电力系统通信(卷名：电工)
power system communication
为满足电力系统建设、调度指挥、传送实时运行状况和生产管理信息等要求而实施信息交换。由于电力系统必须保证安全、经济运行，而运行状况又取决于发电、输电、变电、配电及用户等各环节的多种因素的随机变化，因此必须有高度可靠的专用通信网络及时沟通上下各方面的实时信息，才能保证调度人员准确地指挥电力系统正常运行和迅速处理紧急事故的操作。单靠租用邮电公用通信网的电路，对一些国家或地区不仅在通信终端的网点布局方面难以满足需要，而且在通道的可靠性方面更难以保证。因此凡具有一定规模的电力系统，为了保证安全运行，常建设专用的通信系统。
简史 早期，规模不大的电力系统为调度指挥和事故处理，常采用电力线载波通信、架空明线或电缆通信等方式，形成自备的指挥电话系统。随着工业不断发展，发电厂、变电所及用户逐年增加，小的、分散的电力系统迅速联网成为较大的电力系统以保证供电的安全可靠。这时，单靠电话指挥，已满足不了电力系统安全运行的要求，到20世纪50～60年代，电力系统多采用远动（见电力系统远动）设施，使调度员能更加及时地了解电力系统运行情况，实施正确指挥。远动信息的传送增加了对通信信道容量、质量和可靠性要求。于是开始采用微波、特高频、同轴电缆多路载波等多种通信方式，配合原有的电力线载波及架空明线组成电力系统专用通信网。60年代中期以来，如数字化通信、微波通信、卫星通信、光纤通信、程控交换机等均在电力系统通信网的建设中不断采用，日益发挥重要作用，成为电力系统安全运行和现代化管理必不可少的组成部分。
业务内容 现代化大电力系统对于通信系统的业务服务要求是多方面的。就大的方面来说可以分为以下五大类。
①电网运行操作指挥与控制：主要服务于电力系统调度自动化。这类业务要求通信通道有极高的可靠性和可用性，即一年365天每天24小时的不间断服务。
②检修通信：电力系统设备定期检修或事故抢修时的通信。其特点是通信点不固定（如输电线检修）、通信时间随机发生（如事故抢修）。因此移动通信与地线载波通信是最合乎需要的通信方式。
③管理通信：为电力企业行政、经济计划、生产技术、物质供应、电费管理、财务、情报等现代化管理的一切业务服务的通信。除传统的行政电话交换网外，计算机网络已日益成为电力通信网的重要组成部分。其业务特点类似于公用网，即每周每日在工作时间内，有高峰业务量和低谷业务量的差别。
④基本建设通信：电力系统基本建设工地内部以及他们与上级指挥部门之间的通信。其业务特点是多种综合业务并重和流动性强。
⑤继电保护通道：为发电厂和电力网络配备的高频保护（见载波保护）和远方跳闸、远方切机所提供的信号通道。这些通道应具有极高的可靠性和稳定性，以保证电力系统安全运行。
上述各种服务业务中所需要的通道，大多数由电力系统专用通信网提供；在某些地区，当专用网不可能提供通道时，则必须租用公用网的通道以满足要求。
通信方式 除传统的电力线载波通信外，微波通信、光纤通信是电力系统通信的重要通信方式。
微波通信 频率范围自300兆赫至 30吉赫的无线通信。微波遇障碍物衍射传播时其空间衰耗急骤增加，因此适用于点对点通信，通常的传播站距小于50公里。更长的距离需要设中继站。中国规定，电力系统微波通信可以使用的频段是450兆赫，1.5吉赫，2吉赫，8吉赫，12吉赫。
微波通信有如下优点：①高度可靠性。微波通信系统可采用迂回路径（环路系统结构）和空间或频率分集，以及系统设备热备用等技术措施，提供极高的系统可靠性。②大容量。由于可利用的频带宽度较大，允许建立大容量的话音通道。③相对较强的抗干扰能力。微波系统极少受电力系统事故扰动或人为操作干扰。④受大气条件的影响小。7吉赫及以下的频段，基本上不受雨雪天气的影响。大于50公里的站段，由于多径反射、大气波导和天线去耦合等因素的影响，存在电波衰减现象。可以采取分集接收或增加中继站的措施解决。由于以上优点，微波通信已成为电力系统的干线通信方式。
按微波设备制式可分为模拟微波通信和数字微波通信两大类。模拟微波通信指多路话音信号以其原有模拟信号形式，用一系列的载波信号调制后，按频分复接方法组成多路群信号，然后调制到微波频段发送，接收端按相反过程还原。数字微波通信指多路话音模拟信号经定时采样、编码（即模数变换），然后以时分复接方法组成多路数字信号码串，再经微波信号调制发送，接收端按上述反过程还原。模拟微波通信的优点是每路占用的带宽较小，主要缺点是每经过一个调制段噪声电平逐段累加。数字微波通信的主要优点是噪声不积累，故信噪比不随线路距离降低，主要缺点是每路占用的带宽太大。
中国电力系统专用网中两种微波体制均有采用。但在技术政策上优先采用数字微波，以便更可靠地提供电话、数据、远方控制以及远方保护，为调度自动化的需要，打好通道的基础。
光纤通信 将电信号调制于光波上，以光缆作为调制光的传导介质所实现的通信。其原理是用模拟或数字化的电信号调制发光二极管或激光二极管，从而产生一定波长的被调制光信号并耦合到光缆的一端，在另一端利用光敏检测器将被调制的光还原成原来的电信号。
最早，光纤通信采用的光波波长为800～900纳米，称为第一窗口。以后发现在波长为1200～1300纳米和1500～1600纳米两段中，光的传输衰耗低，色散小，因此被普遍采用，分别称为第二窗口和第三窗口。
光纤因材料和加工工艺不同，分多模和单模两种。多模光纤易于加工，成本低，所用的光电转换器件均较便宜；缺点是带宽有限，每公里衰耗较大，一般中继段为30～35公里。单模光纤可以在很宽的带宽下具有很小的衰耗。通常可在500兆赫带宽下提供50 公里以上的中继段。这个指标还在不断的提高。
光纤的直径只有125微米左右，一般由4～8根光纤组成光缆。每对光纤提供一条双向光通道，多余的光纤可作为备用芯。为了增加通信容量也可采用波长分复用方法，在一对光纤上同时用两种波长窗口开通两套多路通信系统。
电力系统采用光纤通信，除公用电信网架设光缆的一般方法外，利用输电线路的固有架构和路由，可采用下列三种方法架设。
①将光缆直接复合加工在架空地线内，外层以铝包钢或铝合金混绞线作为光缆的护套，又作为避雷线。这种特制的导线称为复合光缆地线。英文缩写为OPGW，其结构断面如图所示。
②将光缆与架空地线平行放置，用镀锌钢丝或特制夹具将它们固定在一起。
③将光缆以一定节距缠绕在输电线架空地线上。
复合于输电线的光纤通信具有以下4个特点。
①高可靠性：由于输电线强度很高，而光纤本身又具有极好的绝缘性和抗电磁干扰性，因此这种通信方式有极高的可靠性和稳定性，是其他通信方式无法比拟的。
②高通信容量：可以开设大容量、长距离数字化通信干线，中继段比同轴电缆长，中继器耗电少，且不受频率资源的限制。
③高度通信安全性：由于光纤不存在受雷电波感应或电网事故时变电所地电位升高造成的过电压传播，因此对终端设备和人身可保证绝对安全。
④投资省，建设速度快：设计与建设复合光纤通信系统，是随输电线路本体一起完成的，投运速度快，并可降低综合投资。
以上特点是电力系统采用复合光纤通信所特有的。其经济效益十分明显。自从80年代以来愈来愈被各国电力系统重视和采用。展望未来，它将成为电力系统很有发展前途的一种通信方式。