合金电缆在电力系统需求侧的应用及前景

第一篇：合金电缆在电力系统需求侧的应用及前景

合金电缆在电力系统需求侧的应用及前景

黎志

（四川易从实业有限公司 成都 610000）

摘 要 通过对稀土高铁合金电缆的性能介绍及与铜电缆的性能对比，首次提出合金电缆的减排量分析。在电力系统需求侧推广合金电缆是建立资源节约型社会的选择，顺应了国际大趋势；随着节能减排政策的深入实施，如何选择合理的电缆应引起广大电力工作者的关注，从而在工程实践中采用更节能的电缆选择方案，减少能源损耗，充分响应国家节能政策，增加社会责任感。关键词 合金电缆 节能减排 碳排放

1、引言

铜，作为一种稀缺资源，随着人类的不断开采，日渐稀少。据美国地质勘探局（USGS）提供的数据，2003年全球可开采的铜储量达4.7亿吨，储量基础9.4亿吨。根据CRU提供的数据，2004年全球精炼铜消费量达1674.8万吨，按此计算，现有的可开采铜资源在30年内就将被耗尽。

在中国，人们长久以来都青睐于使用铜做为低压电力电缆的导体材料。出于成本、环境、生态等诸多因素考虑，大部分欧洲和美洲国家早在40多年前就已经开始使用铝合金作为导体材料。合金电缆的出现，在很大程度上缓解了原材料供求紧张的矛盾，降低了使用成本。

稀土高铁合金电缆以新型的铝合金材料为导体、以阻燃硅烷交联聚乙烯为绝缘、独特的自锁型铠装结构，具有“低烟无卤、阻燃耐火、安全稳定、经济节约、安装方便、节能环保”等优势，突破了国内多年没有攻破的“以铝代铜”技术难题。产品已获得国家住房和城乡建设部科技发展促进中心颁发的科技成果推广证书，具有较高的推广应用价值。

2、合金电缆介绍

稀土高铁合金电缆，采用AA-8030铝合金为导体，目前主要有AC90(-40)、ACWU90(-40)及TC90(-40)三种型号，分别适用于不同的安装环境。AC90(-40)和ACWU90(-40)两种产品均带联锁铠装，铠装材料使用的是AA-5000系列铝合金。相对于传统的钢带铠装，稀土高铁合金电缆的铠装更加轻便、环保，且易于弯曲，耐腐蚀性及抗侧压能力更是优于传统电缆。

同时稀土高铁合金电缆在绿色环保上也作出了杰出的努力。在生产运输过程中，通过对生产工艺及生产设备的改进，库存及运输流程的周密安排，极大程度地降低了能源消耗。相比铜缆，合金电缆的生产工序耗水量减少了80%，天然气使用量节省了20%，废品废料率为最低等级，对人体有害物质的使用减少超过60%。同时，由于铝合金电缆比铜缆的重量轻，在运输过程中，燃油的消耗降低了30%-40%。

由于稀土高铁合金电缆具有出色的弯曲性能及较轻的重量，在安装过程中更加便捷，节约人工及辅料，大幅降低了施工成本。

经过国家相关专业机构检测，稀土高铁合金电缆在耐低温、阻燃、抗紫外线等方面，测试数据均大幅度领先于国内同类产品。在工程应用中，稀土高铁合金电缆的优势是十分明显的： ①稀土高铁合金电缆是世界上最优秀的铝合金电缆之一。在发达国家已经安全运行近40年，是先进的、成熟的产品。世界上许多著名的企业和工程项目都是合金电缆的用户，如亚特兰大奥运会场、纽约机场、BP石油、通用集团、沃尔玛等。

②在实现同样的电气性能的前提下，稀土高铁合金电缆(含专用连接端子)直接采购成本(价格)比国内铜电缆有着更高的性价比。

③稀土高铁合金电缆具有卓越的机械物理性能：同等载流量下重量仅为铜缆的一半，弯曲半径只需电缆直径的7倍（相应铜电缆弯曲半径为12~15倍电缆直径），其反弹性能比铜缆少40％。使用合金电缆，可直接降低施工单位的安装成本；如果是大跨度的钢结构建筑项目（比如体育场馆、大型厂房等），由于合金电缆可以大大减轻对建筑钢结构的负重，自然可以为客户节约大量建筑结构的承重钢材。

④目前国内低烟无卤阻燃A级电缆比普通电缆价格高20％以上，如果使用稀土高铁合金电缆AC90(-40)系列产品，可以在达到低烟无卤阻燃A级的同时，并且大大降低成本。同时AC90(-40)可以沿墙面或屋顶明敷，直接节省占电缆工程总费用20%以上的桥架、管道的材料费和施工费。

稀土高铁合金电缆的推广应用是建立资源节约型社会的选择，国内铜矿资源基本接近枯竭，而且开采成本过高，目前80％铜耗量依赖进口，加之现在国际上铜价高启，在适当的安装环境下使用资源丰富、性价比高的铝合金电缆，顺应了国内建设资源节约型社会的大趋势，符合中国“建设节约型社会”的基本国策，符合建筑工程的“四新”原则；随着节能减排政策的深入实施，如何在工程设计的电缆选择中得以实现应引起广大设计师的关注，从而在工程实践中采用更合理，更节能的电缆选择方案，减少能源损耗，充分响应国家节能政策，增加社会责任感，同时减少业主的初始投资和施工费用。可以认为铝合金电缆的推广应用实际是与社会共赢，与用户共赢的“多赢”解决方法。

3、稀土高铁合金电缆减排量分析 3.1原材料生产能耗

铝和铝合金为160GJ/T（折合约4000万大卡/T，约合标煤8吨，CO2排放量约29吨）及5%的再循环能源需求。

铜为100GJ/T（折合约2500万大卡/T，约合标煤5吨，CO2排放量约18吨）及10%的再循环能源需求。3.2型号对比

以4芯185mm2合金电缆替代120 mm2铜电缆做分析： 4芯185 mm2合金电缆导体重量约1.961kg/m；

同等载流量的4芯120 mm2铜电缆导体重量约4.27kg/m。得出结论：

4芯185 mm2合金电缆每米生产能耗和排放：标煤16.47kg，CO2排放量约59.7kg；

同等载流量的4芯120 mm2铜电缆每米生产能耗和排放：标煤23.49kg，CO2排放量约84.55kg。

因此，每使用一米合金电缆，相当于在导体原材料能耗上面减少CO2排放量约24.85kg。

（注：此算法还未考虑材料加工中能源转化的利用效率，铜的加工能源消耗比铝要高，以及运输过程中的能源消耗等。）

4、稀土高铁合金电缆在电力系统需求侧的应用

作为中国市场上第一个铝合金低压电力电缆产品，稀土高铁合金电缆主要用于电力系统需求侧，为住宅、办公楼、电力工程、工业厂房及公共设施等提供了独特的、成本效益极佳的解决方案。

国内外项目使用稀土高铁合金电缆的情况：

稀土高铁合金电缆在美国使用的典型项目如亚特兰大奥运会主体育馆、沃尔玛购物商场、甲骨文数据处理中心、拉斯维加斯威尼斯人酒店、通用会展中心、肯尼迪国际机场等。其他地区如加拿大多伦多国际机场、威斯饤酒店、NovaScotia银行，墨西哥的立福马大厦、天空商场等。

稀土高铁合金电缆在中国已经拥有包括政府、工业、商业、民用、军工等超过1000处应用项目，如四川宏达集团·世纪锦城、中国二重集团、成都花样年·香年广场、中塑·成都国际贸易中心、重庆川仪蔡家工业园、云南冶金集团、2011年深圳大运会配套市政工程、济南铁路局、北车集团济南风电项目等。

5、结束语

中国是铝资源的大国，广泛使用以铝合金为导体的电力电缆正是顺应国家关于绿色环保、节能减排的倡导，真正适应我国国情。稀土高铁合金电缆，作为低压合金电缆的第一品牌，在中国的运用前景会更加广阔。

参考文献

1、铝合金电缆在建筑工程中的应用

杜毅威

中国建筑西南设计研究院有限公司 《建筑电气》 2010年05期 2、0.6_1kV STABILOY®合金电缆与铜电缆的比较

葛福余

刘欣欣

海军工程设计研究局;中加信达(北京)科技有限公司 《电气应用》 2009年08期

3、合金电缆的应用与分析

陈峰庭

浙江省天正设计工程有限公司 《高科技与产业化》 2010年06期

4、STABILOY®合金电缆 拓辟行业新天地——访加铝（天津）铝合金产品有限公司总经理伊万·萨拉闵先生

王春光 《电气应用》编辑部 《电气应用》2009年第23期

第二篇：超导材料在电力系统中的应用前景展望

超导材料在电力系统中的应用前景展望

摘要：

超导的发现是20世纪物理学的一项伟大成果。文章主要阐述了超导现象，超导材料的研究和发展以及在电力系统方面的应用优势和进展，并做了前景展望。

关键词：

超导材料；超导电缆；超导发电机；超导电动机。Abstract:

The discovery of superconductivity is a great achievement of 20th century in physics.The article mainly describes the phenomenon of superconductivity, the research and development of the superconducting materials as well as in Electric Power System strengths and progress, and outlook.Keywords: superconducting material;superconducting cable;superconducting generators;superconducting electrical motor.超导的诞生和发展

1911年，荷兰科学家卡麦林·昂尼斯用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（﹣268.95℃）时，汞的电阻变为零，这种现象被称为超导现象，电阻为零时的温度称为临界温度。为了证实超导体的电阻为零，科学家将一个铅制圆环放入温度低于7.2K（﹣265.95℃）的空间，利用电磁感应在铅制圆环内激发起感应电流。结果发现，环内电流能持续下去，从1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在两年半的时间内的电流一直没有衰减，这说明圆环内的电能没有损失，这就是著名的昂尼斯持久电流实验。这一实验极大的激发了科学家们的研究热情，国际上也对超导技术在电力方面的应用给予了极大的关注，开展了一系列可行性论证和一定规模的研究，但由于技术上和经济上的原因，这方面的应用研究都没能实现预期的目标。随着不断的实验，超导合金的出现使超导材料的临界温度也不断提高。

1986年瑞士缪勒和柏诺兹发现了一种成分为钡、镧、铜、氧的陶瓷性金属氧化物（La-Ba-Cu-O系氧化物）具有高于30K（﹣243.15℃）的约为35K的超导性。由于陶瓷性金属氧化物通常是绝缘物质，因此这个发现的意义非常重大，缪勒和柏诺兹因此而荣获了1987诺贝尔物理学奖。此后，新的研究成果如雨后春笋般大量出现，出现了研究和发现的高潮。到了1987年底，临界温度达到125K（﹣148.15℃），短短一年多的时间临界温度几乎提高了100K。

从此超导材料的研究方向朝向高温超导材料发展，当然，高温是相对于低温而言，即使是高温，依然远低于冰点。所以在实际应用中超导材料需要制冷等操作，大大提高了成本，也使得超导材料不能大量应用。

超导材料在电力系统的应用

美国物理学家波恩特•特奥•马梯阿斯指出：“电能的输送是超导体最重要的应用之一。”发电站输出电能常用铝线和铜线。由于电阻的存在一部分电力在输出过程中转变为热能而消失，存在着严重的损耗。而利用超导材料输电，由于导线电阻消失，线路损耗也就降为零，用超导材料可制高效率大容量的动力电缆，并且可减少导体的需求量，节约大量有色金属资源。

由于超导材料有零电阻的性质，所以科学家想到把其应用到电力系统中，这样可以大大减少电能的热损耗，节约很大一部分电能。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，单单是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导电缆输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。

在电力领域，利用超导线圈磁体还可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50%。超导发电机的另一个突出特点是有利于改善系统的稳定性。一般来说，发电机的电抗越小，系统就越稳定。超导发电机的电抗大约只有普通发电机的l／4左右，因此在系统电抗相对较小时，系统的稳定极限增加了约4倍。

另外，在2012年4月12日，中国船舶重工集团公司第七一二研究所研制的兆瓦级高温超导电机实现满负载稳定运行，标志着我国首台兆瓦级高温超导电机研制成功。该电机具有完全自主知识产权，达到世界先进水平，对我国超导电机的战略发展具有里程碑意义。今后，该所将着力进行大容量高温超导电机的实用化研究，预计到2020年前进入工程研制，逐步将高温超导电机技术推广运用到电气传动和发电领域，实现该领域的新变革。

超导材料的前景展望

综上所述，在电力系统中采用超导技术可增加电网的输送容量、降低电能损耗、提高电力系统运行的可靠性和稳定性、有利于保护环境．具有广阔的应用前景。现在超导电缆，超导发电机和超导电动机的研制都取得了重大进展，超导技术在电力系统中大规模应用的想法正在不断成为现实。我国的电力科技发展必须紧跟世界电力科技发展的步伐，要加强对超导电缆，超导发电机和超导电动机等可改善电网运行参数、有利于系统稳定且结构相对简单的超导电力设备的研制开发工作，争取在超导材料的研究开发、超导设备的结构设计、降低成本、经济运行等方面取得突破。

参考文献：

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第三篇：SDH在电力系统的应用

目录

摘要..........................................................................................................................................................2 1.SDH技术的叙述.................................................................................................................................3 1.1 SDH的概念...................................................................................................................................3 1.2 SDH的产生背景...........................................................................................................................3 1.3 SDH的传输原理...........................................................................................................................3 1.4 SDH的特点...................................................................................................................................4 2.SDH各个组成......................................................................................................................................6 2.1 SDH的帧结构...............................................................................................................................6 2.2 SDH信息基本单元.......................................................................................................................7 2.3 SDH的复用...................................................................................................................................7 2.4我国制定的复用结构....................................................................................................................9 2.5 SDH的映射原理...........................................................................................................................9 2.6 SDH的网同步.............................................................................................................................11 3 SDH在电力系统中的应用及保护....................................................................................................13 3.1 SDH技术在电力系统应用.........................................................................................................13 3.2 SDH在电力系统中的典型应用.................................................................................................13 3.3 SDH在电力系统中的保护.........................................................................................................15 结束语....................................................................................................................................................19 致谢........................................................................................................................................................20 参考文献................................................................................................................................................21SDH在电力系统的应用

摘要

信息网络是信息社会的重要支撑。在同一网络平台上传输各种业务，减少网络建设和运营费用，是21世纪通信发展的重要方向。为适应电力体制改革，加快电网智能化建设的步伐，电力通信网的规划建设也正朝着这一方向努力发展。但是，怎样保证电网调度通信业务在这个网络平台上满足可用性及可靠性传输，是目前各级电力通信的技术管理部门积极研究的课题，也是国内外设备制造厂商关注的焦点。对于电力系统通信的技术管理部门而言，怎样科学、合理地运用公网设备解决电力通信网的业务传输，既要满足公网业务和专网特种业务的要求，又要降低投资成本，有多种解决方式。随着电网建设的不断发展，电网企业正实施“三化一流”的发展战略，其中最主要的一项发展战略是推行主业现代化。推行主业现代化，就是要以电网为核心，实施统一规划、建设、调度、管理和核算，实现电网运营现代化。以转换经营机制为核心，创造良好的企业形象和先进的经济指标，实现电网管理现代化。以加快信息资源的开发与利用为核心，建设技术先进、安全可靠、适应电力市场需求的信息网络体系。而传输系统是信息网络体系的基础平台，因此作为目前传输系统的关键技术：SDH的传输，当然也就成为是电力系统信息技术应用的关键因素，并且已经成为电力系统信息化极其重要的组成部份。大多数电力生产信息、管理信息及调度信息均需通过SDH的传输网络进行传输。

关键词：SDH；电力系统；

1.SDH技术的叙述

1.1 SDH的概念

SDH（Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系）是一种将复接，线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术所提出来的同步光网络（SONET），国际电话电报咨询员会（CCITT）(现ITU-T)于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH，使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制，它可实现网络有效管理，实时业务监控。动态网络维护，不同设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率，降低管理及维护费，实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，受到人们的广泛重视。

1.2 SDH的产生背景

SDH技术的诞生有其必然性，随着通信的发展，要求传送的信息不仅是话音，还有文字，数据，图像和视频等，加之通信和计算机的发展，在70至80年代，陆续出现了T1(DS1)/E1载波系统（1.544、2.048Mbps）X25帧中继、ISDN（综合业务数字网）和FDDI(光纤分布式数据接口)等多种网络技术，随着信息社会的到来，人们希望现代信息传输网络能快速。经济、有效地提供各种电路和业务，而上述网络技术由于其业务的单调性，扩展的复杂性，带宽的局限性，仅在原有内修改或完善已无济于事，SDH就是在这种下发展起来的。在各种宽带光纤接入网技术中，了解SDH技术的接入 网系统是应用是普遍的。SDH的诞生解决了由于入户媒质的带宽限制而跟不上骨干网和用户业务需专业课的发展，而产生了用户与核心网之间的接入瓶颈的问题，同时提高了传输网上大量带宽的利用率，SDH技术自从90年代引入以来，至今已以是一种成熟。标准的技术，在骨干网中被广泛采用，且价格越来越低，在接入网中应用可以将SDH技术核心网中的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，充分利用SDH同步复用，标准化的光接口。强大的网管能力，灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。

1.3 SDH的传输原理

SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（Synchronous Transport，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM－1，四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个 STM－4同步复用构成STM－16，四个STM－16同步复用构成STM－64，甚至四个STM－64同步复用构成STM－256；SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向 270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（Section OverHead，SOH）区、STM－N净负荷区和管理单元指针（AU PTR）区三个区域，其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销（Rege nerator Section OverHead，RSOH）和复用段开销（Multiplex Section

OverHead，MSOH）；净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节；管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM－N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1/125×1000000帧，对STM－1而言每帧字节为8bit×（9×270×1）=19440bit，则STM－1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit/s；而STM－4的传输速率为4×155.520Mbit/s=622.080Mbit/s；STM－16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit/s。

SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TU PTR）或管理单元指针（AU PTR）的功能来实现；复用的概念比较简单，复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层，或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程。复用也就是通过字节交错间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程，由于经过TU和AU指针处理后的各VC支路信号已相位同步，因此该复用过程是同步复用复用原理与数据的串并变换相类似。

1.4 SDH的特点

（1）SDH传输系统在国际上有统一的帧结构，数字传输标准速率和标准的光路接口，使网管系统互通，因此有很好的横向兼容性，它能与现有的PDH完全兼容，并容纳各种新的业务信号，形成了全球统一的数字传输体制标准，提高了网络的可靠性；

（2）SDH接入系统的不同等级的码流在帧结构净负荷区内的排列非常有规律，而净负荷与网络是同步的，它利用软件能将高速信号一次直接分插出低速支路信号，实现了一次复用的特性，克服了PDH准同步复用方式对全部高速信号进行逐级分解然后再生复用的过程，由于大大简化了DXC，减少了背靠背的接口复用设备，改善了网络的业务传送透明性；

（3）由于采用了较先进的分插复用器（ADM）、数字交叉连接（DXC）、网络的自愈功能和重组功能就显得非常强大，具有较强的生存率。因SDH帧结构中安排了信号的5％开销比特，它的网管功能显得特别强大，并能统一形成网络管理系统，为网络的自动化、智能化、信道的利用率以及降低网络的维管费和生存能力起到了积极作用；

（4）由于SDH有多种网络拓扑结构，它所组成的网络非常灵活，它能增强网监，运行管理和自动配置功能，优化了网络性能，同时也使网络运行灵活、安全、可靠，使网络的功能非常齐全和多样化；

（5）SDH有传输和交换的性能，它的系列设备的构成能通过功能块的自由组合，实现了不同层次和各种拓扑结构的网络，十分灵活；

（6）SDH并不专属于某种传输介质，它可用于双绞线、同轴电缆，但SDH用于传输高数据率则需用光纤。这一特点表明，SDH既适合用作干线通道，也可作支线通道。例如，我国的国家与省级有线电视干线网就是采用SDH，而且它也便于与光纤电缆混合网(HFC)相兼容。

（7）从OSI模型的观点来看，SDH属于其最底层的物理层，并未对其高层

有严格的限制，便于在SDH上采用各种网络技术，支持ATM或IP传输；

（8）SDH是严格同步的，从而保证了整个网络稳定可靠，误码少，且便于复用和调整；

（9）标准的开放型光接口可以在基本光缆段上实现横向兼容，降低了联网成本。

2.SDH各个组成

2.1 SDH的帧结构

ITU-T规定了STM-N的帧是以字节（8位）为单位的矩形块状帧结构，如图2-1所示

图2-1 STM-N 帧结构图

从上图看出STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64„„。表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行×270列的块状帧。由上图看出，当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行。STM-N信号的传输也遵循按比特的传输方式，信号帧传输的原则是：帧结构中的字节（8位）从左到右，从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。ITU-T规定对于任何的STM等级，帧频是8000帧/秒，也就是帧长或帧周期为恒定的125μs。E1 PDH信号的帧频也是8000帧/秒。需要注意的是，对于任何STM级别帧频都是8000帧/秒，帧周期的恒定是SDH信号的一大特点。由于帧周期的恒定使STM-N信号的速率有其规律性。例如STM-4的传输数速恒定的等于STM-1信号传输数速的4倍，STM-16恒定等于STM-4的4倍，等于STM-1的16倍。而PDH中的8.448Mbit/s信号速率≠2.048Mbit/s信号速率的4倍。SDH信号的这种规律性使高速SDH信号直接分出低速SDH信号成为可能，特别适用于大容量的传输情况。从图2-1中可以看出，STM-N的帧结构由3部分组成：段开销，包括再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH）；管理单元指针（AU-PTR）；信息净负荷（payload）2.1.1信息净负荷（payload）

信息净负荷由STM-N帧传送的各种业务信号组成。为了实时监测低速业务信号在传输过程中是否出错，在装载低速信号的过程中加入了监控开销字节——通道开销（POH）字节。POH作为信息净负荷的一部分与业务信号一起装载在STM-N帧中，在SDH网中传送。它负责对低速信号进行通道性能监视、管理和控制。

2.1.2段开销（SOH）

段开销是为了保证信息净负荷正常灵活传送所附加的供网络运行、管理和维

护（OAM）使用的字节。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），分别对相应的段层进行监控。RSOH和MSOH的区别主要在于监管的范围不同。举个简单的例子，若光纤上传输的是STM-16信号，那么，RSOH监控的是STM-16整体的传输性能，而MSOH则是监控STM-16信号中每一个STM-1的性能情况。RSOH在STM-N帧中的位置是第一到第三行的第一到第9×N列，共3×9×N个字节。MSOH开销在STM-N帧中的位置是第5到第9行的第一到第9×N列，共5×9×N个字节。与PDH信号的帧结构相比较，段开销丰富是SDH信号帧结构的一个重要的特点。2.1.2管理单元指针（AU-PTR）

AU-PTR是用来指示信息净负荷的第一个字节（起始字节）在STM-N帧内准确位置的指示符，以便信号的接收端能根据这个指针值所指示的位置找到信息净负荷。管理单元指针位于STM-N帧中第4行的9×N列，共9×N个字节。

2.2 SDH信息基本单元

2.2.1信息容器（C）

信息容器的功能时将常用的PDH信号适配进入标准容器。目前，针对常用的PDH信号速率，G.707已经规定了5种标准容器：C-

11、C-

12、C-

2、C-3与C-4。

2.2.2虚容器（VC）

由信息容器出来的数字流加上通道开销后就构成了虚容器，这是SDH中最重要的一种信息结构，主要支持通道层连接。2.2.3支路单元（TU）

支路单元是一种为低阶通道层与高阶通道层提供适配功能的信息结构，它由低阶VC与TU PTR组成。其中TU PTR 用来指明低阶VC在TU帧内的位置，因而允许低阶VC在TU帧内的位置浮动，但TU PTR 本身在TU帧内的位置是固定的。

2.2.4支路单元组（TUG）

一个或多个在低阶VC净负荷中占有固定位置的TU组成支路单元组。2.2.5管理单元（AU）

管理单元是一种为高阶通道层与复用段层提供适配功能的信息结构，它由高阶VC与AU-PTR组成。其中AU-PTR 用来指明高阶VC在STM-N帧内的位置，因而允许高阶VC在STM-N帧内的位置浮动，但AU-PTR 本身在STM-N帧内的位置是固定的。

2.2.6管理单元组（AUG）

一个或多个在STM帧中占有固定位置的AU组成管理单元组，它由若干个AU-3或单个AU-4按字节间插方式均匀组成。

2.3 SDH的复用

要通过SDH网络传输业务信号，必须先将业务信号复用进STM-N信号帧当中。ITU-T规定了一整套完整的信号复用结构（也就是复用途径），通过这些途径可将PDH 3个系列的数字信号以及其它信号通过多种形式复用成STM-N信号。ITU-T规定的复用结构如图2-3 7

图2-3复用映射结构

从上图可以看出，从一个有效负荷到STM-N的复用途径不是唯一的。例如：2Mbit/s的信号可通过两种途径复用成STM-N信号。

SDH网络中的复用包括三种情况：

(1)低阶SDH信号复用成高阶SDH信号。

(2)低速支路信号（例如E1、E3、E4）复用成SDH信号STM-N。

(3)大于C-4容量（139.760Mbit/s）的高速信号（如高清晰度电视信号和IP路由信号）复用进STM-4和STM-16。

第一种情况在前面已经提及，复用的方法主要通过字节间插复用方式来完成的。复用的个数是4合一，即4×STM-1→STM-4，4×STM-4→STM-16。在复用过程中保持帧频不变（8000帧/秒），这就意味着高一级的STM-N信号是低一级的STM-N信号速率的4倍。在进行字节间插复用过程中，各帧的信息净负荷和指针字节按原值进行间插复用，而段开销则会有些取舍。在复用成的STM-N帧中，段开销并不是所有低阶SDH帧中的段开销间插复用而成，而是舍弃了一些低阶帧中的段开销。第二种情况用得最多的就是将PDH信号复用进STM-N信号中去。SDH网络的兼容性要求SDH的复用方式既能满足异步复用（例如：将PDH信号复用进STM-N），又能满足同步复用（例如STM-1→STM-4），而且能方便地由高速STM-N信号分/插出低速信号，同时不造成较大的信号时延和滑动损伤。这就要求SDH网络需采用自己独特的一套复用步骤和复用结构。在这种复用结构中，通过指针调整定位技术来取代125μs缓存器用以校正支路信号频差和实现相位对准，各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射（相当于信号打包）、定位（相当于指针调整）、复用（相当于字节间插复用）三个步骤。第三种情况通过级联的方法实现。

级联是一种结合过程，把多个虚容器组合起来，使得它们的组合容量可以当作一个保持比特序列完整性的单个容器使用。级联分为相邻级联和虚级联。VC-4相邻级联就是将相邻的X个C-4的容量拼在一起，相当于形成一个大的容器，来满足大于C-4的大容量客户信号传输的要求。VC-4级的虚级联就是把X个不同的STM-N中VC-4拼在一起形成一个大的虚容器作为一个整体使用。

2.4我国制定的复用结构

尽管低速信号复用成STM-N信号的途径有多种，但是对于一个国家或地区则必须使复用途径唯一化。中国的光同步传输网技术体制规定了以2Mbit/s信号为基础的PDH系列作为SDH的有效负荷，并选用AU-4的复用途径，其结构见图2-4所示

图2-4 中国的SDH基本复用映射结构

2.5 SDH的映射原理

2.5.1映射的基本概念

映射是一种在SDH网络边界处（例如SDH/PDH边界处），将支路信号适配进虚容器的过程。象我们经常将各种速率（140Mbit/s、34Mbit/s、2Mbit/s）信号先经过码速调整，分别装入到各自相应的标准容器中，再加上相应的低阶或高阶的通道开销，形成各自相对应的虚容器的过程。2.5.2 映射的种类

为了适应各种不同的网络应用情况，有异步、比特同步、字节同步三种映射方法与浮动VC和锁定TU两种模式。2.5.2(1)异步映射

异步映射是一种对映射信号的结构无任何限制（信号有无帧结构均可），也无需与网络同步（例如PDH信号与SDH网不完全同步）。利用码速调整将信号适配进VC的映射方法。在映射时通过比特塞入将其打包成与SDH网络同步的VC信息包，在解映射时，去除这些塞入比特，恢复出原信号的速率，也就是恢复出原信号的定时。因此说低速信号在SDH网中传输有定时透明性，即在SDH网边界处收发两端的此信号速率相一致（定时信号相一致）。

此种映射方法可从高速信号中（STM-N）中直接分/插出一定速率级别的低速信号（例如2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）。因为映射的最基本的不可分割单位是这些低速信号，所以分/插出来的低速信号的最低级别也就是相应的这些数率级别的低速信号。2.5.2(2)比特同步映射

此种映射是对支路信号的结构无任何限制，但要求低速支路信号与网同步（例如E1信号保证8000帧/秒），无需通过码速调整即可将低速支路信号打包成相应的VC的映射方法，注意：VC时刻都是与网同步的。原则上讲此种映射方法可从高速信号中直接分/插出任意速率的低速信号，因为在STM-N信号中可精确定位到VC，由于此种映射是以比特为单位的同步映射，那么在VC中可以精确的定位到你所要分/插的低速信号具体的那一个比特的位置上，这样理论上就可以分/插出所需的那些比特，由此根据所需分/插的比特不同，可上/下不同速率的低速支路信号。异步映射能将低速支路信号定位到VC一级就不能再深入细化的定位了，所以拆包后只能分出VC相应速率级别的低速支路信号。比特同步映射类似于将以比特为单位的低速信号（与网同步）进行比特间插复用进VC中，在VC中每个比特的位置是可预见的。2.5.2(3)字节同步映射

字节同步映射是一种要求映射信号具有字节为单位的块状帧结构，并与网同步，无需任何速率调整即可将信息字节装入VC内规定位置的映射方式。在这种情况下，信号的每一个字节在VC中的位置是可预见的（有规律性），也就相当于将信号按字节间插方式复用进VC中，那么从STM-N中可直接下VC，而在VC中由于各字节位置的可预见性，于是可直接提取指定的字节出来。所以，此种映射方式就可以直接从STM-N信号中上/下64kbit/s或N×64kbit/s的低速支路信号。为什么呢？因为VC的帧频是8000帧/秒，而一个字节为8bit，若从每个VC中固定的提取N个字节的低速支路信号，那么该信号速率就是N×64kbit/s。2.5.2(4)浮动VC模式

浮动VC模式指VC净负荷在TU内的位置不固定，由TU-PTR指示VC起点的一种工作方式。它采用了TU-PTR和AU-PTR两层指针来容纳VC净负荷与STM-N帧的频差和相差，引入的信号时延最小（约10μs）。采用浮动模式时，VC帧内可安排VC-POH，可进行通道级别的端对端性能监控。三种映射方法都能以浮动模式工作。前面讲的映射方法：2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s映射进相应的VC，就是异步映射浮动模式。2.5.2(4)锁定TU模式

锁定TU模式是一种信息净负荷与网同步并处于TU帧内的固定位置，因而无需TU-PTR来定位的工作模式。PDH基群只有比特同步和字节同步两种映射方法才能采用锁定模式。

锁定模式省去了TU-PTR，且在TU和TUG内无VC-POH，采用125μs的滑动缓存器使VC净负荷与STM-N信号同步。这样引入信号时延大，且不能进行端对端的通道级别的性能监测。综上所述，三种映射方法和两类工作模式共可组合成五种映射方式，我们着重讲一讲当前最通用的异步映射浮动模式的特点。异步映射浮动模式最适用于异步/准同步信号映射，包括将PDH通道映射进SDH通道的应用，能直接上/下低速PDH信号，但是不能直接上/下PDH信号中的64kbit/s信号。异步映射接口简单，引入映射时延少，可适应各种结构和特性的数字信号，是一种最通用的映射方式，也是PDH向SDH过渡期内必不可少的一种映射方式。当前各厂家的设备绝大多数采用的是异步映射浮动模式。

浮动字节同步映射接口复杂但能直接上/下64kbit/s和N×64kbit/s信号，主要用于不需要一次群接口的数字交换机互连和两个需直接处理64kbit/s和N×64k/s业务的节点间的SDH连接。

2.6 SDH的网同步

2.6.1网同步的基本原理

所谓同步，是使网内运行的所有数字设备都工作在一个相同的平均速率上。如果数字传输不能保持同步，如两个数字网络之间不同步、或同一数字网内的设备彼此不同步、或收发之间不同步等，则会使被传输的数字信号发生混乱，根本无法达到预定通信目的。如若发送时钟快于接收时钟，接收端就会丢失一些数据，即所谓漏读滑动；如若发送时钟慢于接收时钟，接收端就会重读一些数据，即所谓重读滑动。因此为保证传输质量，不仅要使网络中的设备保持良好的同步状态，而且还应保证网络本身、网络与网络之间保持良好的同步状态。2.6.2 网同步方式

在目前的SDH网络中节点时钟的同步有两种方式：主从同步方式和相互同步方式。

2.6.2（1）主从同步方式

主从同步方式使用一系列分级的时钟，每一级时钟都与其上一级时钟同步。在网络中最高一级的时钟称为基准主时钟或基准时钟（PRC），它是一个高精度和高稳定度的时钟，该时钟经同步分配网（即定时基准分配网）分配给下面的各级时钟。目前ITU-T将各级时钟分为4类: 1.基准主时钟，符合ITU-T G.811建议;2.转接局时钟，符合ITU-T G.812建议；3.端局从时钟，符合ITU-T G.812建议；4.SDH网元时钟，符合ITU-T G.813建议；通常，同步分配网采用树形结构，将定时基准信号送至网内各节点，然后通过锁相环使本地时钟的相位锁定到收到的定时基准上，从而使网内各节点的时钟都与基准主时钟同步。这是一种单端控制方式，如图2-6-2所示。

图2-6-2 主从同步方式

等级主从同步方式的主要优点是网络稳定性较好，组网灵活，适于树形结构和星形结构，控制简单，网络的抗滑动性较好。主要缺点是对基准主时钟和传输链路的故障较敏感，一旦基准主时钟发生故障会造成全网的问题。为此，基准主时钟应采用多重备份以提高可靠性。采用等级主从同步方式不仅与交换分级网相匹配，也有利于改进全网的可靠性。等级主从同步方式在各国公用电信网中获得了广泛的应用。

2.6.2(2)相互同步方式

在互同步系统中，不分时钟级别，不设主时钟，所有的时钟皆采用互连方式。

即每个时钟通过锁相环受所有接收定时基准信号的共同加权控制，在各时钟的相互作用下，如果网络参数选择合适，可以实现网内时钟的同步。由于高稳定、高可靠基准时钟的出现，主从同步法获得广泛应用；而互同步法因易形成扰动，实际中已经很少采用。SDH在电力系统中的应用及保护

3.1 SDH技术在电力系统应用

3.1.1 网络架构设计

电力输电网的网架结构，决定了电力通信网分级、分层、分区的传输网络拓扑结构。国调中心至各大区(省)调度中心的电力通信为一级传输网、大区调度中心至各省级调度中心的电力通信为二级传输网、省级调度中心至各地区级调度中心的电力通信为三级传输网、地区级调度中心至各县级调度所的电力通信为四级传输网、各县级调度通信网便是电力通信的五级传输网。在实际建设过程中,还需要根据实际情况 ,考虑网络建设和管理的复杂度 ,确定网络的层次架构。3.1.2 SDH用户接入设备的布置

省调配置一套SDH用户接入设备,将各地区通信网至省调及上级调度的主通道业务信号进行分叉/复接,实现业务重组;区调配置一套SDH用户接入设备,将各县通信网,发电厂至区调、省调的主通县调配置一套SDH用户接入设备 ,将各变电所 ,发电厂至区调、省调的主通道业务信号进行分叉/复接,实现业务重组。SDH用户接入设备,其基本是一套高性能的STM1的SDH网,并能够接入到STM16的网络中组成SDH子网。

3.1.3 业务实现过程

考虑将来的业务扩展 ,根据业务需要分配带宽颗粒 ,在传输系统中 ,一次变分配4个左右2M , 二次变分配3个2M ,局间提供分组交换所需2M。综合业务接入网设备满足如下需求:2/ 4 线音频专线接入、Z接口延伸业务、热线电话、POTS普通电话接入、继电保护DDN专线业务、以太网等业务。3.1.4 保护方式的选择分析

SDH的特点是其光环自愈功能。在光纤被切割等故障发生时仍能在短的时间内恢复通信 ,这在保证整个通信系统的可靠性方面起重要作用。在实际设计过程中需要结合节点的分布根据不同的保护方式主要有两种不同的网络配置方案: SNC较适应于网孔型的网络结构;自愈环保适应于环网结构,网络通信容量较大,结构简单的大型网络更为适用。

3.2 SDH在电力系统中的典型应用

3.2.1电力专网通信系统多业务传输解决方案的典型应用

一、行业典型应用要求或前提

即使在网络拓扑结构比较复杂的情况下，如何保证电力通信高可靠性的要求？如何保证通信系统良好的可扩展性？如何保证通信系统的多种业务要求？

（1）以最省的方式组建SDH自愈网，且升级扩容方便；

（2）站业务容量不大，但总体要求接口丰富；

（3）设备具有高稳定性，且可以统一监控。

二、方案简述及组网图

针对以上要求，运用其专门研制的高性能高适应性的系列产品，提供了完善的光纤通信解决方案。

（1）H9MOX-1641型MSTP多业务光纤传输平台，可支持多达12个光方向，尤其适合在复杂的网络拓扑条件下组网。MSTP与传统的SDH兼容，具备传统SDH的特点，同时克服了传统SDH的不足。它采用统计复用的方式对数据进行封装，采用分布式以太网OVERSDH技术，具备2.5层数据交换能力。在由五个站点构成的环网中，以太网数据对整个系统的带宽要求仅仅为45M,由于采用了分布式交换系统，其使用效率远远高于传统的SDH传输方案。

（2）三光方向的站点，采用H9MOS型SDH设备。

（3）两光方向的站点,以及光方向不超过两点的站点，采用H9MO-155型SDH设备。

（4）远端站点容量较小，推出8＋1单板型PCM设备，具备8路以64K为单位的业务接口，种类齐全：普通语音接口、4E&M接口、2E&M接口、RS232接口、RS485接口、2&4线音频接口、磁石接口、64K/128KV.35接口、64KG.703接口、热线接口。和一路以太网接口或两路N*64KV.35接口。

（5）端站点多，站点接入容量小的特点，使用了最多可接入14个E1设备的PCM局端设备，型号为：H5P-14，每个单板上一个2M容量，对外提供8路以64K为单位的业务接口和一路N*64K的数据接口。具有极高的性能价格比优势。

所有的设备可纳入统一网管，每个设备都可提供RS232或RS485的监控通道。在调度中心可对每一个变电站实行监控。如图3-2-1

图3-2-1电力专网通信系统多业务传输组网图

3.2.2 SDH电力通信承载网的应用

电力通信承载网建设的需求分析

电力通信承载网在为电力系统服务方面需为省局、电厂、变电站及与市局之间提供业务通道的基础服务。电力通信承载网主要承载的业务包括：

数据业务——包括线路继电保护和电网安全自动装置数据、调度自动化（SCADA）、电能计量系统、变电站综合自动化、电力市场数据和管理信息业务等。

话音业务——包括调度电话、行政电话、会议电话。

视频业务——包括视频会议系统及变电站自动监控系统等。

多媒体业务——信息检索、科学计算和信息处理、电子邮件、web应用、可视图文、多媒体会议、视频点/广播、因特网接入业务和IP电话等话音业务；

通过更加深入地分析，我们可以看出： 在业务需求方面，目前大部分省份的电力通信网络还无法实现管理信息系统横向数据的充分交互，这和目前选用的通信手段很有关系。通过SDH或者ATM作为业务承载层，只能实现点到点的业务实现，面对点到多点、多点到多点的业务需求，实现起来就非常困难。在财务自动化系统内，也同样存在这样的问题。此外，在办公自动化方面还有信息发布、文档查询、公文流转批阅、会议管理、电子邮件以及信息采编等。数据业务的需求已超过了电力通信网络发展的速度，只有承载在分组化宽带网络上，充分利用万兆、千兆、百兆高带宽优势；充分利用MPLS、电信级以太网等先进技术才能更好的承载这些重要业务。

在拓扑结构的选择上，由于电力通信网络光纤电路覆盖面大，节点多且分散，距离长，业务密度集中，电路分期呈链形建设，很难形成网状拓扑，也就无法发挥网状拓扑的多路由可选、可靠性高、生存性强的优势。而链形和星形拓扑虽然符合电力系统通信电路分段建设的特点，但是其可靠性差，瓶颈现象严重成本较高。基于电信级以太网技术的环形网络有多样的环网类型（相交环、相切环、环与链），灵活的组网能力和成熟的自愈技术，更适合电力通信光网络的组网。如图3-2-2

图3-2-2电力通信承载网

综上所述，电力公司需要建设一个可靠安全、高速高效的多业务承载网络，这个网络应该是具备高可靠性、高安全、高宽带、大容量、智能化的分组化网络。

3.3 SDH在电力系统中的保护

3.3.1 加强通信网络的设计

电力系统专业通信网的主要特点有：(1)用户分布点多面广；

(2)容量小但种类多，数据信息通道所占比例高；(3)随着电网飞速发展，通信网络变化大；(4)对电路要求的可靠性更高。

根据这些特点，要求设计通信主干网络时，必须做到可靠、灵活方便、并具有可持续发展能力。针对SDH光纤通信而言，SDH的灵活方便性、通用性、自愈能力是其它设备无法比拟的，但是可靠性方面可通过网络设计利用SDH的优点来加以弥补。对于可靠性的要求，根据实际而定，一般以做到“任何一个站出现大故障，不能影响其他站的正常运行；任何设备的任何一块板或某一个元件出现故障，不能影响本设备的正常运行”为设计标准。3.3.1(1)建立混合环形网

比较简单的网络设计是组成如图的3-3-1(1)SDH基本环行结构，该结构由一对光纤组成，STM-N信号同时在顺时针方向(CW)和逆时针方向(CCW)传输。在正常状态，一个或多个STM-M(M N)信号，或者其他能在STM-N帧内携带的业务，同时在环内沿CW和CCW方向发送。在接收点将出现两个一样的通道信号，一个作为主信号，一个作为备用信号。由于进入环中的支路信号要通过整个环传输，因此在整个环内携带的业务的可用总带宽不能超过STM-N容量，该带宽由环内所有节点共享，而且任何节点上的分插业务带宽都不能重新使用，因此在初次设计时期，应配置最大可用容量。

图3-3-1(1)SDH基本环行结构图

当光缆被切断或某一节点设备失效时，两个环(CW和CCW)中的一个仍可维持有效信号。通过通道选择有效信号控制通道倒换，从而维持正常的业务。这样便发挥了SDH的优点，提高了网络的可靠性。3.3.1(2)建立保护链路

电业局拟建东、西2个SDH环网，如图3-3-2(2)所示。东环、西环均为SDH 2纤自愈环。SDH设备已采取复接器保护，线路保护，2纤自愈环保护，分支接口的1＋N保护，电源的1＋N保护等。仅对设备的可靠性而言，基本保证了任何一块板(或一个元件)出现故障，不影响该机的正常运行的要求。SDH的自愈功能克服了由于某些原因出现大的故障或停机检修时，只影响本身的通信，而不影响其它各站之间的通信，但是当中心站的A1和A2机出现大的故障而停机时，就意味着中心站与东环或西环的通信全部中断，这种情况是不允许发生的。因此，根据电力通信的特点，设计网络方案时，在A1机至D机和A2机至C机之间各设置了一条联络光路，充分利用D机、C机的路由保护功能，将东环或西环各

机的信息经D机或C机同时送到A1机和A2机，使A1机和A2机起到互为备用的作用。这种A1机、A2机互为保护的方式还必须与3630智能PCM基群配套使用，利用3630PCM具有2个2M口进行自动倒换。

图3-3-2(2)双SDH环网图

3.3.2选择合理的SDH设备及网管系统

目前，世界各大电信公司均推出了自己的SDH产品，生产SDH设备的主要厂家有：美国AT＆T(2000系列)，法国A1catel,瑞典Ericsson(ETNA体系)，加拿大北方电信(Fiber-world体系)，中国的华为和中兴，德国西门子和日本富士通等。3.3.2(1)SDH设备分类

SDH设备根据其种类可划分为终端复用器TM，再生中继器REG，分插复用器ADM和数字交叉连接设备DXC,在组网时要生视设备的各种接口的合理配置与设备在网络中的恰当运用问题 3.3.2(2)选择合理的SDH设备

在建设SDH 信网络时 作为一项系统工程必须根据实际情况下选择合理的SDH设备,进行详细的规划与设计。只有这样 ,才能在电力通信投资较少、建设周期较长的情况下 ,达到预期的效果。3.3.2(3)SDH网管系统

SDH的网管系统不再停留在简单的维护终端和告警管理上，而且能自动处理和管理所接网络中各站设备的各种信息，并能对系统运行进行分析，还能通过远端维护接口来处理和管理其他网络中各站设备的各种信息，同时，能做到与PDH设备网管在一定程度上的兼容。

SDH传输网做为电力通信网，完善的SDH管理系统对全网的服务质量和维护成本有着深刻的意义，和以往的PDH传输系统相比，SDH技术在起帧结构中安排了相当丰富的开销字节用于网络的OAM&P。目前由于ITU-T在网元一级的管理标准比较完善，如G.784G.774系列、Q.811、Q.812等建议，而网络一级的管理标准特别是信息模型还正在完善之中。

尽管SDH网络管理系统的内容相当丰富，但SDH管理系统的管理功能依然可以用TMN的五大管理功能进行描述，即故障管理功能，性能管理功能，配置管理功能，安全管理功能和记账管理功能。

由于SDH设备不同三家的产品不同，在网络管理方面存在异种ADH管理系统的互操作问题，即对被管理的SDH网络资源的模型化，并具有一个共同的外部协议传送的管理信息结构。和TMN一样，SDH管理系统也秉承了ISO/OSI

管理中面向目标（对象）和客户、服务器方法，用管理目标抽象表示SDH传送网的物理资源和逻辑资源。

另外，由于SDH传输网对其网络管理的依赖性较大，因此，在对网络管理软件操作的过程中，一定要注意操作的规范化，在进行软件版本升级过程中，要时刻注意网络的运行情况，做好处理突发事件的准备。

结束语

SDH作为新一代的传输网体制，正迅猛发展。SDH通信模式，可以实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护。可以接入各类电力通信业务,以此形成电力通信网络的综合化、数字化、智能化和宽带化。我们在规划或建立新的通信系统时，应首先考虑使用SDH设备，这样就可以实现高效、高智能、高灵活和高生存能力、维护功能齐全、操作运行廉价的电力通信网，不仅可以更好地为电力系统生产、调度等服务，而且还使电力专用通信网今后以竞争力很强的价格进入市场，为电力公司开创新的收入来源、创造更好的经济效益打下基础。

致谢

非常感谢王维维老师在毕业设计阶段给我们的悉心的指导和热心的帮助，从最初的选题到开题报告，从写作提纲到一次又一遍的指出其中的具体问题，严格把关，循循善诱。在论文完成之际，谨向老师表示最崇高的敬意和最衷心的感谢。

参考文献

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第四篇：变频串联谐振电缆交流耐压试验装置在电力系统中应用的优点

湖北仪天成电力设备有限公司

变频串联谐振电缆交流耐压试验装置在电力系统中应用的优点

串联谐振试验装置是做什么的呢？该装置主要针对220kV高压套管、隔离开关的交流耐压试验，220kV主变的交流耐压试验设计制造。具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。该装置主要由变频电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成。湖北仪天成电力设备有限公司就YTC850串联谐振试验装置做以下讲解。

1、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

2、设备的重量和体积大大减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10。

3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

4、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。所以，湖北仪天成电力设备有限公司

串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。

5、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。

湖北仪天成电力设备有限公司是专业生产销售电力检测设备的技术型厂家，尤其是对变频串联谐振试验装置的生产有很多年的技术经验，我们承诺，凡我公司生产的电力检测设备均享有三月包换，三年质保，终身保修的售后服务。

第五篇：Gis在电力系统中的应用

GIS在电力系统中的应用

GIS的简介和功能

GIS即地理信息系统(GIS, Geographic Information System)是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使 GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。地图制作和地理分析已不是新鲜事，但GIS执行这些任务比传统的手工方法更好更快。而且，在GIS技术出现之前，只有很少的人具有利用地理信息来帮助做出决定和解决问题的能力。电力GIS是将电力企业的电力设备、变电站、输配电网络、电力用户与电力负荷和生产及管理等核心业务连接形成电力信息化的生产管理的综合信息系统。它提供的电力设备设施信息、电网运行状态信息、电力技术信息、生产管理信息、电力市场信息与山川、河流、地势、城镇、公路街道、楼群，以及气象、水文、地质、资源等自然环境信息集中于统一系统中。通过GIS可查询有关数据、图片、图象、地图、技术资料、管理知识等。

一、GIS特点

1、开放性

具有开放式环境及很强的可扩充性和可连接性。GIS技术支持多种数据库管理系统，如 ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等大型数据库；运行多种编程语言和开发工具；支持各类操作系统平台；为各应用系统，如SCADA、EMS、CRM、ERP、MIS、OA等提供标准化接口；可嵌入非专用编程环境。

2、先进性

GIS平台采用与世界同步的计算机图形技术、数据库技术、网络技术以及地理信息处理技术。系统设计采用目前最新技术，支持远程数据和图纸查询，利用系统提供的强大图表输出功能，可以直接打印地图、统计报表、各类数据等。可分层控制图纸、无级缩放、支持漫游、直接选择定位等功能。系统具备完善的测量工具，现场勘查数据，线路杆塔等设备的初步设计，并可直接进行线路设备迁移与相关计算等，实现线路辅助设计与设备档案修改。具有线路的方位或区域分析判断功能，为用户提供可靠的辅助决策，综合统计分析，为管理决策人员提供依据。特别是把可视化技术和移动办公技术纳入GIS系统的总体设计范围。地图精度高，省级地图的比例尺达到1：10000或1：5000，市级地图比例尺达到1：1000或1：500，地图能分层显示山川、水系、道路、建筑物、行政区域等。

3、发展性

具有很强的可扩充性和可连接性。在应用开发过程中，考虑系统成功后进一步发展，包括维护性扩展功能和与其它应用系统的街接与整合的方便。开发工具一般采用J2EE、XML等。

二、电力GIS特点

电力GIS除具备GIS的基本特点外还具备如下特点：

1、电力系统运行参数实时性及信息的动态变化性，需要对瞬间信息及时收集、处理和分析。电力GIS对数据处理、存储容量和传输速度均有较高的要求。

2、电网的多属性数据要求GIS具备足够的稳定性和可靠性。根据电力行业技术标准及电力企业业务需求，系统具有良好的可维护性。电力GIS能够实现数据的一次输入和多次输出，以保证数据的一致性操作，实现数据的统一管理和多层保护等，构建高可靠性和高准确性的业务系统。

3、电力系统是一个庞大复杂系统，电力网的广域性和电力设施的分散性及设备的多样性，实时信息量大，系统接口复杂，信息的覆盖面广，电网的各种电压等级及多用户连接等需要GIS具备拓扑分析和转换能力。

4、电力GIS的单机工作站方式已经落后，且不适合电力企业信息系统实际需要。电力行业目前应用的GIS平台安装在局域网环境下，在网络的应用和开发上整合信息，实现资源共享。

5、电力GIS具备安全保护的特点，电网设备的高精确度测量的经纬度坐标数据是国家基础信息资源，是国家安全的信息。

三、GIS在电力行业的应用

1、面向对象的数据建模，具有建模规则库、电网图的编辑及输出工具。电力GIS平台包括基本构件层、系统环境层、数据库连接层、图形与数据接口工具层、应用系统层等。分层建立各种数据模型，并建立各层的连接关系。建立地理层信息与设备信息的拓扑和映射关系。电力GIS支持多空间同屏显示和多空间关联建模、多空间索引。

2、支持多种图形处理与管理，实现数据的多层映射，多维空间映射，提供完整、准确的地图信息、高精度图片、准确的技术参数，标尺准确，高精确度杆塔位置，按用户需要自动生成专用地图。

3、数据搜索快捷、线路图表查询准确和统计功能齐全。电力GIS实现电网数字化描述，其目的是能对电网实现快速查询，及时掌握电网运行状态，快速诊断电网故障，提高处理事故能力，保证电网运行质量以及提高用户服务质量。GIS可对图形数据、可执行图形和属性数据的嵌套操作与映射查询关系运算；根据电力系统提供的配电设备的图形、属性信息与地理位置、地形数据、环境数据、线路走向数据、线路设备历史档案和即时信息，对线路设计方案、施工方案、抢修和停电措施提供决策依据及辅助决策。

4、电力GIS能够实现与电网调度自动化系统、电力用户关系管理系统、电力营销系统、电力市场管理系统等应用系统共享相关信息。支持多种管理应用系统的连接，其中包括与企业的MIS系统融为一体。GIS系统中的设备管理对其生命周期实行全过程跟踪，包括对设备信息的查询、属性数据的修改、设备的维修信息管理等。

5、电力GIS对信息库进行安全保护，制定管理与使用的安全保密措施和机制，包括内外网络的隔离、重要电力设施电子地图和设备信息数据库的保护等。安全措施在系统总体设计与建设中充分考虑，并严格实施，对应用系统的数据实现多层安全保护，设置用户权限以保证系统资源共享下的安全，使系统能在可靠安全的环境下运行。

电力系统所管辖的电网线路和设施分布在广阔的地域上，因此就很需要有GIS来为其所用。电力信息系统与其它信息系统不同之处在于它需要在数据库中记录地理信息，而且有两种类型的地理信息：电力设施的详细位置信息和设施之间的空间关系信息。

GIS系统是通过GIS技术对电力系统基础数据进行计算机管理，能够在地理背景图上管理配电网图形资料和非图形参数，真实反映电网线路的实际走向、各种电力设备的地理位置、对所属电力用户的供电方式等各种信息，并结合DMS中实时控制和离线应用，在地理背景图上显示电力系统实际运行状况。

通过GIS软件技术对配电网基础数据进行计算机管理，把GIS系统中实时控制和离线应用有机结合，形成一个具有空间概念（地理环境信息）和基础信息（电网资料和用户资料）的分层管理数据库，既能方便地进行查询和管理，为配电网运行管理提供一个有效的、具有地理信息的网络模型，又为GIS系统提供基础数据库平台，支持系统许多应用软件的开发和其他功能的实现，如故障投诉管理、配网工作（设计、施工和检修）管理、用电营业管理系统等。

电力客户服务中心系统“95598”，用于处理用电客户进行故障报修、投诉举报、咨询登记、信息查询等业务，对于用户来说，更多的是进行用户用电的故障报修，信息员可以根据用户提供的地点，从GIS系统中通过相关操作查询与之相对应的用户杆号，然后通过座席系统Agent下发派工单到配电抢修班或其他相关部门，指挥抢修车辆达到现场进行维修，再由抢修相关人员将现场故障情况及处理结果及时反馈给客户服务中心。

配电GIS与电力客户服务中心系统“95598”相结合，可以快速、准确的根据用户的故障投诉电话判断发生故障的地点、抢修队伍目前所处位置、及时派出抢修人员，缩短停电时间。近几年，电力系统相继开发建设了一大批GIS应用系统。如大连供电公司配电地理信息系统，长春供电公司用电GIS综合管理系统，南昌供电局SCZDA/AM/FM/GIS自动化主站系统，贵阳南区供电局配网地理系统，甘肃送变电工程公司输电管理地理信息系统等。下面介绍在系统运行管理方面

GIS在电力系统运行管理方面的应用

1、北京供电公司配电生产管理信息系统自2002年1月在北京供电公司、海淀、朝阳、丰台、石景山供电分公司和电缆管理处等单位安装以来，运行稳定，很大程度上提高了公司管理水平和工作效率。

2、山西省电力公司和山西晋城供电分公司2002年12月开始实施的“基于空间信息的电网综合管理系统”实现了山西电网的全面统一管理。

3、江苏省电力公司信息中心，积极推进电力GIS的应用和研究，把输电管理系统、调度管理信息系统、客户服务系统建立在GIS平台上。

4、上海沪西供电所通过电力GIS搭建数字电网实时系统，监控辖区内150万用户的用电状态，改革供电服务业务方式，通过GPS卫星定位系统准确定位，对电力线路实施维护。从电力输电预警系统分析线路运行故障，向班组发布抢修指令。利用GIS系统输出出事现场电路设备信息和接线分布图，为抢修车赶赴现场的工程人员提供准确的设备和线路信息。

GIS为电力信息化建设做出了巨大贡献，对电力行业的发展起到了积极促进作用，但同时应当看到我国电力GIS与国外先进水平还有很大差距。美国在20世纪90年代初就提出了“数字地球”的概念，而我国的地理信息系统才刚刚发展几年。相信我国电力GIS的应用空间和应用深度还很大，相信通过我们的努力会将电力GIS的水平提高到一个新的高度，电力GIS在不久的将来会到达光辉的顶点。参考文献：

1.《大连供电公司配电地理信息系统-查询版操作手册》，深圳市雅都软件股份有限公司，2004年9月出版

2.《配电GIS户外数据采集系统的建设与思考》，袁晨 赵晓纯，2006年12月发表

3.《手持GPS在配网地理信息系统的应用》，农村电气化，2007年第4期

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