄電池供電方式

第四節(jié) 通信備用電源

第五節(jié) 配電裝置

第五章 有線通信線路及明線載波通路的設(shè)計

第一節(jié) 廠區(qū)通信網(wǎng)設(shè)計

第二節(jié) 明線載波通信設(shè)計

第三節(jié) 通信線路

第四節(jié) 主要設(shè)備器材

第六章 廠內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

第一節(jié) 綜合通信網(wǎng)絡(luò)

第二節(jié) 室內(nèi)配線

第三節(jié) 用戶設(shè)備的安裝

第四節(jié) 配線設(shè)備

第五節(jié) 接地

第六節(jié) 通信電纜和電線

第七章 水電站通信設(shè)備的機(jī)房布置

第八章 水電站通信測試設(shè)備的選擇和配置

第一節(jié) 測試設(shè)備的選擇和配置

第二節(jié) 常用儀器儀表的主要技術(shù)性能

附錄

附錄一 圖形、文字符號及電纜代號

附錄二 主要通信設(shè)備的價格估算

附錄三 通信常用電器元件

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