电力通信系统

远动

1. 远动的基本概念

由于电能生产的特点，能源中心和负荷中心一般相距甚远，配电系统分布在很广的地域，发电厂、变电所、电力控制中心和用户之间的距离近则几十公里，远则几百公里甚至数千公里，要管理和监控分布甚广的众多厂、所、站和设备、元器件的运行工况，已不能用通常的机械联系或电联系来传递控制信息或反馈的数据，必须借助于一种技术手段，这就是远动技术。

远动（Telecontrol）：就是利用远程通信技术，对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节等各种功能。对应四遥：

• 远程测量（Telemetering）——遥测（YC）：运用通信技术传输模拟变量的值，即电压、电流、功率等连续变化模拟量的上传。
• 远程信号（Telesignal）—— 遥信（YX）：对状态信息的远程监视，即开关位置、报警信号等离散变化数字量的上传。
• 远程切换（Teleswitching）——遥控（YK）：对具有两个确定状态的运行设备所进行的远程操作，即数字量输出，如控制断路器的开合。
• 远程整定（Teleadjusting）——遥调（YT）：对具有不少于两个设定值的运行设备进行远程操作，即模拟量的输出，如调整发电机机端电压。

---

典型的数据通信系统：由数据终端设备，数据传输设备，数据传输信道组成。常见的数据终端设备有FTU，TTu，DTU，RTU，站控终端，抄表终端等。常见的数据传输设备（DCE）有调制解调器（Modem）、复接分接器、数传电台、载波机和光端机等。复接分接器包括复接器和分接器，复接器是在发送端将两个或两个以上的数字信号按时分复用的原理合并为一个数字信号的设备；分接器是在接收端将一个合路的数字信号分解成若干个数字信号的设备；复接分接器的作用是将一个高速的数据传输信道转换成多个较低速的数据传输信道。

---

2. 常见通信方式

2.1 配电先载波通信

• 概念
  配电线载波通信是以与要传输的信息路径相同的配电线路为传输媒介，通过结合滤波设备，将要传输的数据等低频低电压信号转变为能在高压线路上传输的高压高频信号，在线路上传输并在接收端将信号还原的一种通信方式。
• 特点
  配电线是为输送50Hz强电设计的，线路衰减小，机械强度高，传输可靠。

• 独特的耦合设备
• 信道的时变性
• 信道频率选择的特殊性
• 线路存在强大的电磁干扰
• 通道建设投资相对较低
• 组网灵活，实时性强

• 组成原理

• 相—地耦合方式
• 相—相耦合方式

image.png

• 高频阻波器串联在线路两端，它是由电感线圈和可变电容组成一个对高频信号的并联谐振电路，因此对高频电流呈现最大的阻抗，从而将高频信号限制在本线路的范围内，用以防止高频载波信号向不需要的方向传输。由于电感线圈电感值很小，一般为0.1～2mH，对50Hz的工频电流呈现阻抗很小（约0.04Ω），所以工频电流可以在输电线路上顺利通过
• 高压耦合电容器的作用是将载波设备与馈线上的高电压、操作过电压及雷电过电压隔开，以防止高电压进入通信设备，确保人身设备安全，同时将低压的高频收发信机信号耦合到高压线路上。耦合电容器的电容量很小，一般为3000～10000pF，对工频电流呈现很大的阻抗，使工频高电压几乎全部降落在耦合电容上
• 结合滤波器是一个可调节的空心变压器，在其连接至高频电缆的一侧串接有电容器。结合滤波器与耦合电容器共同组成对高频信号的串联谐振回路，对高频信号呈现最小的阻抗，让高频电流顺利通过。高频电缆侧线圈的电感与电容也组成高频串联谐振回路。此外，结合滤波器在线路一侧的输入阻抗与输电线路的波阻抗匹配（约400Ω），而在高频电缆侧的输入阻抗与高频电缆的波阻抗（约100Ω）相匹配，这样就可以避免高频信号的电磁波在传送过程中产生反射，因而减小高频能量的附加损耗，提高传输效率。
• 高频电缆用来连接高频收发信机与结合滤波器。高频电缆采用同轴电缆，它具有高频损耗小，抗干扰能力强等优点。由于载波机的型号不同，高频电缆可以是不平衡电缆或平衡电缆，电缆的阻抗一般为75Ω（不平衡）和150Ω（平衡）
• 放电间隙用以防止过电压对收0 发信机的损坏
• 载波机是电力线载波通信系统的主要组成部分，其作用是接收和发送高频信号，可分为高频收、发信机。高频发信机包含高频振荡器、调制器、放大部分和接口部分。高频振荡器就是产生一个频率和振幅均稳定的高频信号，以便于进行调制。对于输电线载波通信，载波频率一般为10～300kHz，传输速率可达1200bit/s，传输距离可以大于100km或更远；对于高、中压配电线载波通信，载波频率一般为5～40kHz，传输速率可达50～300bit/s，主要用作配电网SCADA的信息传输；对于低压配电线载波通信（又称入户线载波），载波频率一般为50～150kHz，应用于380V/220V网络，用于自动抄表信息传输。调制器就是完成我们前面所讲过的调制任务；放大器是将调制器输出的高频信号放大，以获得所需要的输出功率。接口部分通常由滤波器与衰耗器组成，滤波器主要是滤掉非工作频率信号，衰耗器是为了某种需要而降低对侧送来的高频信号幅值。收信机主要包含收信滤波器、放大部分和解调器。收信滤波器是为了滤掉干扰信号，使工作频率信号顺利通过，经放大后将高频信号进行解调，即还原成原信号。

2.2 光纤通信

2.3 脉动控制

2.4 工频控制

2.5 电话专线

2.6 现场总线

2.7 RS485串行总线

2.8 无线扩频

2.9 甚高频通信

2.10 特高频通信

2.11 微波通信

2.12 卫星通信

2.13 调幅广播

2.14 调频辅助通信业务