水電站通信

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。旨在建立從信號的產生、變換、處理、傳輸、交換和接收等全過程的通信系統，主要傳遞電力調度、繼電保護，遠動、計算機、水情測報等系統的信息。

基本介紹

• 中文名：水電站通信
• 外文名：communication of hydropower station 
• 類型：通信
• 釋義：傳遞水電站運行、管理信息的技術
• 學科：水利水電
• 學科：工程技術

簡介

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。旨在建立從信號的產生、變換、處理、傳輸、交換和接收等全過程的通信系統，主要傳遞電力調度、繼電保護，遠動、計算機、水情測報等系統的信息。迅速、準確、穩定地傳遞上述各種信息，是電力系統安全、經濟運行和提供優質電能的重要技術手段。它是實現電站及電網調度自動化和管理現代化的基礎。

水電站通信主要分電力系統調度通信、廠內通信以及梯級水電站通信。

電力系統調度通信

它是水電站與電力調度主管部門之間的通信。一般採用的有電力線載波、微波接力、衛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、結合設備、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。由於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，所以和一般載波機有區別:①由於電力線路存在嚴重的工頻諧波於擾，故採用較高工作頻率，一般選在40~500kHz範圍內。②電力線雜音電平較高，一般在-43~-21dB左右，需選用較高的發射功率，以保證通話的清晰度。③為提高設備利用率，故採用“複合使用”方式，同時傳遞電話、遠動、高頗保護、傳真等信息。

(2)結合設備。包括棍合電容器、結合濾波器和高頻電纜，其作用是溝通電力線和電力載波機之間的高頻通路，並將電力線上工頻高電壓和大電流與通信設備隔開，以保證人身和設備的安全。①耦合電容器是將高頻信號引入載波機的耦合元件。除了採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結合濾波器與耦合電容器串聯後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，並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高頻電纜是結合濾波器與載波機間的連線線。

(3)高頻阻波器。它由強流線圈和調諧元件，保護元件等部分組成，裝在開設載波通道的輸電線路上，串接在開關站的線路側或支線的分支點上，因為它對工頻電流阻抗較小，對高頻電流呈現較大阻抗，容易通過電力電流，並阻止高頻信號電流進入開關站或分支線，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，但由於地球曲率的限制，若在地面進行微波通信就必須把天線架設到一定的高度，使發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，在適當的“互視”距離上設立中繼站。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，衰減越大。因此實現兩地間遠距離微波通信，中間必須設定微波中繼站。微波中繼站把接收到的信號放大，再轉發到下一個中繼站。一般每隔50 km左右必須建立一個微波中繼站，其數目依通信距離而定。用這種方式可把微波信號最終傳輸到幾百至幾千公里以遠的目的地。微波通信具有通信頻頻寬、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，每站設定的基本單元有天線塔、天線、饋線、發射機、接收機、監控設備和供電設備等。終端站所傳信號在基帶上可與模擬頻分多路終端設備或與數字時分多路終端設備相連線，前者稱為模擬微波接力通信系統，後者稱為數字微波接力通信系統。由於數字微波接力通信系統具有便於加密和傳輸質量好等優點，因此日益得到推廣套用。

衛星通信 利用人造地球衛星作為中繼站轉發無線電信號（使用頻率較多的是4GHz和6GHz)，在兩個或多個地球站之間進行的通信。現代實用通信衛星主要使用地球靜止衛星，它的理論軌道是與地球自轉同步的軌道，衛星定於赤道上空35786 km高處，衛星運行周期為一個恆星日即23h56min0.4s，從地面看去，恰似停在空中靜止不動。三顆地球靜止衛星組成系統，就可實現全球大部分地區的通信。與地面通信相比，衛星通信具有更好的廣播性，可以在衛星天線波束覆蓋的大面積範圍內，根據需要建立通信網，不受地形地貌的限制，具有多地址功能。衛星通信是一種傳輸質量好、接續靈活和價廉的通信方式。它能在大面積範圍內提供電話、電報、電視、數據、傳真等通信服務，既適於固定通信，又適於移動通信，既是國際通信的主要手段，又可以成為國內通信的主要手段，衛星通信主要由空中的通信衛星和地面的地球站以及與此二者聯繫的測控跟蹤系統等組成。

（1）通信衛星。由下列各分系統組成:①轉發器分系統及其附屬天線分系統，接收來自地球站的電波，將其放大、變頻後再向地球站發射。②遙側指令分系統，測量衛星內部各種設備的性能。③控制分系統，控制衛星姿態和軌道參數等。④電源分系統(包括太陽能電池)，供給以上各種設備所需的電能。

(2)地球站。由下列各分系統組成:①天線饋源和跟蹤系統，保證地球站天線始終指向處於慢漂狀態的衛星。②發射系統，把已調製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，保證接收信號達到一定的信噪比並放大到解調需要的電平。④調製解調和多址聯接系統，把傳輸的基帶信號變為與接收機和發射機接口的中頻信號，並保證各地球站按一定的多址聯接方式通過衛星建立通信網。此外還配備有終端接口設備、監測控制台、電源系統等。

光纖通信。通過光導纖維傳輸信息的通信方式。主要由光傳送機，光接收機及光纖(光纜)、連線器、耦合器等組成。光傳送機包括光發信電路、激勵電路和光源。光接收機包括光檢測器、均衡放大器和收信電路等。發信端將所需傳輸的信號加到傳送機的輸入端，經處理的電信號控制傳送機中的光源，將電信號變換成光信號，從而實現信號的電-光轉換。光信號經連線器耦合至光纖，並由光纖傳輸至接收端，在接收端光信號經光檢測器轉換成電信號，從面實現信號的光-電轉換。再將電信號放大、處理，並通過解調電路恢復成原來的電信號。光纖通信是現代信息傳輸的重要方式之一，具有頻頻寬、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、誤碼率低等優點而得到迅速發展。

廠內通信

包括廠內生產調度通信及行政管理通信。廠內生產調度通信是水電站安全運行指揮生產的必需工具。行政管理通信用於電站內部各行政管理部門之間以及電站與所在地區各有關單位之間的相互通信聯繫。廠內通信採用的交換機有人工電話交換機、步進制自動電話交換機、縱橫制自動電話交換機以及程控交換機。

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

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

（3)縱橫制自動電話交換機。主要由縱橫接線器(接續元件)和繼電器(控制元件)組成。採用間接控制方式，用戶撥號先由記發器記存，再通過標誌器進行接續。比步進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，製造成本高。

（4)程控交換機。用電子計算機進行程式控制的交換機。通過軟體和硬體相互配合完成對交換的控制。硬體包括交換網路、控制設備、接口設備和輸入輸出設備。軟體是由各個程式構成的，這些程式根據電話交換的內部和外部要求來控制硬體，它在不改變原有硬體的前提下，就能改變或增強系統性能，如縮位撥號、轉移呼叫、熱線服務等。此外，還具有體積小、接續速度快、雜音小和維護管理方便等優點。它不僅能為用戶提供良好的話音服務，而且可以提供多種非話音服務，便於向綜合業務數字網(ISDN)方向發展。

梯級水電站通信

根據樣級水電站調度管理及各種信息傳輸的需要，設有以梯級調度所為中心的調度管理通信設施，設定調度總機和行政管理交換機，其通信方式視具體情況採用載波通信、微波通信等。

發展簡史和趨勢

19世紀末許多國家已基本建立起人工交換的有線電話網。之後，建起了以微波接力通信為主體的通信網，機電制自動電話交換系統也已實用。20世紀50年代開始建設長途自動撥號電話網，60年代開始使用衛星通信。70年代光纖通信飛速發展，它是一種容量大，有廣闊前景的通信方式。80年代初以數字傳輸和數字交換為核心的電話綜合數字網逐漸發展起來，在數字網的基礎上又發展起綜合業務數字網，它把話音、數據和圖像等各種業務綜合進行數字傳輸、交換和處理。

中國水電站的通信是隨著電網規模的擴大和通信技術的發展而發展起來的，20世紀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，交換機一般都是步進制，縱橫制等機電式設備。80年代以來開始採用了數字微波、衛星通信、光纖通信和程控交換機等新技術設備，使通信的面貌發生了根本的變化，通信方式的多樣化提高了水電站通信的可靠性，今後的發展方向是綜合數字網，並將實現綜合業務數字網。