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新疆电力线载波通信的思考

北极星电力网技术频道    作者:3   2007/12/21 15:27:47   

 关键词:  电力线 电力线载波

摘要:新疆地区的电力载波通信是新疆电力系统的一种基本的通信方式,它可以通过电力线传送话音、远动和继电保护与指令。由于电力载波具有依靠现行的电力线传递调度指令,不需专门架设线路,且线路、杆路牢固可靠,投资省等特点,因而在新疆电力系统中得到广泛的应用。
关键词:通信载波数字载波机
1引言到2005年底,我国电力通信网的骨干网和局间中继线路已普遍使用光缆,光纤进入电力接入网领域将成为必然的趋势。但由于种种原因,光纤化进程尚需相当一段时间。根据国内外专家预测,至少到2015年光纤化才会开始普及。在相当长一段时间内,西北某些地区的电力调度仍将采用电力线载波通信为主要手段。2分析和思考  电力系统对信息采集和传输效果的要求越来越高,电力网络数字化、综合化对通信方式和设备的要求也在不断提高。电力线载波通信系统作为电力系统专用通信网中较广泛使用的传统通信方式,曾经在电力系统通信中占主导地位。在新疆地区,电力系统110kV以下变电所(包括110kV变电所的调度通信)基本以这种通信方式为主,以市话通信为备用通信方式。但近十年来,由于微波、光纤、卫星等通信手段的发展,而传统电力线载波机因技术水平限制,远不能满足现代电力系统通信要求。在新疆电力通信市场上,我们可以看到各制造商在新产品开发方面,均不同程度地引入了当前通信领域中的一些新技术、新工艺,从而使这一传统的模拟通信系统从结构、性能…等方面均有很大的改良。然而各制造商的设计能力、制造水平参差不齐,导致产品的技术含量、可靠性、可维性…等有很大的差异。加之各制造商对其产品不同重点的推荐,给最终用户在正确地选择和使用上带来了一些困扰。因此,在经过一年多的思考和总结中,感觉能对目前新疆电力线载波通信的方式和产品较系统分类、评价是十分有意义的,对今后正确选择和使用通信设备也是很有帮助和有必要的。  一、目前新疆电力载波的种类:根据音频部分是否采用复接技术和信道部分所采用的调制方式,可将电力线载波机分成模拟电力线载波机、数字式(数字化)电力线载波机。我区的模拟电力线载波机主要以ZDD系列和ZJ系列为主;数字式(数字化)电力线载波机主要以ESB系列为主。  二、现将这两种新疆电力线载波通信的方式和产品进行比较、分析。为了简单和可比性,以下叙述均指带宽为4HKz的载波机。  1.ZDD系列和ZJ系列模拟电力线载波机的主要特点:①音频部分主要采用频分技术②信道部分采用SSB调制,即单边带调幅模拟调制方式[1]③利用频分技术可提供一路话音和一路数据,即一路窄带话音(0.3-2.0KHz)、一路低速数据(速率≤600bps);  2.数字式(数字化)电力线载波机的主要特点:①音频部分采用TDM加TCM(时分复接、网格编码)或DSP等数字技术,即音频部分采用多路数字复接器②信道部分采用SSB调制,即单边带调幅模拟调制方式③可提供多路语音和多路异步数据(理论上,但实际达不到)。  3.模拟和数字化(数字式)电力线载波机的性能对比:模拟载波机数字化电力线载波机系统容量1话1数(最多1话3数)6路(数据话路灵活配置)频谱利用率低高(理论上,实际达不到)数据速率≤1200bps0.3~19.2kbps可设置网管不具备简单功能具备简单功能中继方式音转,存在噪声累积部份再生中继,具备D/I功能对信道的要求对信道的要求较低,
等同于模拟通信系统
对信道的要求非常严格
最大的带宽
高S/Nl
平坦的振幅传输特性
线性相位特性线路环境适应能力好较差数据传输可靠性不易中断线路情况变差时易中断通话质量较好好数据传输误码率高误码率较低  通过以上的比较和分析,不难看出,模拟载波机在原有4KHz带宽内不能满足传输高速多路自动化数据信号和多路电话,而数字化电力线载波机虽然采用多路数字复接技术,但是信道部分仍采用SSB调制,即单边带调幅模拟调制方式,导致其对信道的要求非常严格即最大的带宽、高S/Nl、平坦的振幅传输特性、线性相位特性,后果是线路适应能力较差数据传输随线路环境情况变差时易中断。三新疆电力系统通信市场的产品  由于模拟载波机的使用局限性,我们在新疆电力系统通信市场可以看到不少新产品。这些产品在设计中大量使用了DSP、FPGA、CPLD等数字信号处理技术,有些还引入了OPQSK等数字调制技术,尽量采用软件代替硬件的措施,在制造过程中采用表面贴装器件及SMT贴装工艺。由于各制造商研制水平能力的差异,所提供给用户的产品在技术含量上的差距呈现日渐扩大的趋势,这一现象,不仅各制造商应充分认识和关注,而且用户也应引起重视。1.目前较先进的产品:①采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)硬件平台,高频信道部分采用全数字一次调制/解调技术,由软件完成自动增益控制AGC、自适应数字均衡等功能。由于采用了a.数字技术一次调制/解调b.高速模/数、数/模转换c.自适应数字均衡d.数字检错、纠错编码e.高精度数控振荡器f.多级数字滤波器因而这种载波机最突出的优点是抗干扰能力特别强和全自动免调整、免维护。2.其他产品①信道部分采用多级滤波搬移法或相移法完成SSB-SC调制和解调。②采用DSP或FPGA硬件平台分别完成:a.AGC功能b.FDMc.自适应均衡d.E/M信令系统③具备SNMP的一些功能3.面临淘汰产品①信道部分采用多级滤波搬移法或相移法完成SSB调制和解调[2]。②AGC功能:由导频提取机械滤波器,全硬件或MCU完成。③FDM复用:分别采用以下方式完成:a.开关电容滤波器b.RC无源滤波器c.LC滤波器④E/M信令系统a.采用机械滤波或LC/FSK振荡器产生M信令。b.采用FSK/ASIC(如XR2211)接收E信令。⑤一般不具备均衡功能。⑥不具备SNMP功能。  在新疆电力系统通信市场出现的全数字电力线载波机的主要特点是:多路数字复接技术和信道部分采用OPQSK数字调相等高效数字调制技术[3]。OPQSK这种新数字调制技术是在高频信道部分采用数字一次调制/解调技术。从该产品的工程投标厂商所提供的成功应用先例上看:其系统容量为6路(数据话路灵活配置);数据数率0.3~19.2kbps可设置;网管功能完善;由于信道采用全数字调制,数字解调对传输信号有再生功能,可以对信号损伤有所修复,并对线路采用了自动数字均衡技术,所以信道的要求低,通话质量良好;数据误码率较低这些优点能够满足现代新疆电力系统未来通信发展的要求。3结论  在选择使用电力线载波设备时应根据我们新疆电力系统通信的具体情况来综合考虑。  1.对众多品牌、型号的产品,进行正确的分类和分级。  2.根据需要的传输容量,信号种类,确立使用何类产品。即使用模拟还是数字化(式)电力线载波设备。  3.根据线路情况、线路长短、电压等级来确立使用何级产品。电压等级高、线路长、线路情况不理想,应选择高等级产品。  4.根据环境情况选择使用产品的等级。对于雨、雾、覆冰等多发地区,应选择高等级的产品。  5.根据具体的投资情况尽可能地选用高等级的产品。一般情况,一级产品售价较高,二级、三级产品差别较小。  6.根据通信需求的发展情况选择产品。若今后需要升级或扩容,应选择等级高的产品。  7.在条件允许的情况下,应尽可能使用高等级产品。因其具有良好的升级能力和较长的使用期限。  总之,对新疆电力系统的载波通信设备进行科学、全面地分析是困难的,限于水平和经验,希望工作在新疆电力系统通信岗位上的同志们积极提出批评和建议,共同为提高我区电力通信的技术和质量而努力。

来源:巩绪礼
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