实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。以基本的点对点通信为例,通信系统的组成(通常也称为一般模型)如图1-1所示。
图1-1 通信系统的一般模型
图1-1中,信源(信息源,也称发送端)的作用是把待传输的消息转换成原始电信号,如电话系统中电话机可看成是信源。信源输出的信号称为基带信号。所谓基带信号是指没有经过调制(进行频谱搬移和变换)的原始电信号,其特点是信号频谱从零频附近开始,具有低通形式。根据原始电信号的特征,基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号,相应地,信源也分为数字信源和模拟信源。
发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来,即将信源产生的原始电信号(基带信号)变换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的,在需要频谱搬移的场合,调制是最常见的变换方式。对传输数字信号来说,发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。
信道是指信号传输的通道,可以是有线的,也可以是无线的,甚至还可以包含某些设备。图1-1中的噪声源是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其他各处噪声的集合。
在接收端,接收设备的功能与发送设备相反,即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。
信宿(受信者,也称收终端)的作用是将复原的原始电信号转换成相应的消息,如电话机将对方传来的电信号还原成了声音。
图1-2表示出电力通信系统中常用设备的连接情况。音频配线架可实现音频信号的连接;脉冲编码调制(PCM)设备的主要功能是将音频信号汇接成2M信号或将2M信号解复用成音频信号;数字配线架可实现2M信号的连接;光端机的主要功能是将2M信号或以太网信号汇接成光信号或将光信号解复用成2M信号或以太网信号;光纤配架线可实现光信号的连接。远动、继电保护等设备可以分别提供64K、2M、以太网(RJ45)或光接口。
通信的目的是传递消息,按照不同的分法,通信可分成许多类别,常用的分类方法如下:
(1)按通信业务分,通信系统有话务通信和非话务通信。电话业务在电信领域中一直占主导地位,它属于人与人之间的通信。近年来,非话务通信发展迅速,非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、数据库检索、电子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视图文及会议电视、图像通信等。由于话务通信最为发达,因而其他通信常常借助于公共的话务通信系统进行。
图1-2 电力通信系统常用设备连接情况
未来的综合业务数字通信网中各种用途的消息都能在一个统一的通信网中传输。此外,还有遥测、遥控、遥信和遥调等控制通信业务。
(2)按信号特征分,按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号,相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
(3)按工作波段分,可分为长波通信、中波通信、短波通信、远红外线通信等。
(4)按调制方式分,可将通信系统分为基带传输和频带(调制)传输。基带传输是将未经调制的信号直接传送,如音频市内电话。频带传输是对各种信号调制后传输的总称。
(5)按传输媒质分,可分为有线通信系统和无线通信系统两大类。有线通信是用导线(如架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等)作为传输媒质完成通信的,如市内电话、有线电视、海底电缆通信等。无线通信则依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的,如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。
电力通信系统是电力系统专用业务通信服务网,是建立在电网之上组成电力系统的另一个实体网络,主要构架是:骨干通信网覆盖所有区域的电网,终端通信接入网管理局域的小部分电网,并接入到骨干通信网中。其中,国家电网有限公司(以下简称国家电网公司)通信骨干网的网络层次结构又分为四级,终端通信接入网分为两级,如图1-3所示。
(1)骨干通信网由跨区、区域、省、地市(含区县)共 4 级通信网络组成,涵盖35kV及以上电网厂站及电网系统内各类生产办公场所。
图1-3 国家电网公司电力通信网络层次架构图
目前,我国电力企业智能电网能够实现电力的远距离以及大容量输送,能够保证输电网络在进行电力输送时减少电力消耗,同时,由于智能电网实际建设和运行中,采用可再生能源,能够对输电网络整个跨区域输电过程实现优化配置。除此之外,智能电网中的输电网络通过电力通信技术,有效反馈整个输电网络实际输送能力以及具体监控状态等,对有效监控整个输电网络基础终端、实际运行状况以及线路状态非常有利,同时能依据自动收集获得的监控信息实现统一分析和统一处理,电力企业可以依据分析以及处理结果准确判断部分区域以后的具体用电需求,因此,电力通信技术对电力企业智能输电网络有着非常重要的意义。
(2)终端通信接入网由10kV通信接入网和0.4kV通信接入网两部分组成,分别涵盖10kV (含6kV、20kV)和 0.4kV电网。10kV通信接入网包括变电站 10kV (6kV、20kV)出线至配电网开关站、配电室、环网单元、柱上开关、配电变压器、分布式电源站点、电动汽车充换电站的通信网络。0.4kV通信接入网由用电信息采集终端、室内用电交互终端、电动汽车充电桩等通信站点组成。
终端通信接入网处于非常重要的地位,对于传统铜缆时代来说,通信市话网中的使用者接入网所花资金成本占总投资的30%~45%。传统电力系统最主要的工作就是处理通信中存在的变电、输电、发电等问题,由于用户面比较狭窄,因此接入问题不是很显著。可是在用户电力要求和城市电网改造越来越频繁的今天,用户通信问题需要得到有效的解决。