探究電氣系統自動化數據傳輸技術

孫偉

摘要：隨著社會的快速發展，相應的也要求電網系統運行跟上社會發展的步伐，在本文主要會介紹電力系統自動化的現狀、并對電力系統自動化數據傳輸技術進行分析。。

關鍵詞：電氣系統；自動化；數據傳輸；技術

1.數字通信

傳輸數字信號的通信系統稱為數字通信系統。數字通信系統的主要優點是抗干擾能力強。由于信號以數碼形式傳送，信號被噪聲干擾后如尚未惡化到造成差錯，就可用再生方法來整形。即使出現差錯，也可通過差錯控制技術來加以控制，從而改善傳輸質量，提高通信的可靠性。此外，數字通信還有易于集成化、體積小、重量輕、可靠性高，便于用計算機技術對數字信號進行處理等優點。

2.異步傳輸和同步傳輸

數據采用串行傳輸方式時發送端將數據按碼元逐位發送，接收端必須對應地按碼元依次逐位接收，收發兩端必須嚴格地同步工作，這就要求收發兩端的時序頻率相同，相位也應一致。為保證收發兩端同步，串行傳輸中有異步傳輸和同步傳輸兩種方式。

2.1異步傳輸方式 異步傳輸方式又稱起止式同步方式，它是將所要傳輸的信息適當分段，每段通常是一個字符，然后按段發送。收發兩端在傳輸每一段的工作中保持同步，而在一個字符的末位至下一個字符的首位即字符之間所經歷的時間可以是任意的，在此期間并不要求收發兩端同步。

2.2同步傳輸方式 同步傳輸方式要求收發兩端必須始終保持同步。采用同步傳輸方式時在發送的數據序列（通常是一長串字符）之前先插入一個預先約定的同步碼。接收端通過檢出同步碼實現與發送端的同步，并要維持足夠長的時間，一直到下次出現同步碼時再次實現收發兩端的同步。

3.傳送速率與誤碼率

3.1傳送速率 在數字通信中，數字信號是逐個碼元依次傳送，每個碼元含有一定的信息量，數字通信的傳送速度可用碼元速率和信息速率等方式來表達。碼元速率又稱信號速率，它是指每秒傳送的碼元數，單位為波特（Baud）。信息速率是指每秒傳送的信息量，單位是比特/秒（bit/s）。對于只取兩種狀態且其出現的概率相同的二元制信號，每一碼元所含的信息量是1比特（bit），因此二元制信號的碼元速率和信息速率在數值上是相同的，但單位不同。

3.2誤碼率 碼元差錯率簡稱誤碼率，它是指在傳送的碼元總數中，發生差錯的碼元所占的比率

4.信號波形及頻譜

信號波形是消息的攜帶者，最常用的數字信號是二元碼，也稱二進制碼。單極性二進制碼，以脈沖幅值為d時表示數字“1”，脈沖幅值為零時表示數字“0”。顯然單極性二進制碼中含有較多的直流分量。對信號可以從時間域也可以從頻率域來分析研究。

5.傳輸信道

5.1信道種類 電網調度自動化系統的通信中，目前使用較廣的信道主要有電力線載波、無線電以及光導纖維等。電力線載波通信是由發送端的載波機把原始信號調制成高頻（（40～500）kHz）載波信號，利用電力線傳送，再由接收端的載波機把高頻載波信號恢復為原始信號。為了把載波信號連接到電力線上去，必須有絕緣強度足夠的耦合電容器和耦合濾波器。為了阻止高頻載波信號流往其它方向而造成損耗，在線路上串聯了高頻阻波器。使用一條相線對地結合的電力線載波傳輸方式。

5.2信道的基本特性 信號在信道中傳輸時會發生衰減和相移，可用信道的衰減頻率特性和相移頻率特性來描述。衰減頻率特性是信號通過信道后其衰減隨頻率而變化的特性。實際信道對各種頻率成分可能有不同的衰減。衰減不均勻會使信號的幅度頻譜產生畸變造成波形失真。信道的衰減頻率特性可用信道的通帶寬度（簡稱信道的帶寬）這一指標來表征。在信道帶寬范圍內，要求衰減量的波動不能大于規定值。

5.3多路復用 利用一條線路傳送多路信號的技術稱為多路復用。多路復用技術主要有時分多路復用和頻分多路復用等。時分多路復用是時間分割制，以時間的先后順序來劃分各種信號；頻分多路復用是頻率分割制，以不同的傳輸頻率來劃分各種信號。

6.基帶傳輸和頻帶傳輸

原始的數字信號通常是一些直流脈沖，包含直流分量以及許多不同頻率的交流分量，它所占用的頻帶稱為基本頻帶，簡稱基帶，所以原始信號又稱基帶信號。基帶傳輸就是直接傳送不經調制的基帶信號。實際的信道中有相當一部分對于直流和頻率很低的信號傳輸性能很差，不適于傳送基帶信號。每種信道有其適宜傳輸的頻帶，可看作是帶通信道，所以通常將基帶信號對載波進行調制，使基帶信號變換為帶通信號以便在信道上傳輸。調制就是用基帶信號對載波的參量進行控制，使其隨基帶信號而變化。經過調制的信號稱為已調信號。已調信號通過信道傳至接收端，再由解調器將它解調，恢復為基帶信號。解調是調制的反變換。包括調制和解調的傳輸稱為頻帶傳輸。

7.差錯控制

數據在傳輸過程中由于干擾等原因可能會將傳送的“1”錯成“0”，或將“0”錯成“1”，從而造成差錯。為了提高數據傳輸的可靠性，可采用差錯控制技術，在發送的碼組中按一定規則增添監督碼元，使接收端能檢出差錯（稱為檢錯），或進而對差錯進行糾正（稱為糾錯）。信息碼通常以組為單位。給各組信息碼添上的監督碼如只監督本組的信息碼而與其它的碼組無關，這樣構成的碼稱為分組碼。常見的分組碼一般為系統碼格式，即信息碼在前，監督碼緊隨其后。

8.遠動通信方式和規約

遠動系統由主站、通信鏈路和子站等組成。遠動系統的工作方式有循環式（Cyclic Digital Transmission，CDT）和問答式（Polling）兩種。按循環式工作時發動傳送的主動權在子站，子站只管按規定的順序把有關信息循環不斷地發往主站，主站則依次接收。這種工作方式比較單純，但不夠靈活。循環式通常用于網絡中點對點通信結構的場合。

按問答式工作時發動傳送的主動權在主站。首先由主站發命令給子站，例如命令子站傳送某些數據，子站就按要求做出響應。問答式比較靈活，且不僅用于點對點式通信結構，也可用于同一條通信線路上接有不止一個子站的共線式通信結構。主站發出的命令中有目的子站的地址，只有被詢問的子站才會做出響應。

參考文獻：

[1]王凱文.電氣系統自動化技術與應用.中國電力工程 2010.

[2]趙繼剛.電氣自動化系統中應注意的問題.電力技術 2009.