信息与通信电力系统通信基础

传输总比特数
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3)信噪比
定义：信号平均功率PS和噪声平均功 率PN之比 S/N = PS/PN 若用分贝值表示，则为 SNR=10 lg（ PS/PN ） SNR越大越好
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二.信源编码与信道编码
1.信源编码 1）定义：在数字通信系统中，当信源 发出的信号为模拟量时，将模拟信号变 换为数字信号的过程。 2）最基本的编码方法是脉冲编码调制 PCM 3）编码过程： 抽样、量化、编码 。

LD的数字调制原理
LD的驱动电路上加一个正向偏置电流Ib , Ib稍 小于Ith, ，正向偏置电流Ib 的作用: 缩短光电响应时间 平衡数字图形对功率的影响
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2.

光发射机
1）光发射机基本原理 光发射机的作用是把电端机送来的电信号转 变为相应的光信号，送入光纤线路。
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2） 对光发射机的性能要求 a 输出光功率合适 。 b 消光比小
二者的关系如下
Rb = RB Log2 N
N—N进制
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2)误码率
定义：在数字传输过程中接收错误的码元数 （或比特数）占传输总码元数（或总比特数） 的比率。是衡量通信质量好坏的重要指标 。 用Pec及 Peb 分别代表误码率和误比特率
接收错误码元数 Pec= ×100% 传输总码元数
Peb= 接收错误比特数 ×100%
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3.我国电力通信网的现状及发展
(1)我国电力通信网的现状




数字微波干线网 光纤通信 电力线载波通信 卫星通信 移动通信 自动交换网 数字数据网DDN
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(2)我国电力通信网的发展目标
积极引进当今先进的技术及设备 同步数字系列SDH、ATM、GSMl、CDMA 将电力通信主干网改造成以光纤为主微波为 辅的网络 加快开发电信新业务 可视图文、电子信箱、传真存贮转发、 电 子数据交换、多媒体服务
15.1 概述
1.

通信系统的基本组成及其分类
(1) 通信系统的基本组成 通信系统由信源、信宿、处理信息的各种设 备及信道共同组成
噪声
信源
发信设备
信道
收信设备
信宿
1
(2) 通信系统的分类 根据传输媒质的不同

电缆通信
有线通信系统 电力载波通信
光纤通信
微波中继通信 卫星通信
无线通信系统
移动通信 无线寻呼通信
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根据传输信号的不同
模拟通信系统：传送连续信号，信号频 谱窄，抗干扰能力差 数字通信系统：传输离散信号，要求 带宽大，信号质量高
3
2.电力系统通信的作用和特点
(1)电力系统通信的特点
实时性好:传输延时小
可靠性高:不能出错
连续性强:电力生产的不间断性
信息量较少：传送电力系统的生产、
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三.数字基带传输
(1)基带信号 定义：在数字通信系统中，经过编 码处理的信号 (2)数字基带传输 如果系统使用的信道是可以直接 传输数字脉冲信号的数字信道，则不 需调制就可直接传送基带信号，这时 称为数字基带传输。
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(3)基带传输系统的基本结构
基 带 脉 冲 输入
发 送 滤 波器
信道
接 收 滤波器
(3)数字调制 基带信号:经过编码的信号序列，是连续 的数字 脉冲流 基带传输:数字基带信号直接在双绞线等 电介质中传输
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频带传输(或调制传输):大部分情况下数字 基带信号必须经过载波调制，并且把信号频 谱搬移到相应的频带，才能实现信息的传输

调制解调器MODEM (ModulatorDemodulator):专门用于完成调制和频谱搬移 的工作的
帧同步的引入时间要短 同步系统的工作要稳定可靠 在一定的同步引入时间要求下，同步码组的 长度应最短
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4.网同步
1）网同步的概念：在网内建立一个统一 的时钟标准，使各站、各设备都具有共 同的时钟信号 2）实现网同步的方法
全网同步系统 准同步系统
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15.3 光纤通信


一.光纤通信系统的基本组成
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2.光缆
1）为了满足工程需要，通常将若干
根光纤与强度构件一起组合成光缆 。 2）电力特殊光缆
1 地线复合光缆OPGW 2 全介质自承式光缆ADSS 3 金属铠装自承式光缆MASS 4 地线缠绕式光缆GWWOP
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光纤、光缆
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3.光波在光纤中的传播

1）注入纤芯的光波，在满足一定条件时， 将在纤芯和包层的交界面反复产生全反射 。
电流I<阈值电流Ith时 ，不起振
电流I＞Ith时 ，发出激光
b . 温度特性和老化特性: 温度升高，特性曲线右移
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c 光谱特性
电流I<Ith时 ，光谱宽，发荧光
电流I＞Ith时 ，光强激增，光 谱变 窄，发出激光
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2）发光二极管LED 主要工作特性 a P-I特性：无光学谐振腔，无电流阀值。
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4）2ASK调幅波的波形
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2.数字调频 1）定义：用基带信号控制载波频率，即 用2个不同频率的载波信号分别代表基带 信号中的“0”和“1”，称为数字调频或频 移键控FSK 。 2）根据前后比特相应的载波相位是否连 续，可将数字调频分为相位不连续的频 移键控和相位连续的频移键控。 3）最基本的二进制频移键控（2FSK） 是一种相位不连续的频移键控 。

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三个低损耗窗口：0.85 µ m，1.31 µ m， 1.55 µ m
1.55µm 损耗为: 0.2dB/km
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2）色散特性

色散:光信号中含有多个不同频率或不同模式 的成分。信号在光纤中传输时，其不同成份 将因群速（即等效折算到光纤轴向的速度） 不同而需要不同的传输时间，导致组成光信 号的各个成份到达光纤终端（接收端）的时 间有先有后，使接收波形产生畸变。 后果:影响速率、通信容量，造成误码。
控制、管理信息 网络建设可利用电力系统独特的资源: 如载波通信
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(2)电力系统通信的定义

电力系统通信，也称电力通信,是指 利用有线电、无线电、光波等各种方 式，对电力系统运行、经营和管理等 活动中需要的各种信息（符号、文字、 声音、图像、数据等）进行传输和交 换的电力系统专用通信。
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(3)电力系统通信的分类
直接提取法（自同步法） 插入导频法（外同步法 ）
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2.位同步
1）定义：在接收端产生接收码元重复频 率和相位一致的定时脉冲序列的过程， 称位同步，也称码元同步。 2）实现位同步的方法
直接法（自同步法） 导频法（外同步法 ）
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3.帧同步
数字信息：字－句－帧－群 1）帧同步问题实质上是对帧同步标志 （码组）进行检测的问题 2）帧同步系统提出的基本要求
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二.光纤光缆
1.光纤的结构与分类
1）光纤的外部结构 ：纤芯(n1)、包层(n2)、 涂层、塑料护套。 n1>n2 ，相对折射率差 (n1 n2 ) / n1 1%

2）光纤的分类
根据纤芯n1 不同 阶跃光纤 渐变光纤
光纤中传输光波模式的不同 单模光纤 多模光纤
系统通信（站间通信）:主要提供发电厂、 变电站、调度所、公司本部等单位之间的 通信连接。
厂站通信（站内通信）:通信范围仅限于 厂、站内部，主要任务是满足厂站内部生 产、管理信息的传递和共享，对于抗干扰、 可靠性等有一些特殊的要求。
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(4)电力系统通信的主要作用
1)
传送电力系统远动、保护、负荷控 制、调度自动化等运行、控制信息， 保障电网的安全、经济运行; 2) 传输各种生产指挥和企业管理信息， 为电力系统的现代化提供高速率、高 可靠的信息传输网络.
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4）2FSK调制器的工作原理
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3.数字调相
1）定义：以基带信号控制载波相位，使之作 不连续的有限取值的变化，称为数字调相即相 移键控PSK 在中高速的数据传送中， PSK被广泛采用 2） 2PSK：用相位选择法产生二相调相信号
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2PSK：图（b）
3）相对调相法2DPSK

相对调相（图c）： 利用载波信号相位的 相对变化来表示数字 信号的“1”和“0”
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3）偏振特性
单模光纤特有的一种特性 纤芯的椭圆变形，或光纤受到非对称外应 力而产生弹性变形时，单模传输中二个正 交的基模分量将具有不等的相位常数。这 种现象叫做光纤的双折射 。双折射会导致 偏振色散，还会使输出偏振态不稳定。

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三.光源和光发射机


1. 光源
1）半导体激光器LD 半导体激光器即激光二极管, LD的主要工作特性 : a . P-I特性:
全"0" 码时的平均光功率P0 Ext 全"1" 码时的平均光功率P 1
c 调制特性好。
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四.光检测器和光接收机
1.光检测器
光检测：光电转换器件，以PN结的光电效应为 基础制作 的。 1）PIN光电二极管 结构：在高掺杂的P型半导体和N型半导体间， 生长一层低掺杂的N型半导体 ，构成P+/I /N+ 三层结构，PN结区宽,提高接收灵敏度。 PIN管的性能 指标 a 截止波长λc ：波长小于λc的光波才能为PIN管 所接收。
“1”码：载波相位改变π “0”码：载波相位不变
差分频移键控
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五.同步技术
定义：同步就是使系统的收发两端在 时间上保持步调一致 同步系统的主要指标

同步误差小 相位抖动小 重复建立时间短 保持时间长
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1.载波同步
1）定义：在采用相干解调的系统中，接 收端必须拥有一个与发送载波同频同相 的相干载波，这就是载波同步 2）接收端恢复相干载波的方法