鞏緒禮 中國新疆電力設(shè)計院系統(tǒng)室
摘 要：新疆地區(qū)的電力載波通信是新疆電力系統(tǒng)的一種基本的通信方式，它可以通過電力線傳送話音、遠動和繼電保護與指令。由于電力載波具有依靠現(xiàn)行的電力線傳遞調(diào)度指令，不需專門架設(shè)線路，且線路、桿路牢固可靠，投資省等特點，因而在新疆電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：通信 載波 數(shù)字載波機
1 引言
到2005年底，我國電力通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)和局間中繼線路已普遍使用光纜，光纖進入電力接入網(wǎng)領(lǐng)域?qū)⒊蔀楸厝坏内厔�。但由于種種原因，光纖化進程尚需相當一段時間。根據(jù)國內(nèi)外專家預測，至少到2015年光纖化才會開始普及。在相當長一段時間內(nèi)，西北某些地區(qū)的電力調(diào)度仍將采用電力線載波通信為主要手段。
2 分析和思考
電力系統(tǒng)對信息采集和傳輸效果的要求越來越高，電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化、綜合化對通信方式和設(shè)備的要求也在不斷提高。電力線載波通信系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)中較廣泛使用的傳統(tǒng)通信方式，曾經(jīng)在電力系統(tǒng)通信中占主導地位。在新疆地區(qū)，電力系統(tǒng)110kV以下變電所（包括110kV變電所的調(diào)度通信）基本以這種通信方式為主，以市話通信為備用通信方式。但近十年來，由于微波、光纖、衛(wèi)星等通信手段的發(fā)展，而傳統(tǒng)電力線載波機因技術(shù)水平限制，遠不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)通信要求。在新疆電力通信市場上，我們可以看到各制造商在新產(chǎn)品開發(fā)方面，均不同程度地引入了當前通信領(lǐng)域中的一些新技術(shù)、新工藝，從而使這一傳統(tǒng)的模擬通信系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)、性能…等方面均有很大的改良。然而各制造商的設(shè)計能力、制造水平參差不齊，導致產(chǎn)品的技術(shù)含量、可靠性、可維性…等有很大的差異。加之各制造商對其產(chǎn)品不同重點的推薦，給最終用戶在正確地選擇和使用上帶來了一些困擾。因此，在經(jīng)過一年多的思考和總結(jié)中，感覺能對目前新疆電力線載波通信的方式和產(chǎn)品較系統(tǒng)分類、評價是十分有意義的，對今后正確選擇和使用通信設(shè)備也是很有幫助和有必要的。
一、目前新疆電力載波的種類：根據(jù)音頻部分是否采用復接技術(shù)和信道部分所采用的調(diào)制方式，可將電力線載波機分成模擬電力線載波機、數(shù)字式（數(shù)字化）電力線載波機。我區(qū)的模擬電力線載波機主要以ZDD系列和ZJ系列為主；數(shù)字式（數(shù)字化）電力線載波機主要以ESB系列為主。
二、現(xiàn)將這兩種新疆電力線載波通信的方式和產(chǎn)品進行比較、分析。為了簡單和可比性，以下敘述均指帶寬為4HKz的載波機。
1．ZDD系列和ZJ系列模擬電力線載波機的主要特點： ① 音頻部分主要采用頻分技術(shù) ② 信道部分采用SSB調(diào)制，即單邊帶調(diào)幅模擬調(diào)制方式[1] ③ 利用頻分技術(shù)可提供一路話音和一路數(shù)據(jù)，即一路窄帶話音（0.3－2.0KHz）、一路低速數(shù)據(jù)（速率≤600bps）；
2．數(shù)字式（數(shù)字化）電力線載波機的主要特點： ① 音頻部分采用TDM加TCM（時分復接、網(wǎng)格編碼）或DSP等數(shù)字技術(shù)，即音頻部分采用多路數(shù)字復接器 ② 信道部分采用SSB調(diào)制，即單邊帶調(diào)幅模擬調(diào)制方式 ③ 可提供多路語音和多路異步數(shù)據(jù)（理論上，但實際達不到）。
3.模擬和數(shù)字化（數(shù)字式）電力線載波機的性能對比：
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模擬載波機 |
數(shù)字化電力線載波機 |
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系統(tǒng)容量 |
1話1數(shù)（最多1話3數(shù)） |
6路（數(shù)據(jù)話路靈活配置） |
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頻譜利用率 |
低 |
高（理論上，實際達不到） |
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數(shù)據(jù)速率 |
≤1200bps |
0.3～19.2kbps可設(shè)置 |
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網(wǎng)管 |
不具備簡單功能 |
具備簡單功能 |
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中繼方式 |
音轉(zhuǎn)，存在噪聲累積 |
部份再生中繼，具備D/I功能 |
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對信道的要求 |
對信道的要求較低，
等同于模擬通信系統(tǒng) |
對信道的要求非常嚴格
最大的帶寬
高S/Nl
平坦的振幅傳輸特性
線性相位特性
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線路環(huán)境適應(yīng)能力 |
好 |
較差 |
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數(shù)據(jù)傳輸可靠性 |
不易中斷 |
線路情況變差時易中斷 |
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通話質(zhì)量 |
較好 |
好 |
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數(shù)據(jù)傳輸 |
誤碼率高 |
誤碼率較低 |
通過以上的比較和分析，不難看出，模擬載波機在原有4KHz帶寬內(nèi)不能滿足傳輸高速多路自動化數(shù)據(jù)信號和多路電話， 而數(shù)字化電力線載波機雖然采用多路數(shù)字復接技術(shù)，但是信道部分仍采用SSB調(diào)制，即單邊帶調(diào)幅模擬調(diào)制方式，導致其對信道的要求非常嚴格 即最大的帶寬 、高S/Nl 、平坦的振幅傳輸特性、 線性相位特性，后果是線路適應(yīng)能力較差 數(shù)據(jù)傳輸隨線路環(huán)境情況變差時易中斷。
三 新疆電力系統(tǒng)通信市場的產(chǎn)品
由于模擬載波機的使用局限性，我們在新疆電力系統(tǒng)通信市場可以看到不少新產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在設(shè)計中大量使用了DSP、FPGA、CPLD等數(shù)字信號處理技術(shù)，有些還引入了OPQSK等數(shù)字調(diào)制技術(shù)，盡量采用軟件代替硬件的措施，在制造過程中采用表面貼裝器件及SMT貼裝工藝。由于各制造商研制水平能力的差異，所提供給用戶的產(chǎn)品在技術(shù)含量上的差距呈現(xiàn)日漸擴大的趨勢，這一現(xiàn)象，不僅各制造商應(yīng)充分認識和關(guān)注，而且用戶也應(yīng)引起重視。 1．目前較先進的產(chǎn)品：① 采用CPLD（復雜可編程邏輯器件）硬件平臺，高頻信道部分采用全數(shù)字一次調(diào)制/解調(diào)技術(shù)，由軟件完成自動增益控制AGC、自適應(yīng)數(shù)字均衡等功能。 由于采用了 a.數(shù)字技術(shù)一次調(diào)制/解調(diào) b.高速模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換 c.自適應(yīng)數(shù)字均衡 d.數(shù)字檢錯、糾錯編碼 e.高精度數(shù)控振蕩器 f.多級數(shù)字濾波器 因而這種載波機最突出的優(yōu)點是抗干擾能力特別強和全自動免調(diào)整、免維護。 2．其他產(chǎn)品 ① 信道部分采用多級濾波搬移法或相移法完成SSB-SC調(diào)制和解調(diào)。 ② 采用DSP或FPGA硬件平臺分別完成： a．AGC功能 b．FDM c．自適應(yīng)均衡 d．E/M信令系統(tǒng) ③ 具備SNMP的一些功能 3．面臨淘汰產(chǎn)品 ① 信道部分采用多級濾波搬移法或相移法完成SSB調(diào)制和解調(diào)[2]。 ② AGC功能：由導頻提取機械濾波器，全硬件或MCU完成。 ③ FDM復用：分別采用以下方式完成： a．開關(guān)電容濾波器 b．RC無源濾波器 c．LC濾波器 ④ E/M信令系統(tǒng) a．采用機械濾波或LC/FSK振蕩器產(chǎn)生M信令。 b．采用FSK/ASIC（如XR2211）接收E信令。 ⑤ 一般不具備均衡功能。 ⑥ 不具備SNMP功能。
在新疆電力系統(tǒng)通信市場出現(xiàn)的全數(shù)字電力線載波機的主要特點是：多路數(shù)字復接技術(shù)和信道部分采用OPQSK數(shù)字調(diào)相等高效數(shù)字調(diào)制技術(shù)[3]。OPQSK這種新數(shù)字調(diào)制技術(shù)是在高頻信道部分采用數(shù)字一次調(diào)制/解調(diào)技術(shù)。從該產(chǎn)品的工程投標廠商所提供的成功應(yīng)用先例上看：其系統(tǒng)容量為6路（數(shù)據(jù)話路靈活配置）； 數(shù)據(jù)數(shù)率0.3～19.2kbps可設(shè)置 ；網(wǎng)管功能 完善； 由于信道采用全數(shù)字調(diào)制，數(shù)字解調(diào)對傳輸信號有再生功能，可以對信號損傷有所修復，并對線路采用了自動數(shù)字均衡技術(shù)，所以信道的要求低，通話質(zhì)量良好；數(shù)據(jù)誤碼率較低這些優(yōu)點能夠滿足現(xiàn)代新疆電力系統(tǒng)未來通信發(fā)展的要求。
3 結(jié)論
在選擇使用電力線載波設(shè)備時應(yīng)根據(jù)我們新疆電力系統(tǒng)通信的具體情況來綜合考慮。
1． 對眾多品牌、型號的產(chǎn)品，進行正確的分類和分級。
2． 根據(jù)需要的傳輸容量，信號種類，確立使用何類產(chǎn)品。即使用模擬還是數(shù)字化（式）電力線載波設(shè)備。
3． 根據(jù)線路情況、線路長短、電壓等級來確立使用何級產(chǎn)品。電壓等級高、線路長、線路情況不理想，應(yīng)選擇高等級產(chǎn)品。
4． 根據(jù)環(huán)境情況選擇使用產(chǎn)品的等級。對于雨、霧、覆冰等多發(fā)地區(qū)，應(yīng)選擇高等級的產(chǎn)品。
5． 根據(jù)具體的投資情況盡可能地選用高等級的產(chǎn)品。一般情況，一級產(chǎn)品售價較高，二級、三級產(chǎn)品差別較小。
6． 根據(jù)通信需求的發(fā)展情況選擇產(chǎn)品。若今后需要升級或擴容，應(yīng)選擇等級高的產(chǎn)品。
7． 在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能使用高等級產(chǎn)品。因其具有良好的升級能力和較長的使用期限。
總之，對新疆電力系統(tǒng)的載波通信設(shè)備進行科學、全面地分析是困難的，限于水平和經(jīng)驗，希望工作在新疆電力系統(tǒng)通信崗位上的同志們積極提出批評和建議，共同為提高我區(qū)電力通信的技術(shù)和質(zhì)量而努力。
