电力传输原理范文
时间：2023-12-18 17:41:54
导语：如何才能写好一篇电力传输原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1.引言
自17世纪人类发现如何发电后就用金属电线来四处传输电力。时至今日，供电网、高压线已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越来越多的电器给我们带来极大便捷的同时，不知不觉各种“理不清”的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。不过，这些年的科技发展表明，在无线数据传输技术日益普及之时，科学家对无线电力传输（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，从某种意义上来讲，无线电力传输也不再是幻想――在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。
2.无线电力传输的发展历史
19世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的名尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla，1856―1943）在电气与无线电技术方面作出了突出贡献。他1881年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机；1888年发明多相交流传输及配电系统；1889―1890年制成赫兹振荡器；1891年发明高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备。他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机，但由于效率低和对安全方面的担忧，无线电力传输的技术无突破性进展［1］。1901―1905年在纽约附近的长岛建造Wardenclyffe塔，是一座复杂的电磁振荡器，设想它将能够把电力输送到世界上任何一个角落，特斯拉利用此塔实现地球与电离层共振。
2001年5月，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮40m外一个200W的灯泡。其后，2003年在岛上建造的10kW试验型微波输电装置，已开始以2.45GHz频率向接近1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。
2005年，香港城市大学电子工程学系教授许树源成功研制出“无线电池充电平台”，但其使用时仍然要将产品与充电器接触。
2006年10月，日本展出了无线电力传输系统。此系统输出端电力为7V、400mA，收发线圈间距为4mm时，输电效率最大为50%，用于手机快速充电。
2007年6月，美国麻省理工学院的物理学助理教授马林・索尔贾希克研究团队实现了在短距离内的无线电力传输。他们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺（约1.83米）之外连接在另一个线圈上的60瓦的灯泡被点亮了。这种马林称之为“WiTricity”技术的原理是“磁耦合共振”。
2008年9月，北美电力研讨会的论文显示，他们已经在美国内华达州的雷电实验室成功地将800W电力用无线的方式传输到5m远的距离。
2009年10月，日本奈良市针对充电式混合动力巴士进行了无线充电实验。供电线圈埋入充电台的混凝土中，汽车驶上充电台，将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。
3.无线电力传输的基本原理
3.1电磁感应――短程传输
电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的。利用电磁感应进行短程电力传输的基本原理如图1所示，发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量。若线圈L1中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场，线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。
3.2电磁耦合共振――中程传输
中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波的频率低于100khz时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签，等等，实现效率较高的无线电力传输。
具体来说，整个装置包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转化为磁场。当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的高效传输。图2是一个典型的利用电磁共振来实现无线电力传输的系统方案。电磁波的频率越高其向空间辐射的能量就越大，传输效率就越高。
3.3微波/激光――远程传输
理论上讲，无线电波的波长越短，其定向性越好，弥散就越小。所以，可以利用微波或激光形式来实现电能的远程传输，这对于新能源的开发利用、解决未来能源短缺问题也有着重要意义。1968年，美国工程师彼得格拉提出了空间太阳能发电（Space Solar Power，SSP）的概念。其构想是在地球外层空间建立太能能发电基地，通过微波将电能送回地球。
4.无线电力技术的应用前景
无线电力传输作为一种先进的技术一般应用于特殊的场合，具有广泛的应用前景。
4.1给一些难以架设线路或危险的地区供应电能
高山、森林、沙漠、海岛等地的台站经常遇到架设电力线路困难的问题，而工作在这些地方的边防哨所、无线电导航台、卫星监控站、天文观测点等需要生活和工作用电，无线输电可补充电力不足。此外，无线输电技术还可以给游牧等分散区村落无变压器供电和给用于开采放射性矿物、伐木的机器人供电。
4.2解决地面太阳能电站、水电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题
我国的新疆、、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒芜土地，南方部分地区水力、风力资源丰富，这些地区有利于建造地面太阳能发电站或水电站、风力电站。可是，这些地区人烟稀少、地形复杂，在崇山峻岭之中难以架设线路，这时无线输电技术就有了用武之地。采用无线输电技术，还可以把核电站建在沙漠、荒岛等地。这样一方面便于埋葬核废料，另一方面当电站运行发生故障时也可以避免对周围动植物的大量伤害和耕地的污染。
4.3传送卫星太阳能电站的电能
所谓卫星太阳能电站，就是用运载火箭或航天飞机将太阳能电池板或太阳能聚光镜等材料发送到赤道上空35800km的地球静止同步轨道上。在太空的太阳光线没有地球大气层的影响，辐射能量十分稳定，是“取之不尽”的洁净能源。并且一年中有99%的时间是白天，其利用效率比地面上要高出6―15倍［3］。在那里利用太阳能电池板把阳光直接转变为电能，或者用太阳能聚光镜把阳光汇聚起来作为热源，像地面热电厂一样发电。这样产生的电能供给微波源或激光器，然后采用无线输电技术将大功率电磁射束发送至地面，接收到的微波能量经整流器后变成直流电，由变、配电设施供给用户。
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4.4无接点充电插座
随着无线电力技术的发展，一些小型用电设备已经实现了无线供电。如：电动牙刷、“免电池”无线鼠标、无线供电“膜片”/“垫”等。无线供电“膜片”/“垫”是一种家用电器无线供电方式，用一片图书大小的柔软塑料膜片就可对家电进行无线供电，可为圣诞树上的LED、装饰灯、鱼缸水中的灯泡、小型电机、手机、MP3、随身听、温度传感器、助听器、汽车零部件、甚至是植入式医疗器件等供电。
4.5给以微波发动机推进的交通运输工具供电
现在大部分交通运输工具燃烧石油产品，其发动机叫做柴油发动机、汽油发动机等。与此类比，以微波作为能源推进的发动机叫做微波发动机。微波是工作频率在0.3―300GHz的电磁波，不能直接用它来驱动电动机，因为要设计出在如此高的频率下工作的发动机非常困难。如果思路加以改变，把微波能量转变为直流电流的整流器，那么微波就可以直接作为交通工具的能源了。煤、石油、天然气的存储量有限，而日消耗量巨大，总有耗尽之日，到那时卫星太阳能电站可望成为能源供给的主干，通过无线输电技术就可以直接把微波能量输给交通运输工具。
4.6在月球和地球之间架起能量之桥
世界人口的不断增长和地球资源的日益耗尽，太阳系中其他星球的开发利用是人类一直以来的夙愿。月球是地球的天然卫星，其上资源丰富，地域辽阔，是首先要开发的星体。未来人类对月球的利用主要是移民和资源获取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太阳能电池的原料。如果先在月球上建立起工厂，然后把太阳能电站直接建在月球上，比起建在地球静止同步轨道上要容易些，借助于微波束或激光束把电能发送到地球。
5.结语
随着无线电力传输技术的不断发展与成熟，不但使人们未来的生活有望摆脱手机、相机、笔记本电脑等移动设备电源线的束缚，享受在机场、车站、酒店多种场所提供的无线电力，而且可用于一些特殊场合，如人体植入仪器如心脏起搏器等的输电问题、新能源（电动）汽车、低轨道军用卫星、太阳能卫星发电站等。在世界经济迅速发展的今天，节能和新的、可再生能源的开发是摆在能源工作者面前的首要问题。太阳能是取之不尽、用之不竭的干净能源。除核能、地热能和潮汐能之外，地球上的所有能源都来自太阳，建造卫星太阳能电站是解决人类能源危机的重要途径。要将相对地球静止的同步轨道上的电能输送的地面，无线输电技术将发挥至关重要的作用。从长远来看，该技术具有潜在的广泛应用前景。但是，每一种无线传输方式，都有一系列问题需要解决，如电能传输效率问题，电力公司如何收费和计费，能量传输所产生的电磁波是否对人体健康带来危害，等等。不管怎样，一旦这项技术能够普及，就会给人们的生活带来巨大的便利。
参考文献:
［1］白明侠，黄昭.无线电力传输的历史发展及应用［J］.湘南学院学报，2010，31，（5）：51-53.
篇2
关键词：MARPOL 附则V 规则与制度 船舶垃圾管理 防污染
经MEPC.201（62）修订的MARPOL附则V――防止船舶垃圾污染规则（以下简称“新附则V”）于2013年1月1日起生效。与之前相比，新附则V做了原则性重大改动，导致原有的船舶垃圾管理模式必须进行改动，重建新的船舶垃圾管理模式。本文根据中国船员法制意识较差的特点，从船舶管理实际出发，以满足新附则V为目的，探讨新的船舶垃圾管理模式。新的船舶垃圾管理模式包括以下5个部分：
1. 以文件形式固定下来的船舶垃圾管理制度
与垃圾管理有关的文件资料有：经MEPC.201（62）修订的MARPOL附则V――防止船舶垃圾污染规则（简称新附则V）；RESOLUTON MEPC.220（63）―2012 GUIDELINES FOR THE DEVELOPMENT OF GARBAGE MANAGEMENT PLANS（用于指导船公司制定《船舶垃圾管理计划》）；RESOLUTON MEPC.220（632012）GUIDELINES FOR THE IMPLEMENTATION OF MARPOL ANNEX -V（用于指导船公司和船舶实施《新附则 V》）；安全管理体中有关船舶垃圾管理的须知文件；船旗国的《船舶垃圾记录簿》；船公司制定的《船舶垃圾管理计划》，包括垃圾公告牌、垃圾管理标志和垃圾处理流程图。
中国籍船舶的《船舶垃圾管理计划》是由中国海事局制定的，挂方便旗船舶的由船东管船部门或船舶管理公司制定。《船舶垃圾管理计划》就是船舶垃圾管理制度，既要符合有关法规的规定，又要易于在船实施。其要点如下：
（1）阐述有关防止船舶垃圾污染的法规、指导性规定、地方法规等的具体要求。
（2）船舶产生的垃圾的种类及分类，船舶垃圾一般分为5类。
（3）船舶产生的垃圾的分类存放程序和处理流程。基本上是以1种颜色代表1类垃圾，存放于同种颜色的垃圾桶。5种颜色就代表5类船舶垃圾。例如，以红色代表塑料垃圾，存放于红色垃圾桶，其它类似。
（4）船舶垃圾存放、处理装置，包括焚烧炉、垃圾粉碎机、垃圾桶等的合理配置，尤其是垃圾桶的合理配置。
（5）特殊水域及其垃圾处理要求，特殊垃圾（如货物残余、废弃食用油等有特殊处理规定或难于处理的垃圾）的处理要求。
（6）记录的要求。
（7）船员培训要求。
公司制定的《船舶垃圾管理计划》可以作为《安全管理体系》即SMS的须知文件，也可以单独列出作为船旗国制定的《船舶垃圾管理计划》的补充。船舶配备的与船舶垃圾管理有关的文件由船东管船部门或船舶管理公司负责给船上配备。
2.《船舶垃圾管理计划》的培训
船舶垃圾管理在船培训是船员了解、熟悉并遵守有关船垃圾管理法规和制度的基础，一般要求至少每三个月进行一次有关船舶垃圾管理方面的培训，培训要点如下：
（1）有关船舶垃圾管理法规与制度的要求；
（2）《船舶垃圾管理计划》的实施要求与监控要求；
（3）本船违反船舶垃圾管理规定的情况及有关纠正、整改情况；
（4）本船的《船舶垃圾管理计划》的下一步实施要点及注意事项。
船舶垃圾管理的在船培训有以下好处：
（1）保证船员了解和熟悉船舶垃圾管理法规与制度。同时，也保证船员具备这方面的意识；
（2）保证船员了解和熟悉本人在船舶垃圾管理方面的职责；
（3）表明与贯彻船长及船舶垃圾管理负责人意图的机会；
（4）纠正错误，落实整改措施和重塑纪律的机会。
3.《船舶垃圾管理计划》的实施
《船舶垃圾管理计划》的落实，实际上是每个船员履行自己在船舶垃圾管理方面的职责，必须抓住船员在船舶垃圾管理方面履职担责的要点：
3.1垃圾桶的合理配置
船舶配置的垃圾桶的数量经常不足以存放所有船舶垃圾，或者放置垃圾桶的地方不方便船员随时随地存放垃圾。中国船员垃圾分类处理的意识及纪律性都较差，再加上垃圾桶配置不合理，更容易导致船员不分类或不按规定处理垃圾。相反，如果垃圾桶配置合理，数量上足够存放船上的垃圾，同时，又方便船员随时随地分类存放垃圾，就会大大减少船员在这方面的违纪现象。
船舶设置主、副两个垃圾站。主垃圾站设在艉部主甲板或生活区二楼后面，副垃圾站设在机舱工作间或其它空间较大的、距主甲板较近的地方。主垃圾站主要存放甲板及生活区的垃圾，副垃圾站存放机舱产生的垃圾。主、副垃圾站的垃圾桶的种类必须包括全部船舶产生的垃圾种类（5种），以一种颜色标识一个种类的垃圾，一般5种颜色。主、副垃圾站的垃圾桶在数量（容量）根据船上每日产生的垃圾数量和船舶航线来确定，一般应能存放至少1个月及以上的垃圾。若是经常跑远洋长航线的船舶，应能存放2个月及以上的垃圾数量。
公共场所应配置至少2个种类（2种颜色）及以上的垃圾桶。这样的公共场所包括机舱集控室、锅炉间、理货室、船舶办公室、乒乓球室、娱乐室、餐厅、厨房、生活区内船员主要舱室的每一层的公共场所如洗衣间等、大副办公室、轮机长办公室、船长办公室和驾驶台等。
设置单独存放某种垃圾的垃圾桶。如专门存放废弃食用油的、专门存放电池的、专门存放烟头的、专门存放焚烧炉灰渣的及专门存放化学品垃圾等的垃圾桶。
3.2 对垃圾管理方面的标识的要求
船舶垃圾管理标识的作用就是指导船员分类处理垃圾，不需要请示，也不需要指导。因此，这样的标识须具备以下要求：
（1）清晰明了，用一种颜色标识一个种类的垃圾，存放于同种颜色的垃圾桶；船舶垃圾分为5类，垃圾管理的标识就以5种颜色表示这5种垃圾：红色表示塑料垃圾，存放于红色垃圾桶；蓝色表示普通垃圾，存放于蓝色垃圾桶。
（2）垃圾管理的标识张贴在公共场所及所有放垃圾桶的地方，船员在处理垃圾时，可以就近在标识的指导下分类处理垃圾。
（3）垃圾桶应标识出所存放垃圾的颜色与容积（立方米）。
难以处理的特殊垃圾必须由船长或船舶垃圾管理负责人亲自指导处理，其用意是为了避免违规处理垃圾；明确每一位责任船员在垃圾管理方面的职责，每一位船员都应清楚自己在日常值班、维护保养等工作中的有关垃圾管理的职责；做好并保存船舶垃圾管理方面的记录，记录必须具有逻辑性，经得起检查及考证。
4.《船舶垃圾管理计划》的监控
4.1 监督的方法
（1）船长或船舶垃圾管理负责人每日巡视。巡视的内容有：包括且不限于主甲板、物料间、生活区、机舱、厨房、公共场所、垃圾站（即每一处放置垃圾桶的地方）及个人房间；检查船舶主要空间的卫生情况、垃圾桶的表面情况、垃圾存放情况（包括混放情况）；船员在垃圾管理方面的职责的履行情况；船舶垃圾管理的记录的情况，不仅要如实记录，而且，记录具有逻辑性，经得起检查及考证。
（2）甲板和轮机值班人员的值班巡视，此巡视内容同上。
（3）船舶垃圾管理责任区域和垃圾处理装置的责任人的日常检查。
（4）船员之间的互相监督及提醒。
4.2控制的方法
控制是监督的延续，只监督而不采取有效管理措施的话，就相当于视而不见，结果可能比不监督更糟糕。因此，控制，就是为了保证有关船舶垃圾管理方面的法规和制度得到遵守，保证船员在垃圾管理方面的行为不超出有关法规和制度的框架。
（1）监督过程中发现的问题必须记录下来，制定对应的整改措施，及时落实，以保证问题得到及时解决。
（2）监督过程中发现的问题反映出船员在这方面存在的问题，包括思想认识上的问题，可以通过针对问题的对应培训（即针对性培训）加以解决。
（3）监督过程中发现的问题若超出了船上解决问题的能力，应认真分析问题产生的原因、解决方法和所需的岸基支持，及时申请岸基支持，保证问题得到及时解决。
5.船舶垃圾管理上存在的问题和解决方法
中国船员法制意识相对较差，在船舶垃圾管理方面出现的问题有：
（1）垃圾混放及乱扔，比如烟头乱扔的问题，把属于塑料垃圾的烟头扔到食品垃圾里，以及把未熄灭的烟头扔到塑料垃圾桶里，构成火灾隐患；不注意分类存放垃圾，只放一个（或一种颜色）的垃圾桶，容易导致垃圾混放；非船员在船乱扔垃圾，不收拾工作场所的垃圾，也不分类存放工作场所产生的垃圾；机舱将含油抹布与不含油抹布混放等等。
（2）将禁止入海的垃圾处理扔入海，如吸烟后将烟头扔到海里；收拾现场时，将工作中产生的垃圾顺手扔海里；冲洗甲板之前未清理甲板，将甲板上的各种垃圾都冲入海中，或在冲洗甲板的时候，将垃圾桶中的垃圾扔到海里；图方便直接将垃圾丢进海中。
（3）船舶垃圾管理记录方面不按《垃圾记录簿》的要求记录，或记录不符合逻辑，例如焚烧垃圾数量与焚烧后产生的灰渣数量不吻合，记录船存垃圾总数量太少或太多而与每日垃圾产生数量及处理数量对不上；直接记录违规处理垃圾，例如记录在特殊水域处理垃圾入海；没有按岸方提供的垃圾处理单上的数据记录；未记录垃圾焚烧情况，或在记录垃圾焚烧方面错误明显。
（4）船员缺乏垃圾管理方面相应的知识，对环境保护的认识严重不足，严重缺乏环境保护意识，对保护海洋环境抱着无所谓的态度，更有个别人道德品质差，顶撞或敌意违规。
解决方法：
（1）及时纠正。负有管理责任的船舶领导与值班船员可以制止相关违规行为，还要鼓励船员互相制止和提醒。同时采取整改措施，如将混放垃圾分开存放等。
（2）禁止在非吸烟区域吸烟，尤其禁止在工作场所和物料间吸烟。在个人房间与允许吸烟的公共场所配置烟灰缸。
（3）配置专门存放烟头的垃圾桶，由船上指定专人清理公共场所与个人房间的烟灰缸至专用垃圾桶。
（4）加强针对性的在船培训，提高船员在垃圾分类与环境保护方面的意识，得到船员们的理解与支持。针对船员违规行为进行针对性的批评教育，纠正其行为，提高其认识，以保证法规与制度得到贯彻落实。
（5）规定并监督船员在工作完毕后，必须收拾现场工具，清理现场并分类处理工作中产生的垃圾。
（6）船长、垃圾管理负责人和值班船员应定时巡视全船，有问题及时处理。
（7）尽量减少垃圾产生的数量与种类。
篇3
Research on Power Transmission Mode and Development Trend of Wireless Delivery
朱先清 ZHU Xian-qing；牛华庆 NIU Hua-qing
（山东电力集团公司临沂供电公司，临沂276003）
（Linyi Power Supply Company，Shandong Electric Power Corporation，Linyi 276003，China）
摘要：对常规电力输送和无线电力输送从传输原理上进行介绍，主要描述了常规电力输送架空线路传输的具体组成结构和无线输电因传输距离不同而使用的传输原理。并从传输的灵活性、安全性和经济性三个方面比较了两种电力传输各自的优缺点，突出了无线电力传输在输电过程中具有良好的发展前景。以无线输电的三种原理，分别阐述了今后主要的发展方向。
Abstract: The conventional power transmission and wireless power delivery in the transmission principle are introduced, this paper mainly describes the specific structure of conventional power transmission especially overhead line transmission and wireless transmission with different transmission distance by using transmission principle. And from the three aspects of transmission that are flexibility, safety and economy，through comparing the advantages and disadvantages with two kinds of power transmission, the wireless power transmission in the transmission process shows good prospects for development. The three principles of the wireless transmission respectivelydescribe the main development directions.
关键词 ：电力输送；架空线路；无线；磁耦合共振
Key words: power transmission；overhead line；wireless；magnetic coupling resonance
中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）20-0193-03
0引言
电能从被探索、研究，到全面应用，在人类历史上不到300年历史，却已极大地推动了人类社会的进步；现今，人们的日常生活以及社会的正常运转，工厂的生产作业都离不开电能，它与人类息息相关，是最重要的能源之一。而输电，即电能的传输在该过程中是极其重要的环节，是电力整体系统的关键组成部分，它与变电、配电和用电一起构成整个电力系统[1]。通常，人类所能支配的电能由发电厂产生，经由负荷中心调控，分配到下级用电单位；这个过程中，输电将相距几十至数千千米不等的发电厂与负荷中心联系起来，使电能的利用超越地域的限制，更加灵活、方便，相较于其他能源的输送具备效率更高、损耗更低、环境污染程度小等优点。
目前，大规模建设的电网电力传输，因铺设方式与结构形式的不同，可简单划分为架空输电线路输送和地下输送线路输送；架空输电由线路杆塔、导线、绝缘子等构成，架设在地面之上。地下线路主要是使用电缆，铺设在地下或水域下。架空线路以其架设及维修相对方便，成本也较低优势相对于地下线路造价高、铺设难度大、发现故障及检修维护等均不方便的缺点，使得采用架空线路输电是最主要的方式。而地下线路主要用于架空线路架设困难的地区，如城市或其他特殊地区输电。架空线路输电是有线电力传输主要作业方式，大部分电力传输都涉及该种形式，一般远距离输电，需要提高电力电压进行输送，如传输距离超过50km，输送电压要求达到110kV，为高压输电，配套的设备（如变压器等）设备要求高，相应的使用和维修成大，同时输电过程存在的较大危险隐患以及维修困难等缺点；容易受到气象和环境（如大风、雷击等）的影响而引起故障，电网的形成需要占用大量土地，超高压或特高压交流输电还会造成电磁干扰等，在如今科技高度发展，电网覆盖程度不断壮大的今天，以出现诸多不便与困扰。
无线电力传输是近十年来得到极大重视和不断研究、发展的电能传输手段，该项技术早在19世纪中后期就被特斯拉提出，认为可以借用地球本身与大气来进行远距离输电，后来虽然由于资金等原因未能实现[2]，但这一理论研究为无线输电提供了研究的基石。目前，无线电力传输还不是很成熟，在一些领域，尤其是手机、家用电器等用电设备的供电与充电已研发出相应的产品；但是，如常规的电力输送（以架空输电为例），实现远距离的基站与基站的电力传输还停留在实验阶段或因传输效率等问题未能实现大面积使用推广。在今后的不断研究中将突破技术障碍，实现无线输电电网的改革。目前，最远的无线传输是2015年3月12日，日本三菱重工也宣布，科研人员将10千瓦电力转换成微波后输送，其中的部分电能成功点亮了500m外接收装置上的LED灯，说明无线传输在取代和应用是可能的。
1常规电力传输
常规电力传输是现今电力传输的主要实现方式，基于电流在导体中传导，进而传送电能的基本原理来完成整个过程。其中最主要的架空线路传输一般由导线，传导电流的核心部分；避雷针，置于杆塔顶，减少雷击的可能，保证输电线的安全；杆塔，支撑线与避雷针，保证线与线、线与地面之间的距离；绝缘子，使线之间、线与地面之间绝缘；金具，支撑、固定和连续线与绝缘子；杆塔基础，确保杆塔不会因为外力或突发事件（如大风、地陷等）而上拔、下沉或倾倒；拉线，用来平衡导线横向载荷，减少导线之间张力，降低使用成本；接地装置，通过基杆塔的接地线或接地体与大地相连，防止雷击时线路损坏。针对特殊地域（跨河、跨海等）和城市电路输送，常采用地下输送线路输送，可基本消除雷击影响的可能，不占用可使用土地，但铺设和维护成本过高，不适用远距离输送，使用范围窄；除却与杆塔相关的构建，其余组成与架空线基本相同，增大了绝缘性能，防止电流泄露。
2无线电力传输
无线电力传输根据输电距离可分为三类，即短程无线供电、中短程无线输电和远程（超远程）无线电力传输[3-4]。不同的无线输电方式所采用的原理存在差异，但其基本构成基本由五部分组成，分别为电源（发电设备）、整流器、逆变器、线圈（可为变压器或发射电波线圈）、负载（用电设备）组成，具体结构如图1。短程无线供电是基于电磁感应原理运作的，最典型的电磁感应在输电中的应用是变压器使用。变压器由一个磁芯和二个线圈（初级线圈、次级线圈）组成；当初级线圈两端加上一个交变电压时，磁芯中就会产生一个交变磁场，从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传输至输出电路，实现短距离或超短距离电能的传输[5]。电磁感应突出的特点是带点端与用电端可为非接触式连接，其电能发射端的线圈（连接电源）与接收端的线圈（用电产品），处于两个分离的装置中，电能通过感应线圈传送，这类似一个线圈间耦合不紧密的变压器。
这种变压器原理适用于供电的防水设计、不能直接接触的供电设计（如人造器官的电池充电）等新型技术的需求。
中短程无线电力传输是基于电磁共振耦合或电磁波射频的原理实现的，当供电与用电设备之间的距离大于感应线圈直径的8倍时，此时穿过电磁感应线圈的磁感应强度大幅削弱，使电能传输的效率降低而严重影响电能的传输。而电磁共振耦合可实现超过该距离的电能传输，具体而言，整个传输系统由两个主要的线圈构成[6]；一个线圈与电源相连向外发射电磁波，为非辐射型磁场，另一个线圈的固有频率设计为磁场频率相同，振荡电流最强，而“接收”电磁波，实现电—磁—电的转化，即一个无线的电能传输。借用电磁共振耦合的原理完成的无线输电距离已完全覆盖了常规工厂或家庭电器设施用电和手机等电子设备充电的需求，使充电和用电变得更加便捷是重要的应用方向。
远程或超远程无线电力传输使用的技术手段是微波和激光[7]。一般认为以无线电磁波的形式进行远距离的电力传输不太合适，因为理论认为，电波波长越长其定向性越差、弥散性越高。而微波波长在300MHz~300GHz是介于无线电波与红外线之间，兼具无线电波传递方向性好与红外线衍射（穿透性）的特点，可用于远距离能量的传输；激光具备定向性、高亮度性和高能量性，在忽略阻碍物的条件下，很适合电能的远距离无线输送，但穿透性差且由于激光的高能量性可能带来安全隐患。因而，目前两种方式以其各自的优点在远程无线电力输送中都作为研究的方向。
3优缺点比较
3.1 灵活性
灵活性即电力输送距离可灵活变化，对于某一需求电路可直接使用或变化输电距离时添减材料和设施可以达到。对于有线电力传输，是通过电流在导体内传递来传输电能的，在不考虑超高电压输送情形下，一定范围内改变输送距离，只需设置对应的架空线即可；即便改变距离超过对应电压可输送的距离，为了降低输送过程中电能的损耗，提高输送线路电压及其安全配到设施、升高线路距地高度就能满足输送要求。具体的各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离如表1[8]。
无线电力传输根据传输距离的不同所选择的传输工作原理也有差异，短距离——电磁感应，中距离——电磁共振耦合，长距离——微波或激光[9]；对于不同距离的电力输送和供电需求设计的电力传输装置，其工作原理是预先设计并固定使用的，用途和适用范围（距离）不容易改变，针对性强，但使用灵活性较差。同时，由于无线电力传输原理多，使用面更广，对于有线输电不易或不可能完成的传输作业均可实现，如“免电池”无线鼠标、植入式医学器件充技术、“无尾”电视、外太空能量向地面的输送等均是无线输电广泛应用表现形式[10]。
3.2 安全性
常规电网或家庭、工厂布线都离不开电线与连接元件，防止电线直接裸露在空气中造成触电或线与线之间的短路，通常在电线周围裹上绝缘子等绝缘体。但是用电与输电时刻发生在人们的周围，大量的电线与插座等在绝缘子老化后，很可能造成触电或短路的危险，严重影响使用安全。而无线电力传输的主要三种均是以电——磁（电磁波或磁场）——电的形式传递，让“电流”通过空气或其他介质传播，不会使使用者或处于介质的人员有触电的感觉，且无线电力传输技术不产生辐射，部分已无线电力传输研发的产品其安全性已经通过FCC、IEEE和CCC等标准认证，不会产生危险，避免了带电插拔、电源线短路等等可能的安全隐患。如2008年8月英特尔信息峰会上演示了采用电磁共振耦合的原理隔空1m为60W等泡供电，虽然效率只有75%，但基本满足日常灯泡供电的距离需求，不会因为布置电线而存在任何隐藏的危险。在确保安全性的前提下，中短程无线供电方式将可以彻底解决家庭、工厂布线凌乱、电器位置固定、插座破坏建筑布置美观等等问题，具备可靠地安全保障[11]。
3.3 经济性
短程电磁感应中的磁场，中程或远程的电磁波（微波和激光可视为电磁波）传播过程中不需要介质，甚至在真空中的速度接近光速。电力传输只需铺设发射端和接收端，两端主要部件均由调理电路和线圈组成，检查两端是否能正常工作即可维护整个输电线路，成本较低。而常规的有线电力传输过程需要借助介质，一般为金属介质，虽然在传播速度同样接近光速，但传播距离和传播效率受介质影响。电网中使用较多的为架空线路，其使用的介质导线材质常使用的有三种材料——铜、钢和铝。以传递过程中的电压、传输距离及最大负载作为使用材质选择条件，使用最多的铜芯铝绞线，电压越高，导线截面越大。传输线路的铺设成本随距离的增加而增加，随电压的增加而增加。以铜芯铝绞线为例，由于传输距离的改变，承载功率由10kW增长到35kW，线截面积对应的由1mm2增加到6mm2。不仅如此，对于架空线路而言，配套的配电、杆塔和其他安全设施也极大提高了成本。电压提高时，相应的设备，尤其是与安全与传递效率相关的设备，成本呈几何线增涨。架空线大部分铺设在野外，而且高压输电杆塔较高，对于维护和修理的难度很大、成本较高。
4无线输电的发展前景与方向
无线输电作为一种新型的技术还不太成熟，在传输效率与功率上还需进一步的高[12]。以磁感应原理的无线电力传输由于距离的限制，目前只应用于供电、用电部分距离很近的情形，如变压器和芯片信息识别等。中程的“磁耦合共振”是最可能替代目前架空线路的无线传输技术，其传输的距离和效率与两端线圈大小直接相关，实现两端线圈完美共振，并研发能提高传输距离与传输功率的线圈结构，将会对无线电力传输有着极大地推广作用；其次，工厂用电机械、家用电器、手机等用电设备的充电与电源之间的距离在“磁耦合共振”输电的距离之内，借用“磁耦合共振”代替传输导线、简化传输结构、提高使用安全为当前及今后无线输电的主要研究路线。随着科技的发展，对能源的需求与日俱增，地球能源有限，从太空获取额外的能源并输送到地面是将来发展的必然趋势，而远程的无线输电成了必要的基础，对微波与激光输电效率以及输电环境适应性成为今后的研究方向。
参考文献：
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篇4
关键词：光纤通信 SDH 自愈环网
SDH（Synchronous Digital Hierarchy）全称为同步数字传输体系，是目前高速大容量光纤通信技术中应用最为广泛的标准之一。自20世纪90年代以来，大庆油田电力通信网络在SDH光纤传输网的承载下，取得了跨越式的迅速发展，为油田电网的稳定安全运行奠定了坚实的基础。经过十多年的发展，随着油田电网规模不断扩大，对油田电力通信网的要求也随之增加。
一、光纤通信网建设情况
大庆油田电力光纤通信网目前全部采用ADSS和OPGW光缆作为传输介质， 光缆类型为G.652 单模光纤，一般站点通信光缆的纤芯数以12芯的居多， 同时也有8芯、6芯和4芯等。油田电力通信光传输网覆盖了油田电力110kV变电站共30个站点， 网管级网元为电调中心，按照设备厂商不同，分为中兴、泰科两个传输平面，中兴光端机容量已达2.5Gbit/s。主要承载RTU数据、调度电话、行政电话、故障录波、电能计量抄表、企业网、变电站视频监控以及火灾监控、图像监控等业务。截至目前，主干光缆已开通900公里。现已形成以电调中心—奔腾—东湖—会战—铁人—兴胜—周泡—南五—南二—赵家泡—友谊—丰收—高家—调度中心为骨干环网，包括龙南、会战开闭所、前进水源等15条支线在内的STM-16的SDH传输环网，光缆图如图1所示。
二、自愈环的工作原理及结构
1.自愈环的工作原理
所谓光纤自愈保护是指光纤通信网络发生故障时，无需人为干预，网络能在极短的时间内具有对某些局部失效的故障自动恢复所携带的业务的能力，使用户感觉不到网络已经发生故障。自愈的基本原理是使网络具备发现故障并能寻找到替代的传输路由，在一定时间内重新建立通信的能力，受到该故障影响的业务能够通过其他路径到达目的通信终端而不受网络故障的影响。自愈保护是生存性通信网络最突出的特点，自愈网则是指具有自动故障恢复能力的网络。
2.自愈环的结构
SDH自愈环按保护的业务级别可以划分为2大类，即通道保护环和复用段保护环（或称线路保护环）。对于通道保护环，其业务量的保护是以通道为基础的，倒换与否按离开环的个别通道信号质量的优劣而定。通常利用简单的通道告警指示AIS信号来决定是否应进行倒换。
通道保护环往往使用专用保护，即正常情况下保护段也在传业务信号，保护时隙为整个环专用。典型的SDH自愈环包括二纤单向通道保护环、二纤双向通道保护环、二纤单向复用段共享保护环和四纤双向复用段共享保护环。
3.两纤通道保护环的工作原理
两纤通道保护的基本工作原理是“并发优收”，工作模式属于“非返回式”。“并发优收”是指通信双方在通信时，发送方把信号从工作通道和保护通道同时送出，接收方在正常情况下从工作通道接收信号，如果工作通道出现故障，例如光缆中断，则倒换至保护通道接收信号，从而使业务不会中断。以ZXMP S385为例，对于光板的并发优收是由交叉板完成的，也就是说，通道保护是由交叉板完实现的。
二纤单向通道保护环无论从控制协议的复杂性，还是操作的复杂性来说，都是各种倒换环中最简单的，由于不涉及APS的协议处理过程，因而业务倒换时间也最短。
三、SDH自愈环网的建设情况
电力通信的稳定可靠是电力生产的重要保障，只有电力通信的稳定可靠性提高了，电力的生产建设才能得到更好、更快地发展。大庆油田SDH光纤自愈环网的建设，进一步提高了电力通信运行的可靠性和稳定性，为加快油田电网的建设发展做出了应有的贡献。
截至目前，大庆油田电力调度中心通信机房和30个110 kV变电站，分别以中兴ZXMP S385和深圳泰科AC1光端机组成了2个有一定安全稳定性的SDH自愈环网，如图2及图3所示。
从图2和图3可以看出，每一个变电站的SDH设备光纤路由均有2个或2个以上的方向（每个方向均由2根纤芯组成），以调度中心为中心， 形成一个系统完善的光纤自愈环网。与光纤路由单个方向通信方式相比，二纤单向通道保护环具有真正的自愈合功能，可靠性大大提高。
四、SDH自愈环网的完善
1.存在的问题
虽然油田电力通信系统稳定性大大提高，但仍有部分偏远站点没有覆盖到自愈环网中，如张铁匠、杏北、龙河、杏南工区、杏南、宋方屯、等20几座链路传输的光通信站。并且龙河一次变与杏南工区之间为中兴S360和泰科AC1光板的异种光板对接，由于受时分交叉单元容量的限制，杏南工区以远光通信站再开通2M通道就存在了难题。
同时目前中兴ZXMP S360 的SDH设备已停产，厂家不再提供备品备件。
2.优化设计
若自建光缆线路2段（杏七变至南五变、杏十六变至张铁匠变），将张铁匠一次变接入到中兴S385的2.5G主环网内即可组成一个小环网，光方向与站内深圳泰科AC1光端机对接后依次连接杏北、杏南、杏南工区、龙河，通过龙河已安装中兴S385光信号汇聚后由OL16光口接入张铁匠传回电力调度中心，组成南部通信环网，原支线只剩宋方屯成为单站，进一步完善油田电力SDH光纤自愈环网运行的安全稳定性。宋方屯一次变、卧龙一次变、红压变、杏二十一变、杏十六变、南三油库变、红岗水源变的通信业务分别由杏南一次变和杏北一次变的LI卡接入。组网方式如下图4所示。
五、结语
SDH 技术的种种优势为电力系统通信带来了不小的便利，同时也必将在电力通信领域得到更大程度的发展。大庆油田电力通信系统的SDH 传输网络的建设是一个长期、不断优化发展的过程，随着油田电网建设的快速发展，势必还将对SDH 环网进行再分析再调整，目的就是不断提高整个SDH传输网的传输容量和可靠性。随着油田电力SDH光纤自愈环的不断完善，油田电力通信业务将始终安全、稳定、可靠的运行。
参考文献
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关键词：继电保护；电力光线技术；电网通信；有光时分复用
电力系统运行安全是保障社会经济建设稳定的重要工作内容，随着电网建设规模的不断扩大，采用原有的数据信息传递方式很难满足信息高效传递以及高信息容量的需求。针对这一问题，相关研究人员应从明确电力光纤技术应用要求、光缆的电网继电保护以及解决传输通道双重化问题入手进行分析研究，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。
1 继电保护中电力光纤技术概述
电力光纤技术是指，应用于电网通信和调度过程的技术，它能够为信息通道提供相应的保护。而继电保护中应用的电力光纤技术是通信光纤，它是由包层和纤芯两部分内容组成。包层是将光控制在纤芯内，并通过保护纤芯来增加光纤的机械强度；纤芯则是用来传输光信号的介质。电力光纤在继电保护过程中能够起到通道传输介质的作用，它的应用使得电力系统的运行具有耐高压和抗雷电电磁干扰的特点。对于继电保护电场的绝缘效果来说，电力光纤技术的应用带来了频带比较宽、传输容量比相对较大以及衰耗比较低的特点。基于上述优点，电力光线网络系统的建设力度不断加大，光纤技术也会在继电保护中完善其保护措施。
2 继电保护中电力光纤技术的应用
2.1 电力光纤技术应用要求
电网继电保护的安全运行是依靠继电保护的应用动作和应用时间来保证的。因而，必须要对电网通信通道的延时传输进行严格。相关研究结果表明，基于SDH光纤通信系统能够实现在480km的距离范围内满足电网继电保护的传输延时需求[1]。当电网实际的传输需求大于480km时，电力光纤技术通过增大中继的距离或者提高输出光功率的方法来满足光信息传输的延时要求。目前，随着电力光纤技术的快速发展，光信号的接收机、光源以及光纤的使用性能都得到了不同程度的提升。具体来说，光信号接收机的接收机的灵敏度更高、光源的输出功率更大以及光纤的无中继传输距离更长，部分光纤的无中继传输距离甚至可以达到上百公里。这一要求的满足是电力光纤技术改善了光信号的放大器以及色散补偿器的原因。在具体计算时，各个数据参数是以传输最差状态来进行计算的，这就意味着结果是存在一定余量的。如果再去掉一些传输过程中不必要延时环节，那么电力光纤技术允许延时的时间距离还可以延长。由此可以看出，SDH的光纤通信系统完全可以满足电力系统传输继电保护信号的延时要求和避免传输损伤问题的发生。在这种情况下，电网的继电保护实现了信号的有效传输。电力光纤技术还能够提高电网信息设计、运行以及系统维护的工作效率，保证了电力通信系统传送的安全性。
2.2 光缆的电网保护
现阶段，继电保护中电力光纤网络的使用光缆有三种：分别是架空地线复合（OPGW）光缆、自承式（ADSS）光缆以及普通非金属光缆。其中虽然架空地线复合光缆OPGW的使用成本较高，但它在同杆双回和多回线路以及高电压等级的使用过程育线路的综合造价相比成本较低。与此同时，架空地线复合光缆还可以兼作继电保护的通道。例如，220kV的电网通信线路，其采用的高频保护和光纤保护的成本价格相当。但当高频保护在线路两侧的运行过程中，还需要增设结合滤波器、阻波器以及耦合电容器等设备，这就意味着OPGW光缆的使用将更为经济实用。此外，架空地线复合光缆的应用还具有较高的运行可靠性，且设备维修费用低廉的特点。
2.3 传输通道的双重化问题
在继电保护中，当电力光纤技术应用于220kV电网以及220kV以上的电网信号传输时，要按照规定进行双重化的主保护。除此之外，纵联保护也要实现线路的双重化保护。对于220kV电网以及220kV以上电网信号传输的高频保护会在不同的相别上进行耦合，所以就能够满足传输通道的双重化要求。在实际传输过程中，如果采用两套光纤保护进行电网信号线路的主保护，那么传输通道的双重化问题就会对光纤保护的普及造成影响。因而，要在同一光缆的不同纤芯上实现通道双重化要根据光缆的使用型号来进行确定。对于光缆型号的选择，相关研究表明，按照使用可靠性原则ADSS光缆而后普通不能实现不同纤芯的双重化[2]。基于此，只能通过光缆的双重化传输标准来达到通道双重化的目的。
2.4 应用施工工艺
电力光纤技术在继电保护中的对象是，超高压线路的传输通道运行安全，这是保证电力系统稳定运行的关键。电力光线技术的光缆在传输数据信息式，需要经过光缆机、转接端子箱、高压线路以及电缆层等环节，这就给光纤的施工质量和施工工艺操作提出了新的要求。基于此，施工人员应在继电保护装置在投入使用前减小其测试误差。否则，就会导致电力系统继电保护装置的错误动作，从而对电力网络的安全运行产生影响。
3 继电保护中电力光纤技术的工作原理
3.1 电力光纤技术的应用原理
在电力光纤技术应用于继电保护的过程中，光线网络起到了稳定传输性能、提高保护恢复能力的作用。现阶段，电网通信系统中广泛采用的是SDH/SONET同步数字体系。同步数字体系的工作原理是以电时分复用的方式来进行继电保护的，它的应用使得电网通信系统具有固定的时延性能和强大的保护恢复能力。但在具体的应用过程中存在一定的局限性，这就很难满足电力网络系统进行组网的需求。基于此，应把当前系统广泛采用的电复用方式逐渐向光复用方式进行转化，这是因为光复用保护方式能够实现增大光纤传输信息容量的目的。光复用方式也可以称为有光时分复用，其中主要有两种保护方式，分别是频分复用技术和波分复用技术。
3.2 波分复用技术
对于波分复用技术（WDM）在继电保护中的应用，已经进入到商用的大规模使用阶段。其具体的工作原理与电时分复用技术的扩容潜力低下情况不同，WDM技术是通过一根光纤来传送多个波长的方式来进行数据信息传输[3]。此过程中，WDM技术使发送的多个波长有效绕过了光源信号，这就起到了增加电力光纤的传输容量，从而解决了当前商用信息爆炸的波长传输需求。此外，WDM技术还将电力光纤的带宽资源利用了起来，这就使光信号的传输容量实现了几百倍的提升。而光信号以大容量的方式进行长途运输，在一定程度上节约了光纤设备和再生器的使用，有效地降低了电网继电保护的运行成本。
4 结束语
综上所述，电力系统的继电保护是为电力系统提供安全、可靠以及高效的运行方式的技术，将电力光纤应用于其中，能够实现其经济运行的同时，还保证了电网通信的运行可靠性。具体来说，在继电保护中电力光线技术的应用将电复用技术逐渐转化为了光复用技术。该技术完成了电力设备的运行过程监测、数据信息采集以及传输方式控制等任务，同时还实现了电网传输通道中接收数据信息的快速完整传递。在此应用过程中，如果出现了故障，继电保护就可以快速做出反应动作，从而避免电力系统瘫痪事故的出现。
参考文献
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篇6
【关键词】 光传输设备 电力系统 通信 应用
前言：在科技发展的带动下，社会对于电力的需求不断增加，电力在各行各业中的应用日益广泛，我国的电力传输网络化也在不断完善。光传输设备的应用，实现了电力系统通信的网络化，而作为光传输设备之一，SDH技术能够有效满足现代化电力通信网的需要，应该得到相关技术人员的重视和推广。
一、SDH技术概述
光传输设备是指将各种各样的信号转换成光信号，在光纤上进行传输的设备，是现代通信中应用最为广泛的设备，常用的光传输设备包括光端机、光交换机、SDH、PTN等。通常来讲，光传输设备具有传输距离远、信号不容易丢失、波形不易失真的特点，在各种场所和领域中都有着广泛的应用。这里以电力系统通信中最为常用的SDH技术为例，对其进行简要分析。
1.1概念
SDH全称Synchronous Digital Hierarchy，指同步数字体系，是一种将复接、传输以及交互功能连接在一起，由网络管理系统进行统一管理和操作的综合信息传送网络。在1988年，CCITI接受了美国贝尔通信研究所提出的同步光网络概念，将其命名为SDH，使得相关技术体系成为了一种适用于微波、光纤和卫星传输的通用体制。
1.2基本原理
SDH光传输中，采用的信息结构是同步传送模块，采用块状结构-帧结构对数据信息进行存储，而在信号传输过程中，信号需要进帧，之后经过映射、定位和复用等步骤。
1.3拓扑结构
在实际应用中，SDH网络的拓扑结构包括了环型、链型、树型、星型以及网孔型等，尤其是双环结构，凭借自身良好的自愈能力以及较高的可靠性，得到了非常广泛的应用。
1.4优点
SDH技术能够实现网络的有效管理、实时业务监控、动态网络维护以及不同厂商设别的护筒等，能够大大提高网络资源的利用率，降低网络的运行维护费用，保证网络的高效运行，因此是信息领域在传输技术层面发展和应用的热点。
二、SDH技术在电力系统通信中的应用
在电力系统通信中，考虑通信的可靠性、安全性等要求，光传输设备一方面必须具有较高的稳定性和安全性，能够满足电网通信的实际需要；另一方面应该具有较高的传输带宽，取代传统的电信网络系统，确保其功能的有效发挥。SDH在电力通信网中的应用，主要体现在以下几个方面：
2.1安全性应用
SDH技术在电力系统通信中的应用，主要是针对现有网络的优化处理。在经济发展的带动下，现有的电力系统网络已经逐渐无法适应电力部门的发展需求，存在着许多缺陷和问题，如容量低、安全性低、延时等。因此，应该对单向通道倒换环站进行集中，形成一站式业务模式；两纤双向复用段环由于存在着特有的保护原则，采用的APS协议会使得维护和配置工作变得更加复杂，很容易出现错连的问题，对此，应该采用分散的业务类型。对于电力部门而言，在应用SDH光传输技术时，应该对现有的通信通道进行拆分，对环路进行改造，实现物理转接模式向数字交叉连接的转变，以提升电力通信网络的安全性。对于部分区域存在的受光缆路径约束而导致的无法实现自愈环的问题，可以改变多站串接站模式，代之以多站迂回跳纤的方式，进而实现支线线路组环。
2.2灵活性应用
电力通讯部门通过对SDH技术的应用，能够促进电力网络的横纵双向发展，不仅能够在很大程度上降低联网成本，还可以逐步实现结构的立体化。而伴随着业务容量的拓展，对于通信网络提出了更高的要求，应该对核心网站进行升级，将原本的核心环网平滑升级到10G的容量，为通信网络的进一步扩容以及业务量的增加预留出更多的发展空间，与其他技术相比，SDH技术的应用更加灵活。
2.3稳定性应用
在原有电力通信网络中，采用的接入方式为局端单节点接入，这种接入方式很容易出现单节点失效或者单方向光纤短路的情况，影响系统通信的安全性和稳定性。而在SDH光传输网络中，采用的是分层环形组网、双节点子环的接入方式，与局端单节点接入相比，不仅能够有效提升网络运行的安全性，还可以有效预防故障的发生。
三、结语
总而言之，SDH技术的应用，对于我国电力部门通讯系统的改进和完善有着非常积极的作用，也预示着其在我国巨大的发展和应用空间。在我国，想要建立起基于SDH的电力通信网络虽然需要较长的时间，但是也为SDH技术的研究和调整提供了时间，相关技术人员应该充分重视起来，对SDH技术进行深入研究和推广，促进电力通信的稳定发展。
参 考 文 献
[1]左鹏.光传输设备在电力系统通信中的应用[J].中国新通信，2014，（22）：56-57.
篇7
电力系统非常复杂，想要确保整个系统的稳定、安全运行，必须密切监视各种复杂元器件以及电气设备的实际运行情况。当前电力系统自动化技术包括自动控制功能以及自动检测功能，而且需要自动传输电力系统运行中产生的各种网络信息，确保电力系统运行的安全性。远动控制技术是自动化系统运行的关键，可有效、快速地判断并且定位电力系统的故障点，全面、仔细分析电力系统中的每项运行参数，尽可能保证整个电力系统运行的稳定性、安全性。
一、远动控制技术的基本概念以及工作原理
（一）远动控制技术的基本概念
电力系统自动化中目前已经开始广泛应用到远动控制技术，这在很大程度上提高了电力系统运行效率。远动控制技术主要指的是通过通信方式实时监测、控制远距离设备的实际生产过程，一旦出现问题，及时采取相应的处理措施，尽可能确保电力系统的稳定、安全运行。电力系统的变电站分布较为分散，如果想要同时监测、控制多个变电站会有一定难度，但是远动控制技术具备远程调节、远程测量以及远程控制等多种功能，可以统一控制所有变电站，最大限度地确保电力系统的安全、稳定运行，从而有效提高电力企业的经济效益。
（二）远动控制技术的基本原理
通常情况下，远动控制技术主要包括信息产生、信息传输以及接收信息等几个步骤，远动控制技术系统结构和自动化系统存在一定区别，主要体现在通道方面。远动控制系统的遥调功能以及遥测功能可以全面采集终端运行状态的一些参数，并且通过特定的通信协议把信息传输到调度中心，调节、控制整个系统的运行状态，并且向系统的执行终端下达相应的控制命令。
二、电力系统自动化中应用远动控制技术的具体体现
（一）信道编码技术
该种技术主要包括译码、信道编码以及信息传输协议等，信道信息往往主要通过通信信道来传输，系统只有通过信道才可以及时将远动装置收集的各种信息传输至调度中心，让调度中心来分析解读这些信息数据。为了确保传送过程信息的安全性，避免外界各种因素影响信息传送过程，一定要信道编码、译码这些信息。假如严格定义信道编码技术，实际上信道编码技术也仅仅是一个编写翻译数据信息的传输系统，换言之，遥测收集到的信息经过信道编码程序后可大大提高传输的有效性、稳定性。当前电力企业采用的编译码方式基本上都是线性分组码，特别是有机组合应用循环码可大大提高传输工作的完整性、高效性。
（二）通信传输技术
远动控制技术体系中，通信传输技术是非常重要的部分，通常会涉及到调解以及调制两种技术。现阶段电力系统主要是通过光纤通信、电力线载波等方式传输信号。电力线载的载波信号也主要包括两种方式，第一种是信号发射端编码后会形成相关的基带信号；第二种是采用调制技术可以将电力线中高频谐波信号转变成模拟信号，电力线中就可以以电流、电压的方式来传输通信。我国光纤传输技术大大提高，稳定性越来越高，光纤设备价格也逐渐降低，电力系统的信号传输得到了很快发展。
（三）数据采集技术
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无线充电从原理上可以分为电磁感应式、电磁共振式和微波传输式三种。
电磁感应式的工作原理类似一个分离的空心变压器，就好像把变压器的原绕组埋设在地面下，将副绕组安装在电动汽车上，从而实现电力的传输。电磁感应式目前的优点是能实现较大的传输功率，能达到几百千瓦，传输效率可以达到90%；它的缺点是供电端与受电端的距离有限，目前最大约为100mm。
电磁共振式的充电是利用电磁共振原理，电源发射端通过振荡器产生某种频率的高频振荡电流，在发射线圈周围形成振荡磁场。当电动汽车进入该磁场范围，具有相同自振频率的汽车接受端的线圈产生电磁共振，产生最强的振荡电流，从而实现电能的传输。电磁共振式的能量传输只在系统内进行，对系统外的物体不会产生影响，具有很高的传输效率，传输距离可以达到数米。2012年美国斯坦福大学首次提出了“驾驶充电”概念，汽车在道路上一边行驶一边自动充电。该系统的原理是将一系列线圈埋入道路路面下，在汽车底盘装上感应线圈，当电动汽车驶过道路时，地下线圈与车上线圈产生电磁共振，实现电力输送。据报道，这种无线充电方式效率可以达到97%。电磁共振式更能应对发射端与接受端的位置偏差，这很适合给运动中汽车充电，因此具有极好的发展前景。美国Witricjt公司开发的电磁共振式系统输出功率为3.3kW，传输距离为200mm下综合效率达到90%。
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【关键词】电力通信 MPLS 电力宽带通信网 应用
MPLS（Multi-Protocol Label Switch）是针对大型电力公司进行网络结构简化的一种新兴网络技术，其运作原理是为每个IP提供标记，并为IP数据包进行路径分配与优先级传输，为网络数据流量提供目标、路由、转发和交换能力，是在网络中利用标签引导网络数据进行高效传输的一种方式。MPLS指多协议标签，多协议不但可以支持多层网络协议传输，还可以兼容多链路层技术， MPLS标记交换技术利用ATM与IP路由进行标记，在网络中引入连接模式引导数据进行高速传输，其兼备ATM与IP的技术优势，减少了网络复杂度，降低网络成本，能够在提供数据业务时确保网络传输的安全性，实现两者的完美结合，倍受大众青睐。
1 MPLS基本概念及工作原理
MPLS指的是网络中用于快速数据包交换和路由的一种体系。一般采用标准分组处理法来对网络层分组进行数据转发，并采用标记交换对数据链路层进行交换，同时利用网络层的数据转发速度与数据链路层的交换频率来提高路由器交换次数，增加数据分组转发效率。
1.1 MPLS的基本概念
MPLS技术在近几年的发展中增加了很多的新技术概念与专业术语，主要有以下几种：
（1）Label：指每个分组中所有具有本地意义的、定长的或短的标识符，分组的标识通常用于LSR之间的交换，代表其所属的FEC（转发等价）。
（2）LSR：路由数据协议包类型，主要用于执行协议，完成LSR标记交换，也包括模块的控制和转发。
（3）LDP：标签分发协议，是MPLS中的一道主要协议，在网络中的两个LSR必须通过LDP转发流量的标签并达成一致。
（4）LSP：分层服务器提供程序，是由特定的FEC经过同等级的LSR所形成的一条路径，便于编写监视系统网络通讯情况。
（5）FEC：MPLS术语，用于描述分组作用中相似的特征并使用同样的方式运转，相同FEC的分组在MPLS中会被得到相同的处理。
1.2 MPLS工作原理
当网络数据分组传送至LSR后，LSR通过数据分组信息分析来将该分组放入匹配的FEC中，再将与FEC相连的label放在分组前进行交换。当其他数据送达后，LSR只需通过Label的数据分组信息来进行新旧标签的交换并决定其转发的出口，在Egress中去掉分组标签，继续进行后面的转发到最终出口。
2 MPLS在电力宽带通信网中的应用
电力宽带通信网中的业务尽管数据流量较少，但其对于数据传输的可靠性要求要比普通通信网技术高，电力系统DAS要求电力通信网中的接入点拥有独立的IP地址，系统要完全容纳第一、二层协议，保证qos的实时性。MPLS技术是近年来电力行业较为热捧的解决IP网络技术的一大手段，它能够在第二、三层协议汇总进行数据传输，并且可以有效容纳第一、二层协议，不仅完美结合了ATM与IP的技术优势，达到数据流量的控制，还有效保证了qos传输的实时性，满足了电力宽带通信网的技术要求。
2.1 SCADA系统
SCADA是指系统的系统数据采集与控制，其是电网调度自动化的重要组成部分，能够保证电网的稳定运行。SCADA系统对于通信要求数据来源可靠及时，能够进行高效处理，从而便于程序员进行电网调度的预测和控制。在进行SCADA系统接口时要考虑到其开放性的特征，对SCADA/EMS之间的实时数据业务调度可采用不同的接入方式，实时满足电网调度需要。
2.2 利用MPLS建立RTU与SCADA/EMS之间的连接模型
如图1，利用MPLS域建立RTU与SCADA/EMS之间的连接模型。
在MPLS域内，利用RSPV来进行标记信息携带和提供Qos由于MPLS支持用资源预留协议（RSPV）携带预定的标记信息来提供qos（服务质量），保证数据信号能够实时进行网络传输，如电力系统中的实时性信号一般要求传送时间≤3s，遥信传送时间≤2s，遥调传送时间≤4s。MPLS能够为不同服务等级的数据建立相应的LSP，分散物理网络数据来建立不同的虚拟网络，每一虚拟网络中的数据信号代表一个服务等级，从而使电力系统中的不同信号都存储于同一网络，虚拟网络可以存在不同的信号源及拓扑结构，程序编写员在优先进行高级信号传输时还要做好网络数据传输中的LSP备用工作，用以全面提高数据传输的稳定性。
3 结语
MPLS作为新兴电力通信技术，其所具有的灵活路由和流量控制以及支持多种业务的特点也使得大众对于提高电力宽带通信的数据传输充满了期待。引进MPLS技术是当今时代科技发展的必然结果，其也必定能够加强电力宽带通信网的数据传送系统，为电力宽带通信做出更大贡献。
参考文献
[1]杜德道.电力通信网综合监控管理系统建设探讨[J].价值工程，2012，31（18）：192-193.
[2]左爱华.刍议电力通信网的安全体系架构[J].城市建设，2012（18）.
篇10
IP，又称为互联网协议，其主要作用是用来解决各种网络在互联网的连接和通信上存在的问题。IP技术的在主要应用原理是将各种数据编码成数据部分，并附加具有寻址、转发以及路由选择功能的包头，然后，通过传输介质传输到目的端，解码后上传给上层应用。上世纪末期，伴随着计算机网络技术以及信息技术的发展，IP技术也进入了高速发展阶段，并迅速实现了对视频、音频等网络业务进行承载和传输。而经过近些年的发展，技术人员已经通过研制MPEG-4、H.264、WMA、PAC等编码解码技术成功解决了以往不同业务在对IP包进行压缩编码及在网络上传输的问题，使IP技术能够更好的承载和传输各种网络业务。
2电力通信自动化现状
2.1电力通信网络构成电力通行网络主要由调度数据网和管理信息系统网络两个模块组成。其中，调度数据网是整个电力通信网络调度和控制的基础平台，通过该平台，能够顺利、高效的对输配电线路、变电站、电厂等电力系统基础设备进行监测和控制。管理信息系统是整个电力企业的经营管理系统，主要包括生产管理子系统、营销管理子系统、办公自动化子系统等，通过这些系统，能够实现对电力企业的生产和经营进行管理。
2.2网络特点
2.2.1安全性为了保证调度数据网的安全性，首先，应该加强对一些比较重要的网络的管理，比如，财务管理信息系统、人力资源管理信息系统以及电费结算管理信息系统等；其次，应该设置网络防火墙，保证各网络的安全性，避免遭受网络攻击或者是发生信息泄露等问题；最后，应该通过IDS等监控方式对访问WAN的用户进行限制，如果发现访问用户非内部用户，要立即禁止其访问权，以提升网络的安全性。
2.2.2可靠性与实时性调度数据网络对遥测、遥调、遥信、遥控、遥视量以及遥脉的采集以及二次保护信息等专用信息在专用光缆纤芯中的传输，对可靠性与实时性都有着比较高的要求，因此，电力系统应该要具有比较高的可靠性和实时性。
3基于IP的电力系统通信方式分析
3.1IPoverATMATM是一种异步传输模式，其最初的设计目的是为了能够为数字通信传输宽带综合业务提供一种能够将所有数据传输集成到相同构架的传输方式。ATM的传输方式是在固定长度的信元中封装带有信元头的信息段，进而实现数据在网络中的传输。信元头包含了信元的地址、纠错码、业务控制以及维护信息，是ATM实现数据传输的主要凭借，其具体格式，如图1所示。
3.2IPoverSDHIPoverSDH是一种通过SDH光纤实现IP业务传输的物理网络传输模式,在该模式中，IP包的封装的参考协议是点对点协议(PPP)，在PPP帧的信息段中插入IP分组。然后，经过SDH通道层将其映射到同步净荷中,通过帧层和段层，并加上相应的开销，使其进入光层传输。在SDH中,SDH支撑IP网的主要方式是链路方式,同时，利用该方式还能够有效提升数据点对点的传输速率。另外，在SDH中，通过映射、定位校准以及复用可以在SDH帧结构的净负荷区内装入各种支路信号，进而得到标准的STM-N传送模块,其具体复用映射结构。
3.3IPoverWDMWDM是一种通过复用技术直接实现在光层中对数据进行传输的传输技术，其基本工作原理，是直接将光纤和光耦合器连接在一起,然后利用光纤将输入端和输出端连接在一起，利用光耦合器分开或者是组合各波长。在发送端,对不同波长的光信号进行组合(复用)，并将其送入1根光纤中进行传输；在接收端,分考（解复用）组合光信号，并将其送入不同终端。
4各IP电力通信方式特点及选择
IPoverATM具有支持业务广、传输可靠性高以及控制方式多的特点，比较适用于系统内音频数据、视频业务传输以及各级管理信息系统网络组网等业务。IPoverSDH具有带宽和传输速率高、点对点传输能力强、自愈能力强以及构建成本比较低等特点，比较适用于县下一级各营业处以及服务中心和通信中心的通信业务。IPoverWDM是一种应用了复用技术的全新的通信模式，具有网络管理简单、模式实现简单以及传输速率高等特点，比较适用于省、市级主干网络的互联互通业务。
5结束语
