保护通道.ppt
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1、PLCETLPLCETL电力线载波继电继电保护保护音频或数字信号音频或数字信号导引线等等Port1Port2Port3Port4Port6Port5Port1Port2Port3Port4Port6Port5光纤保护保护接口接口设备设备保护保护接口接口设备设备继继电电保保护护传输通道传输通道音频或数字信号音频或数字信号微波电力系统通信的主要方式电力系统通信的主要方式:n光纤通信光纤通信q超大容量、设备运行可靠,但通道较易受损,无中继距超大容量、设备运行可靠,但通道较易受损,无中继距离有限离有限。n微波通信微波通信q大容量,设备运行可靠,但基建及维护成本极高,易受大容量,设备运行可靠,但基建及维
2、护成本极高,易受地形及信号衰落影响。地形及信号衰落影响。n无线高频通信无线高频通信q大容量、灵活方便,但易受地形及干扰影响。大容量、灵活方便,但易受地形及干扰影响。n电力线载波通信电力线载波通信(PLC)n电力线载波通信的特点电力线载波通信的特点n优点优点q用电力线作传输介质,坚固可靠。用电力线作传输介质,坚固可靠。q所需投资较少,长距离电路上有明显的优势。所需投资较少,长距离电路上有明显的优势。q信道的走向与远方保护的通道完全一致。信道的走向与远方保护的通道完全一致。q在电力系统中传输各种信息的技术已经非常成熟,并被证实在电力系统中传输各种信息的技术已经非常成熟,并被证实是非常成功和有效的。
3、是非常成功和有效的。n缺点缺点q是一种窄带设备,传输容量很小。是一种窄带设备,传输容量很小。q使用的频谱受到限制。下限受耦合效率的限制,上限受无线使用的频谱受到限制。下限受耦合效率的限制,上限受无线电广播频率的限制。电广播频率的限制。q对电力线上的各种噪声干扰比较敏感。为提高传输信号的信对电力线上的各种噪声干扰比较敏感。为提高传输信号的信噪比,必须提高发信机的发信功率。噪比,必须提高发信机的发信功率。线路阻波器线路阻波器线路阻波器线路阻波器PLC电路的组成电路的组成A站站高压输电线高压输电线电能的传输电能的传输B站站数据、话音和保护信号的传输数据、话音和保护信号的传输电力线载波机电力线载波机电
4、力线载波机电力线载波机耦合电容器耦合电容器/CVT耦合电容器耦合电容器/CVT结合滤波器结合滤波器结合滤波器结合滤波器结合滤波器 MCD80相地耦合和相相耦合方式电力线母线耦合电容器TxRx结合滤波器阻波器差接网络电力线载波机高频电缆q相相耦合要增加一个高频差接网络光纤通信光纤通信n光纤通信基本知识光纤通信基本知识n光纤保护光纤保护n光端机光端机光纤通信基本知识光纤通信基本知识光纤传输系统的基本组成光纤传输系统的基本组成n光纤通信:以光导纤维(光纤)为传输媒质,光纤通信:以光导纤维(光纤)为传输媒质,以光波为载波,实现信息传输。以光波为载波,实现信息传输。n光纤传输系统的基本组成。光纤传输系统
5、的基本组成。光纤线路光源光源光光调制器调制器光光检测器检测器基带基带处理处理基带基带处理处理基基带电信号带电信号基基带电信号带电信号调制电信号调制电信号解调电信号解调电信号已调已调光信号光信号光光发射机发射机光接收机接收机光纤通信基本知识光纤通信基本知识光纤的传光原理光纤的传光原理 构成光纤的材料是石英纤维(构成光纤的材料是石英纤维(SiO2);光纤由内芯和包层组成,光纤由内芯和包层组成,芯的折射率略大于包层,利用光在内芯的折射或在芯与包层界芯的折射率略大于包层,利用光在内芯的折射或在芯与包层界面上的全反射实现光的传播。面上的全反射实现光的传播。n1n2n1SIFGIF光纤通信基本知识光纤通信
6、基本知识光纤基本类型光纤基本类型n突变折射率型多模光纤(突变折射率型多模光纤(SIF):):纤芯直径纤芯直径5060m,光光线线以折射形状沿以折射形状沿纤纤芯芯轴线轴线方向方向传传播,存在播,存在多条路径,并有多条路径,并有较较大的大的时时延差,因而信号畸延差,因而信号畸变变大。大。n渐变折射率型多模光纤(渐变折射率型多模光纤(GIF):):纤芯直径纤芯直径50m,光光线线以曲以曲线线形状沿形状沿纤纤芯芯轴线轴线方向方向传传播,各条路径播,各条路径时时延差延差较较小,因而信号畸小,因而信号畸变较变较小。小。n单单模光模光纤纤(SMF):):纤芯很细,直径约纤芯很细,直径约10m,光光线线以直以
7、直线线形状沿形状沿纤纤芯芯轴线轴线方向方向传传播,只有一种播,只有一种传传播播模式,信号畸模式,信号畸变变很小。很小。图图 2.2三种基本类型的光纤三种基本类型的光纤(a)突变型多模光纤;突变型多模光纤;(b)渐变型多模光纤;渐变型多模光纤;(c)单模光单模光纤纤 光纤通信基本知识光纤通信基本知识光纤传输特性光纤传输特性n传输损耗,由材料吸收和杂质散射等因素引起。有传输损耗,由材料吸收和杂质散射等因素引起。有三个低损耗窗口三个低损耗窗口:(:(1)0.85m附近,附近,损损耗耗24dB/km;(2)1.31m附近,附近,损损耗耗约约0.5dB/km;(3)1.55m附近,附近,损损耗耗约约0.
8、2dB/km。n色散(色散(Dispersion):):一般包括材料色散、模式色一般包括材料色散、模式色散、波散、波导导色散等,引起接收的信号脉冲展色散等,引起接收的信号脉冲展宽宽,从而,从而限制了信息限制了信息传输传输速率。速率。n中中继继器器间间距受距受损损耗限制和色散限制。耗限制和色散限制。n色散限制用距离色散限制用距离带宽积带宽积(Mbpskm)表示。三表示。三类类光光纤纤中中SMF最高,最高,GIF次之,次之,SIF最低。最低。0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5衰减(衰减(dB/km)第一窗口第一窗口第二窗口第二窗口波长波长(m)普通单模光纤的衰减
9、随波长变化示意图普通单模光纤的衰减随波长变化示意图6 5 4 3 2 10。40。2第三窗口第三窗口 C 波段波段15251565nm 1.57 1.62 L波段波段低损耗低损耗低损耗低损耗 “窗口窗口窗口窗口”:普通石英光纤在近红外波段,除杂质吸收普通石英光纤在近红外波段,除杂质吸收峰外,其损耗随波长的增加而减小,在峰外,其损耗随波长的增加而减小,在0.85m、1.31m和和1.55m有三个损耗很小的波长有三个损耗很小的波长“窗口窗口”,见图。,见图。光纤通信基本知识光纤通信基本知识实用光纤标准实用光纤标准nG.651:GIF型光纤,适用于中小容量和中短距离;型光纤,适用于中小容量和中短距离
10、;nG.652:常规单模光纤,第一代常规单模光纤,第一代SMF,在波长在波长1.31m处处色散色散为为零,零,传输传输距离只受距离只受损损耗限制,适用于大耗限制,适用于大容量容量传输传输;nG.653:色散移位光色散移位光纤纤,第二代第二代SMF,在在波长波长1.55m色散色散为为零,零,损损耗小,适用于大容量耗小,适用于大容量长长距离距离传输传输nG.654:1.55m损损耗最小的耗最小的SMF,1.31m处处色散色散为为零;零;nG.655:非零色散光非零色散光纤纤,是新一代的,是新一代的SMF,适用于波适用于波分复用系分复用系统统,提供更大的,提供更大的传输传输容量。容量。光纤通信基本知
11、识光纤通信基本知识光发射机光发射机n光源:光源:发光二极管(发光二极管(LEDLED):):自发辐射,输出光功率自发辐射,输出光功率小,谱宽,稳定,长寿命(小,谱宽,稳定,长寿命(10107 7),价低,适用),价低,适用于小容量、短距离传输系统。于小容量、短距离传输系统。激光二极管(激光二极管(LDLD):):受激辐射,输出光功率大,受激辐射,输出光功率大,谱窄,波长稳定,长寿命(谱窄,波长稳定,长寿命(10105 5至至10106 6),价高,),价高,适用于大容量、长距离传输系统。适用于大容量、长距离传输系统。n光调制器:光调制器:目前采用强度调制(由于光源频谱不纯,尚未实目前采用强度调
12、制(由于光源频谱不纯,尚未实现相干光通信);分内调制和外调制,对于数字现相干光通信);分内调制和外调制,对于数字调制,用光脉冲的有无代表数字信息(调制,用光脉冲的有无代表数字信息(0 0和和1 1)。)。光纤通信基本知识光纤通信基本知识光接收机光接收机n光光检测器的功能:光信号的解调(检测器的功能:光信号的解调(O/E)n光检测器的类型:光检测器的类型:PIN光电二极管、雪崩光电二极光电二极管、雪崩光电二极管(管(APD)n光接收机的灵敏度取决于噪声特性(包括光检测光接收机的灵敏度取决于噪声特性(包括光检测器的噪声和电放大器的噪声)和误码率指标器的噪声和电放大器的噪声)和误码率指标nAPD是有
13、增益的光电二极管适用于灵敏度要求较是有增益的光电二极管适用于灵敏度要求较高的场合,但需采用复杂的温度补偿电路,故成高的场合,但需采用复杂的温度补偿电路,故成本高;在灵敏度要求不高的场合,宜采用本高;在灵敏度要求不高的场合,宜采用PIN管。管。n光接收机中还有电的放大器、自动增益控制电路、光接收机中还有电的放大器、自动增益控制电路、均衡再生电路等。均衡再生电路等。光纤通信基本知识光纤通信基本知识光纤通信发展阶段光纤通信发展阶段n1966年高琨指出了用光纤进行信息传输的可能性和技术途年高琨指出了用光纤进行信息传输的可能性和技术途径;径;n第一阶段(第一阶段(19661976年),从基础研究到商业应
14、用的开年),从基础研究到商业应用的开发时期,实现了短波长(发时期,实现了短波长(0.85m)低速率(低速率(45或或34Mb/s)多模光纤通信系统,无中继距离约多模光纤通信系统,无中继距离约10km;n第二阶段(第二阶段(19761986年),大发展时期,光纤从多模发年),大发展时期,光纤从多模发展到单模,工作波长从短波长发展到长波长(展到单模,工作波长从短波长发展到长波长(1.31和和1.55m),实现了实现了1.31m、传输传输速率速率140565Mb/s的的单单模光模光纤传输纤传输系系统统(PDH),其无中继距离为其无中继距离为50100km;n第三阶段(第三阶段(1986年),全面深入
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