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数字通信论文范文1
（1）4G移动通信技术具有很高的数据传输速率。现代移动通信技术的核心就是速度，在通信中一直被追求的就是是高速，而4G通信技术的优势之一就是速度更快，因此第四代移动通信技术的传输和通信速度基本上满足人们的日常工作、生活需要。
（2）网络频谱更宽。每个4G信道占有100MHz的频谱，相当于移动电话网络的20倍。
（3）通信用户可共存性。4G移动通信能够依据网络的状况和信道的条件相应的地进行处理，能够使每个通信用户相互依存切相互独立，从而能够满足多类型的用户的需要。
（4）通信费用更低廉。4G系统是在3G系统的基础设施之上建立的，节约了许多不必要的成本，总体相比，4G通信系统的价格甚至比3G通信系统要低得多。
2通信技术产业自主创新的特点
（1）研发周期长，收效慢。由于通信研发是一个漫长或者是大海捞针的过程，这就要求需要投入大量的精力来创新。就如4G通信技术的出现，首先必定要在3G技术更新层面投入大量的专业人才，除此之外，完整的设备和知识储备也是必须的，因此企业和国家就要在人才的引进或培养，大量研发设备的购买，专利技术引进与利用等方面投入相当大的精力。
（2）资金和技术密集，创新和风险同在。大部分的创新都是徒劳无果！对于通信信息产业来说，这种高风险性主来源于技术和市场两方面。技术上的高风险，是指创新的成果会受到技术本身的成熟度、辅助技术、技术生命周期、应用前景以及社会的竞争状况的影响。在整个创新开发过程中，企业往往是在多次开发中找到甚至依然找不到满足公司需求的技术。
（3）经济效应突出，需求方收益高。面临着创新投入的高风险性，众多的企业依然投入大量的资金进行创新，这主要还得益于创新新产品的高收益性。通过创新技术，企业在整个行业内获得了技术上的领先优势，这种领先优势使其可以凭借首先推出新产品或者新功能打来自己的市场获得比较高的利润，同时也使企业获得了科研创新软实力的培育和提高。
（4）创新过程复杂，高度依赖标准。在竞争日益激烈的今天，一个企业甚至一个国家都不可能完全拥有某个领域内的所有专利技术，在这种情况下，进行产品或者技术研发时，需要与其他单位或者研究机构进行合作，通过购买或者交换获得别人的技术。此外，创新过程还高度依赖法律、标准、文化以及形象等，因此创新的实现是一个非常繁琐和复杂的过程。
34G通信技术的发展趋势
据不完全统计，全世界使用移动终端进行通信的用户达地球上总人口的3/4，现代移动通信技术使地球更小了。未来的4G移动通信技术将在交互干扰抑制技术的基础上对3G移动通信技术进行发展，进一步满足用户使用手机和PDA等终端设备上网的基本需求，未来的4G移动通信技术将会使人们使用通信终端上网成为习惯。无线接入网（RAN）技术和微微无线电接收器技术的加入使得4G网络的数据传输效率变得高效，更加节能环保。
4结语
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论文摘要:现今的电子通信技术属于一种尖端的且应用性极强的技术,一个国家的科技发展水平和进度关键看电子通信技术水平的高低。电子通信产业是信息产业不可或缺的一部分,电子通信技术的进步和发展直接带动先进的生产力和科技实力。电子通信技术涉及的领域和范围较广,特别突出在移动电话和卫星通信两个方面,本文也将重点通过这两个方面来分析电子通信系统关键技术的问题。
随着电子通信技术的发展,它同时在很大程度上改变着人们的生活和方式。人们也能很好地运用电子通信技术突破时间和空间的局限来学习和工作。电子通信技术不仅改变着人们,它还在改变着社会和国家,使得国家不断发展,特别表现在卫星通信技术上。当然我国的电子通信技术还存在一些关键技术的问题,有待人们改善和加强。
一、电子通信系统概述
电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱,是现代高新技术的重要组成部分,甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会,电子通信技术无处不在,它涉及的范围也很广,包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域,还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。
电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信,此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。
二、电子通信系统关键技术问题
近几年来,电子通信技术应用十分广泛,就其最具代表性的移动通信和卫星通信来看,就存在很多关键性的技术问题,有待加强和改善。移动通信技术在电子通信技术中发展范围最大最迅速,传统的蜂窝通信因为可用无线频谱资源的增加和无线信号的衰弱而变得越来越受局限。不断缩小的小区半径代表着基站的密度也在不断增加。除此之外,频繁的越区切换导致空中资源的浪费和频谱效率降低,这也使得网络建设的成本也是越来越高。从以上各种因素可以看出,要想获得更高的频谱效率和更大更充足的系统容量,就应该突破传统蜂窝体制,应用新的移动通信技术。
1、移动通信系统关键技术问题
在移动通信系统中采用分布式天线是很有效也很成功的一种方式,每个小区内都有很多个无线信号处理单元,这些单元距离都比载波波长要远得多,并且它们都能进行功放变频和信号预处理。要在核心处理单元实现信号处理的功能,首先就要完成信号的收发功能和一些简单的信号预处理,然后就要与核心处理单元连接,通过光纤和同轴电缆或微波无线信道来实现。有两种方式可以实现分布式移动通信,第一种就是在所有的无线信号处理单元上所有相同的下行链路信号同时发射,然后小区内的无线信号处理单元接收到上行链路信号之后直接传送到中心处理单元。这种方案优点是简单,缺点则是会不断干扰系统,阻碍了系统容量的扩大。第二种方式则是在整个业务区域内完成无线覆盖的分布式天线结构,通过用大量的无线信号处理单元来实现,从而突破传统蜂窝小区的理念。这种方式也可称之为“受控天线子系统”,即“仅与移动台相近的信号处理单元负责与移动台进行通信”的方式。第二种较之第一种更理想,但同时它也更复杂。
分布式移动通信较传统的移动通信技术有几点优势,第一是小区间干扰低、SIR高且系统容量大,第二是它内部的分集能力不仅能用来抵抗阴影效应,还能够保证不衰落和扩大系统的容量。第三是它能全面提高其自身切换性能和接受信号的功率,还能降低其切换次数。第四是它对其他通信系统的干扰小并且在相同发射功率下覆盖的区域更大,反之其发射功率更低。第五是它不仅能更方便快捷地实现任意形状的无线业务服务区,还能核心处理单元集中处理信号。更能有效利用无线资源。
子通信系统分为5层:应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层。这5层之间功能划分应明确,接口应简单,从而为硬软件的设计实现奠定良好的基础:应用层是通信系统的最高层次,它实现通信系统管理功能(如初始化、维护、重构等)和解释功能(如描述数据交换的含义、有效性、范围、格式等)。驱动层是应用层与底层的软件接口。为实现应用层的管理功能,驱动层应能控制子系统内多路传输总线接口(简称MBI)的初始化、启动、停止、连接、断开、启动其自测试,监控其工作状态,控制其和子系统主机的数据交换。传输层控制多路传输总线上的数据传输,传输层的任务包括信息处理、通道切换、同步管理等。数据链路层按照MIL—STD一1553B规定。控制总线上各条消息的传输序列。物理层按照MIL—STD一1553B规定,处理1553B总线物理介质上的位流传输。应用层、驱动层在各个子系统主机上实现,传输层、数据链路层、物理层在MBI上实现。
2、卫星通信系统关键技术问题
卫星通信在电子通信技术中最为先进,它也有很大的优势,包括通信距离远并且容量大,通信线路质量稳定可靠以及机动性能优越和灵活地组网等这些都是别的技术没有的特点。但随着不断快速发展的全球信息化产业,人们对信息的需求也越来越复杂多样,电子通信技术已进入高速、多媒体、业务多样化和可移动的个性化时代。
目前的卫星通信的一些关键技术也存在一些问题,它包括高速数据的业务需求。以及卫星通信应用宽带IP的难点。现代卫星通信技术采用一些关键技术来解决问题,一个就是数据压缩技术,它能让静态和动态的数据压缩都能有效提高通信系统在时间、频带、能量上的工作效率;第二个就是智能卫星天线系统;第三个就是宽带IP卫星通信技术的研究;第四个就是新型高效的数字调制及信道编码技术;第五个就是多址连接技术的改进和发展;第六个就是卫星激光通信技术。
未来的卫星通信数据率会通过激光通信来实现,激光的优势会在互联卫星网中得到充分发挥,因为在那里经常会应用到激光通信技术,它在外层空间进行,所以不会受到大气层的影响。还可以利用“星际激光链路”技术来缩短全球卫星通信中的“双跳”法的信号时长。有专家提出“在卫星激光通信在比微波通信数据速率高一个数量级的理想情况下,天线孔径尺寸会比微波通信卫星减小一个数量级”的观点。那么如果在空间无线电通信中以激光作为载体来进行工作和运行未来的卫星之间进行激光通信是很有前途的。
总而言之,电子通信系统在这个信息化时代无处不在。在电子通信系统中范围最广最常见的就是移动通信技术和卫星通信技术,移动通信技术体现在日常的电视广播网络等各种电子传输工具上,而卫星通信系统则运用在比较大型的工程上。电子通信系统的发达和完善与否直接决定了一个国家和社会的强弱,所以对其关键技术问题的分析和研究是很有必要的,掌握了其关键技术就能很好地运用和完善它。
参考文献
[1]刘旭东,卫星通信技术[M].北京:国防工业出版社,2000
杨运年,VSAT卫星通信网[M].北京:人民邮电出版社,1997
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根据地理气候条件，构建无线宽带专网、光纤通信网、中压PLC载波、短距离无线通信共同交互耦合的通信网，是当前较为有利的组网方案。多种通信方式共同交互耦合，符合电力通信专网的演进策略。在建设初期，通信的业务量相对较小，覆盖面大，而光纤的造价较高，全光纤网不满足经济性组网需求，采用此种组网方案可在建设初期减少投资，同时便于日后通信业务量增加时的通信网络改造升级。同时，现有的GPRS公网并不可靠，属于非实时和安全性很低的网络，难以满足配电自动化需求。而无线专网具有可靠性高、实现性和安全性高的特点，可满足集抄业务安全性以及配电自动化业务实时性的要求。在使用上，无线专网将逐步作为稀疏地区光纤通信盲点的补充，且进一步将其作为光纤网络的备份系统和应急系统，从而提高电力通信网络的可靠性。
2自动化通信系统的主要功能及可行性分析
配电终端互相间的通信，就是指各FTU能够实现与所属TTU互相间的通信。因为各FTU与其所属TTU距离比较小，电缆通信方式作为一种性价比很高的通信手段，具有高度的稳定性，所以可在各FTU与所属TTU间设立电缆，并应用RS-485的通信方式。对于通信系统的介质，应选用具有屏蔽功能的普通通信电缆及双绞线。各FTU将从所属TTU收集到的信息、数据不予任何加工、处理，直接传送到主站系统，统一由主站系统进行数据的加工、处理。相反，来自配电网中心主站的指令下达到对应的FTU，经过FTU的判断，当为FTU指令时，将由FTU作出回应；经过FTU的判断，如果为TTU指令时，则FTU需要把指令传送给TTU，这是应由TTU作出回应。原因是FTU不会对属于TTU的指令做出任何回应，因此，针对FTU及TTU的应用类型不会受到任何限制。到2010年，国内供电企业基本已建成覆盖全部变电站的光纤通信网。以此为基础，以变电站为起点建设10kV线路段的电力通信网，即可完成配网段的电力专网。配电自动化通信系统的可行性主要体现在技术方面，即光纤、PON技术已经成熟，供应厂商有华为、中兴等知名企业，在电力行业中已有很多应用实例，是国网公司电力光纤、配电自动化、调度通信系统等项目的推荐技术。无线宽带方面，国内有自主知识产权的Mcwill、LT800产品，也有Wimax等国际标准产品，且已在少数省网公司的用电信息采集系统以及铁路、机场等工业专网中有所应用。
3通信系统自动化技术规约
因为馈线自动化系统中具有多个通信点，然而通信的数据信息量太少，所以这种在调度自动化过程中选用相对较多的循环式CDT规约以及查询式的POLLING花费时间过长的办法并不适合实际问题的解决。当前，世界电工委员会确定的IEC870-5-101规约是目前来说较为适合配电自动化系统的通信规约。
3.1IEC870-5-101规约用户数据分类
在自动化的配电系统信息数据传输中，对于很多信息数据极为重要，必须立刻进行传输，它们拥有很高的传输优先性；而对于一些数据信息传输的优先性很低，可以进行比较慢的传输。从以上原则的角度考虑，在实际配电自动化系统中，为了确保优先、迅速传输事故状态数据信息以及迅速实现事故识别，并迅速完成事故状态的隔离及恢复供电，把负荷开关的变更状态及电力系统的事故信号等关键信息作为优先数据信息来进行解决；而电流、电压以及功率等其它的测量量则作为二级的用户数据信息来进行解决；对于有关脉冲量及统计量都为视为慢数据信息来进行处理。
3.2通信系统规约程序流程
对于主站向终端的指令时有初始化、对时、总召唤、一级数据信息查询、二级数据信息查询、刀闸（或为开关）以及全站总复归等等，而对于终端的回应报文则有遥测量、遥信量以及确认等。通过初始化等相关步骤，主站方面就可针对终端进行常规的报文询问，此后将依据回答报文以及标志位的不同，发射出不同的报文，以此得到所需要的数据信息。IEC870-5-101规约在平衡传输过程中，询问呼唤二级用户信息数据变化以及定点呼唤每组返送的信息数据有没有FT1.2帧长样式操控中的要求访问位ACD-1。当出现上述情况，主站则利用“请求一级用户信息数据”来向终端实施请求。IEC870-5-101规约处在非不平衡的传输过程中时，将会应用快速-校对、验证-过程采集一级用户的数据信息。
4配电自动化通信技术优势
综合运用EPON、宽带无线、PLC、WSN等技术率先建立基于复合通信的电力用电信息实时采集系统，建设跨业务“配用电一体化通信网络平台”，开展配网自动化建设，可有效促进电网安全、可靠、高效供电，提高服务水平。从技术与实践两方面研究电力通信网建设方式和运维模式，对建设具备系统自愈、用户互动、高效运行和分布式能源灵活接入等功能的智能电网具有决定性作用。
5结束语
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随着我国电力自动化进程的加快，专用的通信技术在一定程度上已经逐渐完成，从当前通信技术建成来看，构成电力自动化通信的主体为光纤通信。通过光纤通信将各地的变电站与电厂结合在一起，将与之相关的系统相互结合，可有效地提高电力系统各种数据与信息的共享性。在通信系统逐渐构建的过程中，Internet为专用的通信系统提供相应的网络连接服务。从现今电力公司的运营状况可知，该构建系统已经为其提供了一个较为完整的数据库系统。另外，EMS、SMS、语音通信以及实时数据通信是我国当前运用的通信系统所能够支持的业务。在电力通信系统运输的过程中，不同的局域网络管理系统主要依据不同的电压进行网络数据控制与调度，局域网络除了InternetVPN之外，还有CAN和RS-485总线。为进一步加快无线网络通信与一次设备、二次设备的集成管理和无缝对接，我国电力通信网络的发展达到一个发展的期。同时，卫星通信、无线通信也被运用到电力自动化网络通信中。
2电力无线通信网络系统
我国的通信网络主要是在有线非智能的通信技术的基础上发展起来的。但是，现今我国的无线通信技术已经获得了较快的发展。现今使用的无线通信网络主要由管制端、无线基站以及无线终端构成。使用最为广泛的无线通信技术是远程监控技术。在过去使用有线非智能通信网络的情况下，供电局要想对通信两端进行连接，需要搭建很长的电缆，给供电局带来了较大的资金消耗。使用无线网络通信可节约电缆费用，降低成本。但是，就目前无线通信网络运行的状况而言，还存在一定的不足之处。例如，无线通信网络附近产生电磁场，就会对无线通信网络造成一定的影响，还会为无线信道的承受力带来隐患。另外，无线通信网路主要依赖于电波传送信号，信号在传送过程中的安全问题值得重视。针对这种情况，有2种无线通信方案：专用无线网络构架；公共无线网络。无线网络对远程进行监控和数据传输主要采用变电模式。
3电力自动化通信网络的主要问题
从株洲电力自动化通信网络的现状来看，其仍然存在不少的问题：
（1）电网建设环境恶劣，并且电网建设的地位和电网建设的重要性与紧迫性不对称。株洲地区电力供需状况较为紧张，在电力供求不能满足用户需求时极容易产生矛盾。主要原因在于电网建设的环境不好，体现在：电力选址、选线批复程序不顺畅、随意性大，前期工作进展困难；项目实施难度大，阻工现象时有发生，大多数地方超政策补偿。
（2）部分电网工程项目由于实施难度较大，存在较大的安全风险，这些问题主要存在10kV及以下的中低压配电网。虽然电网工程项目具有较为严格的管理制度，但是在工程建设的过程中，由于步骤琐碎、中间环节多、工程施工时间较紧、施工人员较为混杂，仍具有较大的安全隐患。
（3）配电通信网建设较为落后。
（4）缺乏完善的配电通信技术标准和相关网络建设、运行管理规范，配电通信系统缺乏有效的管理手段和依据。
（5）智能配电网系统的另一个标志是用电营销系统与用户的交互式应用，以及用户集中储能、分布式储能和分散储能的大规模应用，目前有关这方面的技术规范还没有统一。
4电力自动化通信技术的更新
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关键词：3G视频通信H.264/AVC容错技术
传统的视频编码标准都是围绕比特流的概念组织的。实际上用于传送数字视频的大多数网络体系结构并不适合直接传输比特流。在许多网络体系结构中，比特流需要拆分为数据分组。这些分组的特性，如最小/最大尺寸、相关开销和差错属性等在网络体系结构间、甚至在某个给定的网络体系结构内也是很不相同的。假如视频编码器自身能和网络特性很好的匹配，将能够获得更好的视频QoS。问题是如何容错地支持易差错的无线移动网络？为了解决无线移动信道视频的容错传输，我们将采用如前向纠错编码及支持差错复原的视频压缩编码技术来解决。H.264编解码器可以很好的解决易差错信道的视频容错传输。在3GPP/3GPP2的传输环境下通过选择适当的条带长度使H.264编解码器和无线移动信道的网络特性得到很好的匹配，实现无线移动信道视频的容错传输。H.264标准适用于无线网络传输的主要原因之一就是在概念上分为两层：视频编码层VCL(VideoCodingLayer)和网络抽象层NAL(NetworkAbstractionLayer)，其中VCL负责高效的视频内容表示，它被设计成尽可能独立的网络，NAL负责对编码信息进行打包封装并通过指定网络进行传输。H.264中还定义了两种新的帧编码类型，即SP帧和SI帧来完成不同流的切换，可以根据传输网络和用户终端的具体情况自适应地在不同码率的视频流之间切换，这大大改善了视频流对3G网络的适应性。
一、3G视频通信中容错技术的应用
3G通信技术的出现使对话式无线视频业务成为可能，虽然3G网络在移动环境下的带宽可达384kbps，在静止环境下的带宽可以达到2Mbps，但是由于信道衰减、建筑物遮挡、终端移动、多用户干涉等原因影响，使得信道是时变且高误码的，因此，在3G网络上传输视频流时，仅仅追求高的压缩效率是不够的，必须有一定的容错和错误掩盖措施。最新的3GPP/3GPP2标准要求3G终端支持H.264/AVC视频编解码技术，同时由于硬件的限制，3G终端只支持部分H.264/AVC的容错工具。H.264中虽然提供了一些容错工具，但是它们有各自不同的用途和目的，即在不同的场合需要选择不同的组合来使用。
1.1错误隐藏技术由于错误隐藏技术能够利用接收到的数据来恢复丢失的数据，因此一般都应用在解码器端。在无线网络环境中，解码器的这种能力尤其重要，因为无线网络环境中误码率高，很多RTP包在传输中被网关或者路由器丢弃，而这些丢失的数据又必须在解码器端根据空间和时间上的相关性来恢复。错误隐藏技术的实现方法也很多，在JVT参考软件中，就使用了一种空间相关性的方法，即使用被丢失宏块周围的4个宏块来恢复被丢失的数据，其选用的标准是使恢复后边缘数据的SAD(sumofabsolutedifference)差最小。这种方法的效果虽不是最好，但是计算简单有效。
1.22Slice结构为了满足MTU大小的要求，在3G网络视频传输中对视频进行分片压缩显得尤其重要。经过分片压缩后的视频中每个RTP包中包含一个片，一般每个slice中包含一个或者几个宏块，并以RTP包的大小满足MTU的要求为准。
1.3帧内编码块刷新由于帧内编码不依赖时间上相邻帧的数据，所以帧内编码块能有效地阻止由于包丢失甚至帧丢失而引起的错误传播。对于对话式视频业务来说，由于实时性要求高，而且I帧刷新的频率较低，因此可以用帧内编码块来部分代替I帧的作用。H.264／AVC提供了两种帧内编码块刷新(intrablockrefreshing)模式；其中，一种是随机模式，即用户可以选择帧内编码块的数目，而由编码器随机决定哪些哪些位置上的宏块实行帧内编码；另一种是行刷新模式，即编码器在图像中依次选择一行进行帧内编码，但图像分辨率大小不同，每次需要帧内编码块的数目也不同，例如在QCIF格式图像中，每次需要选择一行，即11个宏块进行帧内编码，而在CIF格式图像中，这个数字变成22。
1.4参数集(ParameterSets)H.264标准中，取消了序列层和图像层，将原本属于序列和图像头部的大部分句法元素分离出来形成序列参数集SPS(SequenceParameterSet)和图像参数集PPS(PictureParame2terSet)。序列参数集包括了与一个图像序列有关的所有信息，如编码所用的档次和级别、图像大小等，应用于视频序列。图像参数集包含了属于一个图像的所有片的信息，如嫡编码方法、FMO，宏块到片组的映射方式等，应用视频序列中的一个或多个独立的图像。多个不同序列参数集和图像参数集被解码器正确接收后，被存储于不同的己编码位置，解码器依据每个己编码片的片头的存储位置选择合适的图像参数集来使用。
1.5冗余片(RedundantSlice)H.264编码器除了对片内的宏块进行一次编码外，还可以采用不同的编码参数对同一个宏块进行一次或多次编码，生成冗余片，冗余片的信息也被编码进同一个视频流中。解码器在能够使用主片的情况下会抛弃冗余片，反之如果主片丢失，也可以通过冗余片来重构质量。
1.6灵活的宏块排序(FMO)FMO技术通过片组(slicegroup)技术来实现。片组是由一个或者多个片组成，而每个片中通常包括一系列的宏块。采用FMO进行视频编码的好处在于，可以使因信道传输而引起的错误分散。具体实施方法是：帧图中的宏块可以组成一个或几个片组，每一个片组单独传输，当一个片组发生丢失时，可以利用与之临近的已经正确接收到的另一片组中的宏块进行有效的错误掩盖。片组组成方式可以是矩形方式或有规则的分散方式(例如，棋盘状)，也可以是完全随机的分散方式。采用FMO提高了码流的容错能力，却使编码效率有所降低，同时也会增加编码延迟时间。
二、结论
通信技术的飞速发展，第三代数字无线移动通信网络以及多媒体信息服务(MMS)的兴起为无线移动环境下的多媒体通信业务(特别是视频)提供了应用和发展的需求．多媒体业务是3G的基本业务之一，然而视频通信业务对3G网络还是一种挑战，这是由于无线网络是一种易错网络，容易受到多径干扰、阴影衰落等多种条件的影响，致使视频传输流中的RTP包会大量丢失，因此对于3G无线网络中的视频通信业务，容错技术是不容忽视的。H.264／AVC视频编码标准本身提供了许多容错工具，可以很好的解决易差错信道的视频容错传输，提高3G视频通信的可用性。
参考文献：
[1]潘全卫.DHCP服务器容错方案[J].网管员世界.2009.(5)：55-56.
数字通信论文范文6
关键词：电子互感器 通信接口 监视及分析装置 软硬件设计
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）03-0139-02
1 概述
近年来，随着智能变电站技术的不断发展及相关产品不断完善，电子互感器逐步在智能变电站中得到应有。但由于不同厂家生产的采集器与合并单元间的数据编码与传输标准存在着差异性，不利于系统的维护与升级。因此，研究智能变电站中采集器与合并单元之间的通信规约，研制用于测试和验证不同厂家生产的电子互感器数字通信接口的标准性、一致性、兼容性的测试及检验装置便具有十分重要的意义和工程价值。
针对此研究课题，国内已开展的相关研究工作主要包括：四川大学的张丽杰等对电子互感器采集器与合并单元通信规约进行了研究，提出使用4B5B码代替曼彻斯特码、BCH码代替CRC校验码的新的数据传输接口方案，并对新方案进行仿真[1]；湖南大学的高乐等对电子互感器接口通信模型设计进行了研究[2]；华中科技大学的谢佳君在其硕士论文中对基于FPGA的电子互感器数字接口合并单元进行了研究，从硬件和软件两个方面对同步、数据处理以及数据输出功能的实现进行了分析[3]；西南交通大学的常晓勇对基于IEC61850电子互感器数字接口硬件方案进行了研究[4]；另外，宁夏电科院和上海远景公司对智能变电站合并单元时间性能测试问题开展了研究[5]。
本文首先对国内主流电子互感器厂家数字通信接口规范进行汇总分析，提出了满足智能电网运行的电子互感器数字信号技术规范。依据此规范进行了电子互感器数字通信接口测试装置的软硬件设计，实现电子互感器数字通信接口协议的报文接收与解析，及兼容性分析，本装置可以对工程应用中，电子互感器三种常见信号传输形式信号进行测试分析，对其中传递的电力数据进行分析、计算、记录，能够显示电力实时波形。以直观、易懂的方式将FT3报文展现出来，自动分析其编码格式，并能够显示其速率。
2 电子互感器数字通信接口分析
电子互感器的二次输出分为数字输出和模拟输出两种，模拟输出是为了利用变电站现存的模拟接口二次设备，是一种过渡性的措施，数字输出是智能变电站对电子互感器提出的要求。虽然早在1999年就出台了电子电压互感器（Electronic Voltage Transformer）数字通信接口标准IEC60044-7，但当时受各种因素的限制，在此标准中，没有提出数字输出的概念。2002年出台了电子电流互感器（Electronic Current Transformer）标准IEC60044-8，首次提出了电子互感器数字输出的概念，并对其输出特性做出明确规定。我国国家电力公司在十五规划中将电子互感器的国家标准校验系统研制工作立项，交给国家互感器质检中心承担，已于2004年完成。2004年3月，我国互感器标准委员会正式成立了电子互感器标准制定工作组，2004年5月召开了工作组第一次会议，开始实施IEC标准转化成我国国家标准的工作。此项工作于2007年年底完成，并出台了国家标准GB/T20840.7（电子电压互感器）和GB/T20840.8（电子电流互感器）。但是此标准是只针对电子互感器本身的技术要求，未对电子互感器和合并器之间的通讯接口规范做出定义。
从时间上来看，现阶段我国针对电子互感器的数字输出研究处速发展阶段，所以制定电子互感器统一的输出标准是非常必要。
3 电子互感器数字通信接口规范
根据IEC60044-8标准，在电子互感器数字接口设计中，物理层应采用Manchester编码方案，并通过基于光纤或铜缆的传输系统来实现物理连接。在实现时，针对物理层与数据链路层的特性，有两种具体的技术方案。一种是IEC60044-8中描述的通讯方式，使用内插法或同步脉冲法得到输出信号，并按照IEC60870-5-1（远动设备及系统传输帧格式）规定的FT3数据帧格式封装，实现数据传输。另一种采用IEC61850-9-1描述的以太网接入方式，使用同步脉冲得到时间连续的一次电流和电压及抽样信号，按照ISO/IEC8802.3协议规定的帧格式进行数据封装，实现数据传输。
3.1 物理层规范
合并单元到二次设备的连接可以是光纤或铜线，标准传输采用通用帧格式，速率为2.5Mbps，采用曼彻斯特编码，最高有效位先送。对于采用光纤连接的传输系统，兼容的接口是合并单元上的光纤连接器。根据传送距离的不同，可以选用塑料光纤或者玻璃光纤。如果采用光纤传输，必须注意光驱动器和光接收器的性能。
3.2 链路层规范
链路层采用IEC60870-5-1规定的FT3帧格式。这种帧的优点是数据完整性好，可用于告诉多支路同步数据链。链接服务类是S1：发送/无应答，这样数据传输是连续的和同期性的，无需二次单元的确认和应答。帧内容由启动字符、数据段和CRC校验码组成。这一方法在技术上易于实现，通讯协议易于标准化，对于不同的一次电气连接具有高度的灵活性。
3.3 应用层规范
为了与IEC61850-9-1兼容，应定义若干标志符。数据帧包括数据块数、块长等，一帧数据有2个状态字，每个状态字占用2个字节。若某些电压、电流量没有使用，则在状态字中相应的位上要置位，并且在该数据域的值须为0000H。若电子互感器故障，则相应的无效标志和维修请求标志要置位。
3.4 数据标定规范
测量用电子互感器数字输出额定标准值是十六进制的2D41H（十进制11585），保护用电子互感器数字输出额定标准值是十六进制的0ICFH（十进制463）。分成测量和保护两个标准值是因为保护用电子互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的40倍（0%偏移）或20倍（100%偏移）而不会过载，测量用电子互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的2倍而不会过载。
电子互感器数据采样频率额定标准值有下面几种：80fr-48fr-20fr，fr为额定频率。对于较高的准确级，需选用高的数据采样频率。如果被供给的系统所需数据率大于数据采样频率，则在二级设备内使用IEC60255-24中描述的稀抽样技术。数字输出的电子互感器还定义了额定延时，它指数据处理和传输所需的额定值。在计算互感器的相位误差时，应从相位差中减去额定延时引起的偏移量。由于采用等距采样，因此两个采样点之间的间隔Ts是常量，且等于数据采样频率的倒数。额定延时的标准值有：2Ts，3Ts。
3.5 数据传输时间同步规范
数据同步问题是指智能变电站二次设备需要的采样数据是在同一个时间点上采得的，即采样序列的时间同步以避免相位和幅值产生误差。解决同步问题有插值计算法和同步脉冲法。
插值计算是由二次设备完成，根据互感器提供的若干个时间点上的采样值，插值计算得到需要的时间点上的电压、电流值。同步脉冲法则是使用统一的同步脉冲信号，电子互感器在送出的采样值中打上时标，提供给二次设备。同步脉冲可以通过主时钟获得，例如GPS接收机。为保证GPS接收机的正常工作，通常需要一个开放的整流输出器与站电池连接。对于长距离和高精度要求的情形，应采用光输入。在没有电磁干扰的环境下，低电压输入也是一个低成本高效的方案。
提供给合并单元的同步时钟输入可以是电气连接的，也可以是光学连接的，而且必须遵循以下规范：
（1）触发时刻：低电平到高电平的上升沿触发。
（2）时钟频率：每秒钟发出一个同步脉冲，无论输入脉冲是否异常，合并单元都需要对同步脉冲做真实性核查。
当同步时钟采用光学输入时，应遵循以下规范：
（1）触发水平：光强幅值的50%。
（2）应使用同样的光纤连接器件和光纤。
（3）脉冲持续时间th>10μs。
（4）脉冲间隙tl>500ms。
当同步时钟采用低电压输入时，应遵循以下规范：
（1）电压等级：10V或24V。
（2）触发电平：5V。
（3）脉冲持续时间th>30ms。
（4）脉冲间隙tl>500ms。
（5）输入电流范围：1mA-20mA。
实际应用中可将两种方案结合起来，平时采用GPS脉冲对时，当GPS接收机失效的时候，由二次设备进行插值计算得到需要的时间点上的采样值。当传统设备数据不具有GPS时标的时候，也必须进行插值计算，以满足系统测量和控制的需要。
4 通信接口监视及分析装置设计
电子互感器协议接收与解析装置由前端采集与后台分析两部分组成：前端采集负责ECT、EVT的编码识别、解码、封包及协议转换功能；后台分析完成ECT、EVT编码的分析、显示及电力数据的分析。
电子互感器监视与分析装置硬件原理总体结构框图如图1所示：
前置采集部分采用1U、19英寸机箱结构，带有8路FT3串行采集光口、2路100M光以太网口，能够同时对8路互感器进行监视。
后台分析采用3U、19英寸机箱结构，内置高性能嵌入式CPU，能够满足高速数据的处理。
ECT/EVT与测试设备之间的数字量采用串行数据传输，采用异步方式，传输介质采用光纤传输。符合GB/T20840.8相关规定。支持符合GB/T18657.1的FT3的四种固定长度帧格式，具体如下：
（1）数字量传输帧格式-I（单相互感器）。
（2）数字量传输帧格式-II（三相电流互感器）。
（3）数字量传输帧格式-III（三相电压互感器）。
（4）数字量传输帧格式-IV（三相电流电压互感器）。
电子互感器与测试设备之间采用多模光纤，光纤接头采用ST，支持的传输速率为2.0Mbit/s或其整数倍。采样率为80点/周波，帧格式I、II、III的传输速率为2.0Mbit/s，帧格式IV的传输速率为4.0Mbit/s。采样率为256点/周波，帧格式I、II、III的传输速率为6.0Mbit/s，帧格式IV的传输速率为8.0Mbit/s。
前置接收装置采用TI公司高性能的32位DSP处理器，主频高达600MHz，处理性能可达4800MIPS；内置全双工的自适应以太网芯片；提供一个高性能FPGA芯片，强实时数据由FPGA编码实现，接收同步基准和采集器数据。使用6层电路板及表面贴装技术，提高了装置可靠性，可适用于需要数字量合并功能的场合，主要功能有：
（1）同步基准输入。装置接入两路同步基准，提高装置同步的可靠性。由同步基准产生PPS秒脉冲，PPS到来时DSP翻转重采样的采样序号。装置利用同步时钟（例如GPS系统的授时信号）作为数据采样的基准时钟源。
PPS采用光信号，在低到高的脉冲上升沿触发，合并单元应作合理性检查，验明输入脉冲是否有误。
（2）晶振误差补偿。晶振的精度受环境温度等因素影响，本装置采用先进的自适应晶振误差补偿技术，大大提高了输出数据的均匀性。
（3）重采样。装置所接的采集器发送报文时间要求有固定延时，采集器按固定延时发送报文，装置在接收到各采集器输入的报文后由重采样模块进行重采样，重采样采用二元拉格郎日算法，数据满足电力系统精度及实时性要求。
5 应用与结论
本文对国内主流电子互感器厂家数字通信接口规范进行汇总分析，提出了满足智能电网运行的电子互感器数字信号接口技术要求。依据此规范进行了电子互感器数字通信接口监视及分析装置的软硬件设计，实现电子互感器数字通信接口协议的报文接收与解析，及兼容性分析。
本装置已经在多个智能变电站工程中得到实际应用，实现了电子互感器三种常见信号传输信号的测试分析，能够直观方式显示FT3报文格式的电力实时波形，自动分析其编码格式，并能够显示其速率。本文将对电子互感器数字通信接口技术成熟和电子互感器的应用推广起到推动作用。
参考文献
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[2]高乐，等.与电子式互感器接口的合并单元通信模型设计[J].电力建设， 2007，12期28卷： 95-97.
[3]谢佳君.基于FPGA电子式电流互感器合并单元的研究[T].硕士论文，华中科技大学，2007年.
