探究電氣系統(tǒng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

孫偉

摘要：隨著社會(huì)的快速發(fā)展，相應(yīng)的也要求電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行跟上社會(huì)發(fā)展的步伐，在本文主要會(huì)介紹電力系統(tǒng)自動(dòng)化的現(xiàn)狀、并對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行分析。。

關(guān)鍵詞：電氣系統(tǒng)；自動(dòng)化；數(shù)據(jù)傳輸；技術(shù)

1.數(shù)字通信

傳輸數(shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)。由于信號(hào)以數(shù)碼形式傳送，信號(hào)被噪聲干擾后如尚未惡化到造成差錯(cuò)，就可用再生方法來整形。即使出現(xiàn)差錯(cuò)，也可通過差錯(cuò)控制技術(shù)來加以控制，從而改善傳輸質(zhì)量，提高通信的可靠性。此外，數(shù)字通信還有易于集成化、體積小、重量輕、可靠性高，便于用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理等優(yōu)點(diǎn)。

2.異步傳輸和同步傳輸

數(shù)據(jù)采用串行傳輸方式時(shí)發(fā)送端將數(shù)據(jù)按碼元逐位發(fā)送，接收端必須對(duì)應(yīng)地按碼元依次逐位接收，收發(fā)兩端必須嚴(yán)格地同步工作，這就要求收發(fā)兩端的時(shí)序頻率相同，相位也應(yīng)一致。為保證收發(fā)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?shù)男畔⑦m當(dāng)分段，每段通常是一個(gè)字符，然后按段發(fā)送。收發(fā)兩端在傳輸每一段的工作中保持同步，而在一個(gè)字符的末位至下一個(gè)字符的首位即字符之間所經(jīng)歷的時(shí)間可以是任意的，在此期間并不要求收發(fā)兩端同步。

2.2同步傳輸方式 同步傳輸方式要求收發(fā)兩端必須始終保持同步。采用同步傳輸方式時(shí)在發(fā)送的數(shù)據(jù)序列（通常是一長(zhǎng)串字符）之前先插入一個(gè)預(yù)先約定的同步碼。接收端通過檢出同步碼實(shí)現(xiàn)與發(fā)送端的同步，并要維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，一直到下次出現(xiàn)同步碼時(shí)再次實(shí)現(xiàn)收發(fā)兩端的同步。

3.傳送速率與誤碼率

3.1傳送速率 在數(shù)字通信中，數(shù)字信號(hào)是逐個(gè)碼元依次傳送，每個(gè)碼元含有一定的信息量，數(shù)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(dá)。碼元速率又稱信號(hào)速率，它是指每秒傳送的碼元數(shù)，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(duì)于只取兩種狀態(tài)且其出現(xiàn)的概率相同的二元制信號(hào)，每一碼元所含的信息量是1比特（bit），因此二元制信號(hào)的碼元速率和信息速率在數(shù)值上是相同的，但單位不同。

3.2誤碼率 碼元差錯(cuò)率簡(jiǎn)稱誤碼率，它是指在傳送的碼元總數(shù)中，發(fā)生差錯(cuò)的碼元所占的比率

4.信號(hào)波形及頻譜

信號(hào)波形是消息的攜帶者，最常用的數(shù)字信號(hào)是二元碼，也稱二進(jìn)制碼。單極性二進(jìn)制碼，以脈沖幅值為d時(shí)表示數(shù)字“1”，脈沖幅值為零時(shí)表示數(shù)字“0”。顯然單極性二進(jìn)制碼中含有較多的直流分量。對(duì)信號(hào)可以從時(shí)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(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)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(dǎo)纖維等。電力線載波通信是由發(fā)送端的載波機(jī)把原始信號(hào)調(diào)制成高頻（（40～500）kHz）載波信號(hào)，利用電力線傳送，再由接收端的載波機(jī)把高頻載波信號(hào)恢復(fù)為原始信號(hào)。為了把載波信號(hào)連接到電力線上去，必須有絕緣強(qiáng)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(hào)流往其它方向而造成損耗，在線路上串聯(lián)了高頻阻波器。使用一條相線對(duì)地結(jié)合的電力線載波傳輸方式。

5.2信道的基本特性 信號(hào)在信道中傳輸時(shí)會(huì)發(fā)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(hào)通過信道后其衰減隨頻率而變化的特性。實(shí)際信道對(duì)各種頻率成分可能有不同的衰減。衰減不均勻會(huì)使信號(hào)的幅度頻譜產(chǎn)生畸變?cè)斐刹ㄐ问д?。信道的衰減頻率特性可用信道的通帶寬度（簡(jiǎn)稱信道的帶寬）這一指標(biāo)來表征。在信道帶寬范圍內(nèi)，要求衰減量的波動(dòng)不能大于規(guī)定值。

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

6.基帶傳輸和頻帶傳輸

原始的數(shù)字信號(hào)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(jiǎn)稱基帶，所以原始信號(hào)又稱基帶信號(hào)。基帶傳輸就是直接傳送不經(jīng)調(diào)制的基帶信號(hào)。實(shí)際的信道中有相當(dāng)一部分對(duì)于直流和頻率很低的信號(hào)傳輸性能很差，不適于傳送基帶信號(hào)。每種信道有其適宜傳輸?shù)念l帶，可看作是帶通信道，所以通常將基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，使基帶信號(hào)變換為帶通信號(hào)以便在信道上傳輸。調(diào)制就是用基帶信號(hào)對(duì)載波的參量進(jìn)行控制，使其隨基帶信號(hào)而變化。經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。已調(diào)信號(hào)通過信道傳至接收端，再由解調(diào)器將它解調(diào)，恢復(fù)為基帶信號(hào)。解調(diào)是調(diào)制的反變換。包括調(diào)制和解調(diào)的傳輸稱為頻帶傳輸。

7.差錯(cuò)控制

數(shù)據(jù)在傳輸過程中由于干擾等原因可能會(huì)將傳送的“1”錯(cuò)成“0”，或?qū)ⅰ?”錯(cuò)成“1”，從而造成差錯(cuò)。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，可采用差錯(cuò)控制技術(shù)，在發(fā)送的碼組中按一定規(guī)則增添監(jiān)督碼元，使接收端能檢出差錯(cuò)（稱為檢錯(cuò)），或進(jìn)而對(duì)差錯(cuò)進(jìn)行糾正（稱為糾錯(cuò)）。信息碼通常以組為單位。給各組信息碼添上的監(jiān)督碼如只監(jiān)督本組的信息碼而與其它的碼組無關(guān)，這樣構(gòu)成的碼稱為分組碼。常見的分組碼一般為系統(tǒng)碼格式，即信息碼在前，監(jiān)督碼緊隨其后。

8.遠(yuǎn)動(dòng)通信方式和規(guī)約

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由主站、通信鏈路和子站等組成。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的工作方式有循環(huán)式（Cyclic Digital Transmission，CDT）和問答式（Polling）兩種。按循環(huán)式工作時(shí)發(fā)動(dòng)傳送的主動(dòng)權(quán)在子站，子站只管按規(guī)定的順序把有關(guān)信息循環(huán)不斷地發(fā)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(huán)式通常用于網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合。

按問答式工作時(shí)發(fā)動(dòng)傳送的主動(dòng)權(quán)在主站。首先由主站發(fā)命令給子站，例如命令子站傳送某些數(shù)據(jù)，子站就按要求做出響應(yīng)。問答式比較靈活，且不僅用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式通信結(jié)構(gòu)，也可用于同一條通信線路上接有不止一個(gè)子站的共線式通信結(jié)構(gòu)。主站發(fā)出的命令中有目的子站的地址，只有被詢問的子站才會(huì)做出響應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王凱文.電氣系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用.中國(guó)電力工程 2010.

[2]趙繼剛.電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)注意的問題.電力技術(shù) 2009.