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關(guān)鍵詞： 無線電力傳輸技術(shù) 電磁感應(yīng) 射頻 原理與應(yīng)用前景

1.引言

自17世紀(jì)人類發(fā)現(xiàn)如何發(fā)電后就用金屬電線來四處傳輸電力。時至今日，供電網(wǎng)、高壓線已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越來越多的電器給我們帶來極大便捷的同時，不知不覺各種“理不清”的電源線、數(shù)據(jù)線帶來的困擾也與日俱增。不過，這些年的科技發(fā)展表明，在無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)日益普及之時，科學(xué)家對無線電力傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，從某種意義上來講，無線電力傳輸也不再是幻想――在未來的生活中擺脫那些紛亂的電源線已成為可能。

2.無線電力傳輸?shù)陌l(fā)展歷史

19世紀(jì)末被譽為“迎來電力時代的天才”的名尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla，1856―1943）在電氣與無線電技術(shù)方面作出了突出貢獻(xiàn)。他1881年發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)磁場原理，并用于制造感應(yīng)電動機(jī)；1888年發(fā)明多相交流傳輸及配電系統(tǒng)；1889―1890年制成赫茲振蕩器；1891年發(fā)明高頻變壓器（特斯拉線圈），現(xiàn)仍廣泛用于無線電、電視機(jī)及其他電子設(shè)備。他曾致力于研究無線傳輸信號及能量的可能性，并在1899年演示了不用導(dǎo)線采用高頻電流的電動機(jī)，但由于效率低和對安全方面的擔(dān)憂，無線電力傳輸?shù)募夹g(shù)無突破性進(jìn)展［1］。1901―1905年在紐約附近的長島建造Wardenclyffe塔，是一座復(fù)雜的電磁振蕩器，設(shè)想它將能夠把電力輸送到世界上任何一個角落，特斯拉利用此塔實現(xiàn)地球與電離層共振。

2001年5月，法國國家科學(xué)研究中心的皮格努萊特，利用微波無線傳輸電能點亮40m外一個200W的燈泡。其后，2003年在島上建造的10kW試驗型微波輸電裝置，已開始以2.45GHz頻率向接近1km的格朗巴桑村進(jìn)行點對點無線供電。

2005年，香港城市大學(xué)電子工程學(xué)系教授許樹源成功研制出“無線電池充電平臺”，但其使用時仍然要將產(chǎn)品與充電器接觸。

2006年10月，日本展出了無線電力傳輸系統(tǒng)。此系統(tǒng)輸出端電力為7V、400mA，收發(fā)線圈間距為4mm時，輸電效率最大為50%，用于手機(jī)快速充電。

2007年6月，美國麻省理工學(xué)院的物理學(xué)助理教授馬林?索爾賈希克研究團(tuán)隊實現(xiàn)了在短距離內(nèi)的無線電力傳輸。他們給一個直徑60厘米的線圈通電，6英尺（約1.83米）之外連接在另一個線圈上的60瓦的燈泡被點亮了。這種馬林稱之為“WiTricity”技術(shù)的原理是“磁耦合共振”。

2008年9月，北美電力研討會的論文顯示，他們已經(jīng)在美國內(nèi)華達(dá)州的雷電實驗室成功地將800W電力用無線的方式傳輸?shù)?m遠(yuǎn)的距離。

2009年10月，日本奈良市針對充電式混合動力巴士進(jìn)行了無線充電實驗。供電線圈埋入充電臺的混凝土中，汽車駛上充電臺，將車載線圈對準(zhǔn)供電線圈就能開始充電。

3.無線電力傳輸?shù)幕驹?/p>

3.1電磁感應(yīng)――短程傳輸

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中的基本原理，變壓器就是利用電磁感應(yīng)的基本原理進(jìn)行工作的。利用電磁感應(yīng)進(jìn)行短程電力傳輸?shù)幕驹砣鐖D1所示，發(fā)射線圈L1和接收線圈L2之間利用磁耦合來傳遞能量。若線圈L1中通已交變電流，該電流將在周圍介質(zhì)中形成一個交變磁場，線圈L2中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢可供電給移動設(shè)備或者給電池充電。

3.2電磁耦合共振――中程傳輸

中程無線電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進(jìn)行傳輸。它基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場實現(xiàn)電力高效傳輸。在電子學(xué)的理論中，當(dāng)交變電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體的周圍會形成交變的電磁場，稱為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時，電磁波就會被地表吸收，不能形成有效的傳輸，當(dāng)電磁波頻率高于100khz時，電磁波便可以在空氣中傳播，并且經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成較遠(yuǎn)距離傳輸能力，人們把具有較遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻（即：RF）。將電信息源（模擬或者數(shù)字）用高頻電流進(jìn)行調(diào)制（調(diào)幅或者調(diào)頻），形成射頻信號后，經(jīng)過天線發(fā)射到空中；較遠(yuǎn)的距離將射頻信號接收后需要進(jìn)行反調(diào)制，再還原成電信息源，這一過程稱為無線傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線技術(shù)，并借助二極管、非接觸IC卡、無線電子標(biāo)簽，等等，實現(xiàn)效率較高的無線電力傳輸。

具體來說，整個裝置包含兩個線圈，每一個線圈都是一個自振系統(tǒng)。其中一個是發(fā)射裝置，與能量相連，它并不向外發(fā)射電磁波，而是利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，通過發(fā)射線圈向外發(fā)射電磁波，在周圍形成一個非輻射磁場，即將電能轉(zhuǎn)化為磁場。當(dāng)接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，完成磁場到電能的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)電能的高效傳輸。圖2是一個典型的利用電磁共振來實現(xiàn)無線電力傳輸?shù)南到y(tǒng)方案。電磁波的頻率越高其向空間輻射的能量就越大，傳輸效率就越高。

3.3微波/激光――遠(yuǎn)程傳輸

理論上講，無線電波的波長越短，其定向性越好，彌散就越小。所以，可以利用微波或激光形式來實現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳輸，這對于新能源的開發(fā)利用、解決未來能源短缺問題也有著重要意義。1968年，美國工程師彼得格拉提出了空間太陽能發(fā)電（Space Solar Power，SSP）的概念。其構(gòu)想是在地球外層空間建立太能能發(fā)電基地，通過微波將電能送回地球。

4.無線電力技術(shù)的應(yīng)用前景

無線電力傳輸作為一種先進(jìn)的技術(shù)一般應(yīng)用于特殊的場合，具有廣泛的應(yīng)用前景。

4.1給一些難以架設(shè)線路或危險的地區(qū)供應(yīng)電能

高山、森林、沙漠、海島等地的臺站經(jīng)常遇到架設(shè)電力線路困難的問題，而工作在這些地方的邊防哨所、無線電導(dǎo)航臺、衛(wèi)星監(jiān)控站、天文觀測點等需要生活和工作用電，無線輸電可補充電力不足。此外，無線輸電技術(shù)還可以給游牧等分散區(qū)村落無變壓器供電和給用于開采放射性礦物、伐木的機(jī)器人供電。

4.2解決地面太陽能電站、水電站、風(fēng)力電站、原子能電站的電能輸送問題

我國的新疆、、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒蕪?fù)恋?，南方部分地區(qū)水力、風(fēng)力資源豐富，這些地區(qū)有利于建造地面太陽能發(fā)電站或水電站、風(fēng)力電站。可是，這些地區(qū)人煙稀少、地形復(fù)雜，在崇山峻嶺之中難以架設(shè)線路，這時無線輸電技術(shù)就有了用武之地。采用無線輸電技術(shù)，還可以把核電站建在沙漠、荒島等地。這樣一方面便于埋葬核廢料，另一方面當(dāng)電站運行發(fā)生故障時也可以避免對周圍動植物的大量傷害和耕地的污染。

4.3傳送衛(wèi)星太陽能電站的電能

所謂衛(wèi)星太陽能電站，就是用運載火箭或航天飛機(jī)將太陽能電池板或太陽能聚光鏡等材料發(fā)送到赤道上空35800km的地球靜止同步軌道上。在太空的太陽光線沒有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩(wěn)定，是“取之不盡”的潔凈能源。并且一年中有99%的時間是白天，其利用效率比地面上要高出6―15倍［3］。在那里利用太陽能電池板把陽光直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽蛘哂锰柲芫酃忡R把陽光匯聚起來作為熱源，像地面熱電廠一樣發(fā)電。這樣產(chǎn)生的電能供給微波源或激光器，然后采用無線輸電技術(shù)將大功率電磁射束發(fā)送至地面，接收到的微波能量經(jīng)整流器后變成直流電，由變、配電設(shè)施供給用戶。

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4.4無接點充電插座

隨著無線電力技術(shù)的發(fā)展，一些小型用電設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了無線供電。如：電動牙刷、“免電池”無線鼠標(biāo)、無線供電“膜片”/“墊”等。無線供電“膜片”/“墊”是一種家用電器無線供電方式，用一片圖書大小的柔軟塑料膜片就可對家電進(jìn)行無線供電，可為圣誕樹上的LED、裝飾燈、魚缸水中的燈泡、小型電機(jī)、手機(jī)、MP3、隨身聽、溫度傳感器、助聽器、汽車零部件、甚至是植入式醫(yī)療器件等供電。

4.5給以微波發(fā)動機(jī)推進(jìn)的交通運輸工具供電

現(xiàn)在大部分交通運輸工具燃燒石油產(chǎn)品，其發(fā)動機(jī)叫做柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)等。與此類比，以微波作為能源推進(jìn)的發(fā)動機(jī)叫做微波發(fā)動機(jī)。微波是工作頻率在0.3―300GHz的電磁波，不能直接用它來驅(qū)動電動機(jī)，因為要設(shè)計出在如此高的頻率下工作的發(fā)動機(jī)非常困難。如果思路加以改變，把微波能量轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鞯恼髌鳎敲次⒉ň涂梢灾苯幼鳛榻煌üぞ叩哪茉戳?。煤、石油、天然氣的存儲量有限，而日消耗量巨大，總有耗盡之日，到那時衛(wèi)星太陽能電站可望成為能源供給的主干，通過無線輸電技術(shù)就可以直接把微波能量輸給交通運輸工具。

4.6在月球和地球之間架起能量之橋

世界人口的不斷增長和地球資源的日益耗盡，太陽系中其他星球的開發(fā)利用是人類一直以來的夙愿。月球是地球的天然衛(wèi)星，其上資源豐富，地域遼闊，是首先要開發(fā)的星體。未來人類對月球的利用主要是移民和資源獲取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太陽能電池的原料。如果先在月球上建立起工廠，然后把太陽能電站直接建在月球上，比起建在地球靜止同步軌道上要容易些，借助于微波束或激光束把電能發(fā)送到地球。

5.結(jié)語

隨著無線電力傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，不但使人們未來的生活有望擺脫手機(jī)、相機(jī)、筆記本電腦等移動設(shè)備電源線的束縛，享受在機(jī)場、車站、酒店多種場所提供的無線電力，而且可用于一些特殊場合，如人體植入儀器如心臟起搏器等的輸電問題、新能源（電動）汽車、低軌道軍用衛(wèi)星、太陽能衛(wèi)星發(fā)電站等。在世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，節(jié)能和新的、可再生能源的開發(fā)是擺在能源工作者面前的首要問題。太陽能是取之不盡、用之不竭的干凈能源。除核能、地?zé)崮芎统毕苤猓厍蛏系乃心茉炊紒碜蕴?，建造衛(wèi)星太陽能電站是解決人類能源危機(jī)的重要途徑。要將相對地球靜止的同步軌道上的電能輸送的地面，無線輸電技術(shù)將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。從長遠(yuǎn)來看，該技術(shù)具有潛在的廣泛應(yīng)用前景。但是，每一種無線傳輸方式，都有一系列問題需要解決，如電能傳輸效率問題，電力公司如何收費和計費，能量傳輸所產(chǎn)生的電磁波是否對人體健康帶來危害，等等。不管怎樣，一旦這項技術(shù)能夠普及，就會給人們的生活帶來巨大的便利。

參考文獻(xiàn):

［1］白明俠，黃昭.無線電力傳輸?shù)臍v史發(fā)展及應(yīng)用［J］.湘南學(xué)院學(xué)報，2010，31，（5）：51-53.

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關(guān)鍵詞：MARPOL 附則V 規(guī)則與制度 船舶垃圾管理 防污染

經(jīng)MEPC.201（62）修訂的MARPOL附則V――防止船舶垃圾污染規(guī)則（以下簡稱“新附則V”）于2013年1月1日起生效。與之前相比，新附則V做了原則性重大改動，導(dǎo)致原有的船舶垃圾管理模式必須進(jìn)行改動，重建新的船舶垃圾管理模式。本文根據(jù)中國船員法制意識較差的特點，從船舶管理實際出發(fā)，以滿足新附則V為目的，探討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個部分：

1. 以文件形式固定下來的船舶垃圾管理制度

與垃圾管理有關(guān)的文件資料有：經(jīng)MEPC.201（62）修訂的MARPOL附則V――防止船舶垃圾污染規(guī)則（簡稱新附則V）；RESOLUTON MEPC.220（63）―2012 GUIDELINES FOR THE DEVELOPMENT OF GARBAGE MANAGEMENT PLANS（用于指導(dǎo)船公司制定《船舶垃圾管理計劃》）；RESOLUTON MEPC.220（632012）GUIDELINES FOR THE IMPLEMENTATION OF MARPOL ANNEX -V（用于指導(dǎo)船公司和船舶實施《新附則 V》）；安全管理體中有關(guān)船舶垃圾管理的須知文件；船旗國的《船舶垃圾記錄簿》；船公司制定的《船舶垃圾管理計劃》，包括垃圾公告牌、垃圾管理標(biāo)志和垃圾處理流程圖。

中國籍船舶的《船舶垃圾管理計劃》是由中國海事局制定的，掛方便旗船舶的由船東管船部門或船舶管理公司制定?！洞袄芾碛媱潯肪褪谴袄芾碇贫?，既要符合有關(guān)法規(guī)的規(guī)定，又要易于在船實施。其要點如下：

（1）闡述有關(guān)防止船舶垃圾污染的法規(guī)、指導(dǎo)性規(guī)定、地方法規(guī)等的具體要求。

（2）船舶產(chǎn)生的垃圾的種類及分類，船舶垃圾一般分為5類。

（3）船舶產(chǎn)生的垃圾的分類存放程序和處理流程?；旧鲜且?種顏色代表1類垃圾，存放于同種顏色的垃圾桶。5種顏色就代表5類船舶垃圾。例如，以紅色代表塑料垃圾，存放于紅色垃圾桶，其它類似。

（4）船舶垃圾存放、處理裝置，包括焚燒爐、垃圾粉碎機(jī)、垃圾桶等的合理配置，尤其是垃圾桶的合理配置。

（5）特殊水域及其垃圾處理要求，特殊垃圾（如貨物殘余、廢棄食用油等有特殊處理規(guī)定或難于處理的垃圾）的處理要求。

（6）記錄的要求。

（7）船員培訓(xùn)要求。

公司制定的《船舶垃圾管理計劃》可以作為《安全管理體系》即SMS的須知文件，也可以單獨列出作為船旗國制定的《船舶垃圾管理計劃》的補充。船舶配備的與船舶垃圾管理有關(guān)的文件由船東管船部門或船舶管理公司負(fù)責(zé)給船上配備。

2.《船舶垃圾管理計劃》的培訓(xùn)

船舶垃圾管理在船培訓(xùn)是船員了解、熟悉并遵守有關(guān)船垃圾管理法規(guī)和制度的基礎(chǔ)，一般要求至少每三個月進(jìn)行一次有關(guān)船舶垃圾管理方面的培訓(xùn)，培訓(xùn)要點如下：

（1）有關(guān)船舶垃圾管理法規(guī)與制度的要求；

（2）《船舶垃圾管理計劃》的實施要求與監(jiān)控要求；

（3）本船違反船舶垃圾管理規(guī)定的情況及有關(guān)糾正、整改情況；

（4）本船的《船舶垃圾管理計劃》的下一步實施要點及注意事項。

船舶垃圾管理的在船培訓(xùn)有以下好處：

（1）保證船員了解和熟悉船舶垃圾管理法規(guī)與制度。同時，也保證船員具備這方面的意識；

（2）保證船員了解和熟悉本人在船舶垃圾管理方面的職責(zé)；

（3）表明與貫徹船長及船舶垃圾管理負(fù)責(zé)人意圖的機(jī)會；

（4）糾正錯誤，落實整改措施和重塑紀(jì)律的機(jī)會。

3.《船舶垃圾管理計劃》的實施

《船舶垃圾管理計劃》的落實，實際上是每個船員履行自己在船舶垃圾管理方面的職責(zé)，必須抓住船員在船舶垃圾管理方面履職擔(dān)責(zé)的要點：

3.1垃圾桶的合理配置

船舶配置的垃圾桶的數(shù)量經(jīng)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員隨時隨地存放垃圾。中國船員垃圾分類處理的意識及紀(jì)律性都較差，再加上垃圾桶配置不合理，更容易導(dǎo)致船員不分類或不按規(guī)定處理垃圾。相反，如果垃圾桶配置合理，數(shù)量上足夠存放船上的垃圾，同時，又方便船員隨時隨地分類存放垃圾，就會大大減少船員在這方面的違紀(jì)現(xiàn)象。

船舶設(shè)置主、副兩個垃圾站。主垃圾站設(shè)在艉部主甲板或生活區(qū)二樓后面，副垃圾站設(shè)在機(jī)艙工作間或其它空間較大的、距主甲板較近的地方。主垃圾站主要存放甲板及生活區(qū)的垃圾，副垃圾站存放機(jī)艙產(chǎn)生的垃圾。主、副垃圾站的垃圾桶的種類必須包括全部船舶產(chǎn)生的垃圾種類（5種），以一種顏色標(biāo)識一個種類的垃圾，一般5種顏色。主、副垃圾站的垃圾桶在數(shù)量（容量）根據(jù)船上每日產(chǎn)生的垃圾數(shù)量和船舶航線來確定，一般應(yīng)能存放至少1個月及以上的垃圾。若是經(jīng)常跑遠(yuǎn)洋長航線的船舶，應(yīng)能存放2個月及以上的垃圾數(shù)量。

公共場所應(yīng)配置至少2個種類（2種顏色）及以上的垃圾桶。這樣的公共場所包括機(jī)艙集控室、鍋爐間、理貨室、船舶辦公室、乒乓球室、娛樂室、餐廳、廚房、生活區(qū)內(nèi)船員主要艙室的每一層的公共場所如洗衣間等、大副辦公室、輪機(jī)長辦公室、船長辦公室和駕駛臺等。

設(shè)置單獨存放某種垃圾的垃圾桶。如專門存放廢棄食用油的、專門存放電池的、專門存放煙頭的、專門存放焚燒爐灰渣的及專門存放化學(xué)品垃圾等的垃圾桶。

3.2 對垃圾管理方面的標(biāo)識的要求

船舶垃圾管理標(biāo)識的作用就是指導(dǎo)船員分類處理垃圾，不需要請示，也不需要指導(dǎo)。因此，這樣的標(biāo)識須具備以下要求：

（1）清晰明了，用一種顏色標(biāo)識一個種類的垃圾，存放于同種顏色的垃圾桶；船舶垃圾分為5類，垃圾管理的標(biāo)識就以5種顏色表示這5種垃圾：紅色表示塑料垃圾，存放于紅色垃圾桶；藍(lán)色表示普通垃圾，存放于藍(lán)色垃圾桶。

（2）垃圾管理的標(biāo)識張貼在公共場所及所有放垃圾桶的地方，船員在處理垃圾時，可以就近在標(biāo)識的指導(dǎo)下分類處理垃圾。

（3）垃圾桶應(yīng)標(biāo)識出所存放垃圾的顏色與容積（立方米）。

難以處理的特殊垃圾必須由船長或船舶垃圾管理負(fù)責(zé)人親自指導(dǎo)處理，其用意是為了避免違規(guī)處理垃圾；明確每一位責(zé)任船員在垃圾管理方面的職責(zé)，每一位船員都應(yīng)清楚自己在日常值班、維護(hù)保養(yǎng)等工作中的有關(guān)垃圾管理的職責(zé)；做好并保存船舶垃圾管理方面的記錄，記錄必須具有邏輯性，經(jīng)得起檢查及考證。

4.《船舶垃圾管理計劃》的監(jiān)控

4.1 監(jiān)督的方法

（1）船長或船舶垃圾管理負(fù)責(zé)人每日巡視。巡視的內(nèi)容有：包括且不限于主甲板、物料間、生活區(qū)、機(jī)艙、廚房、公共場所、垃圾站（即每一處放置垃圾桶的地方）及個人房間；檢查船舶主要空間的衛(wèi)生情況、垃圾桶的表面情況、垃圾存放情況（包括混放情況）；船員在垃圾管理方面的職責(zé)的履行情況；船舶垃圾管理的記錄的情況，不僅要如實記錄，而且，記錄具有邏輯性，經(jīng)得起檢查及考證。

（2）甲板和輪機(jī)值班人員的值班巡視，此巡視內(nèi)容同上。

（3）船舶垃圾管理責(zé)任區(qū)域和垃圾處理裝置的責(zé)任人的日常檢查。

（4）船員之間的互相監(jiān)督及提醒。

4.2控制的方法

控制是監(jiān)督的延續(xù)，只監(jiān)督而不采取有效管理措施的話，就相當(dāng)于視而不見，結(jié)果可能比不監(jiān)督更糟糕。因此，控制，就是為了保證有關(guān)船舶垃圾管理方面的法規(guī)和制度得到遵守，保證船員在垃圾管理方面的行為不超出有關(guān)法規(guī)和制度的框架。

（1）監(jiān)督過程中發(fā)現(xiàn)的問題必須記錄下來，制定對應(yīng)的整改措施，及時落實，以保證問題得到及時解決。

（2）監(jiān)督過程中發(fā)現(xiàn)的問題反映出船員在這方面存在的問題，包括思想認(rèn)識上的問題，可以通過針對問題的對應(yīng)培訓(xùn)（即針對性培訓(xùn)）加以解決。

（3）監(jiān)督過程中發(fā)現(xiàn)的問題若超出了船上解決問題的能力，應(yīng)認(rèn)真分析問題產(chǎn)生的原因、解決方法和所需的岸基支持，及時申請岸基支持，保證問題得到及時解決。

5.船舶垃圾管理上存在的問題和解決方法

中國船員法制意識相對較差，在船舶垃圾管理方面出現(xiàn)的問題有：

（1）垃圾混放及亂扔，比如煙頭亂扔的問題，把屬于塑料垃圾的煙頭扔到食品垃圾里，以及把未熄滅的煙頭扔到塑料垃圾桶里，構(gòu)成火災(zāi)隱患；不注意分類存放垃圾，只放一個（或一種顏色）的垃圾桶，容易導(dǎo)致垃圾混放；非船員在船亂扔垃圾，不收拾工作場所的垃圾，也不分類存放工作場所產(chǎn)生的垃圾；機(jī)艙將含油抹布與不含油抹布混放等等。

（2）將禁止入海的垃圾處理扔入海，如吸煙后將煙頭扔到海里；收拾現(xiàn)場時，將工作中產(chǎn)生的垃圾順手扔海里；沖洗甲板之前未清理甲板，將甲板上的各種垃圾都沖入海中，或在沖洗甲板的時候，將垃圾桶中的垃圾扔到海里；圖方便直接將垃圾丟進(jìn)海中。

（3）船舶垃圾管理記錄方面不按《垃圾記錄簿》的要求記錄，或記錄不符合邏輯，例如焚燒垃圾數(shù)量與焚燒后產(chǎn)生的灰渣數(shù)量不吻合，記錄船存垃圾總數(shù)量太少或太多而與每日垃圾產(chǎn)生數(shù)量及處理數(shù)量對不上；直接記錄違規(guī)處理垃圾，例如記錄在特殊水域處理垃圾入海；沒有按岸方提供的垃圾處理單上的數(shù)據(jù)記錄；未記錄垃圾焚燒情況，或在記錄垃圾焚燒方面錯誤明顯。

（4）船員缺乏垃圾管理方面相應(yīng)的知識，對環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識嚴(yán)重不足，嚴(yán)重缺乏環(huán)境保護(hù)意識，對保護(hù)海洋環(huán)境抱著無所謂的態(tài)度，更有個別人道德品質(zhì)差，頂撞或敵意違規(guī)。

解決方法：

（1）及時糾正。負(fù)有管理責(zé)任的船舶領(lǐng)導(dǎo)與值班船員可以制止相關(guān)違規(guī)行為，還要鼓勵船員互相制止和提醒。同時采取整改措施，如將混放垃圾分開存放等。

（2）禁止在非吸煙區(qū)域吸煙，尤其禁止在工作場所和物料間吸煙。在個人房間與允許吸煙的公共場所配置煙灰缸。

（3）配置專門存放煙頭的垃圾桶，由船上指定專人清理公共場所與個人房間的煙灰缸至專用垃圾桶。

（4）加強針對性的在船培訓(xùn)，提高船員在垃圾分類與環(huán)境保護(hù)方面的意識，得到船員們的理解與支持。針對船員違規(guī)行為進(jìn)行針對性的批評教育，糾正其行為，提高其認(rèn)識，以保證法規(guī)與制度得到貫徹落實。

（5）規(guī)定并監(jiān)督船員在工作完畢后，必須收拾現(xiàn)場工具，清理現(xiàn)場并分類處理工作中產(chǎn)生的垃圾。

（6）船長、垃圾管理負(fù)責(zé)人和值班船員應(yīng)定時巡視全船，有問題及時處理。

（7）盡量減少垃圾產(chǎn)生的數(shù)量與種類。

篇3

Research on Power Transmission Mode and Development Trend of Wireless Delivery

朱先清 ZHU Xian-qing；牛華慶 NIU Hua-qing

（山東電力集團(tuán)公司臨沂供電公司，臨沂276003）

（Linyi Power Supply Company，Shandong Electric Power Corporation，Linyi 276003，China）

摘要：對常規(guī)電力輸送和無線電力輸送從傳輸原理上進(jìn)行介紹，主要描述了常規(guī)電力輸送架空線路傳輸?shù)木唧w組成結(jié)構(gòu)和無線輸電因傳輸距離不同而使用的傳輸原理。并從傳輸?shù)撵`活性、安全性和經(jīng)濟(jì)性三個方面比較了兩種電力傳輸各自的優(yōu)缺點，突出了無線電力傳輸在輸電過程中具有良好的發(fā)展前景。以無線輸電的三種原理，分別闡述了今后主要的發(fā)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.

關(guān)鍵詞 ：電力輸送；架空線路；無線；磁耦合共振

Key words: power transmission；overhead line；wireless；magnetic coupling resonance

中圖分類號：F407.61文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2015）20-0193-03

0引言

電能從被探索、研究，到全面應(yīng)用，在人類歷史上不到300年歷史，卻已極大地推動了人類社會的進(jìn)步；現(xiàn)今，人們的日常生活以及社會的正常運轉(zhuǎn)，工廠的生產(chǎn)作業(yè)都離不開電能，它與人類息息相關(guān)，是最重要的能源之一。而輸電，即電能的傳輸在該過程中是極其重要的環(huán)節(jié)，是電力整體系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，它與變電、配電和用電一起構(gòu)成整個電力系統(tǒng)[1]。通常，人類所能支配的電能由發(fā)電廠產(chǎn)生，經(jīng)由負(fù)荷中心調(diào)控，分配到下級用電單位；這個過程中，輸電將相距幾十至數(shù)千千米不等的發(fā)電廠與負(fù)荷中心聯(lián)系起來，使電能的利用超越地域的限制，更加靈活、方便，相較于其他能源的輸送具備效率更高、損耗更低、環(huán)境污染程度小等優(yōu)點。

目前，大規(guī)模建設(shè)的電網(wǎng)電力傳輸，因鋪設(shè)方式與結(jié)構(gòu)形式的不同，可簡單劃分為架空輸電線路輸送和地下輸送線路輸送；架空輸電由線路桿塔、導(dǎo)線、絕緣子等構(gòu)成，架設(shè)在地面之上。地下線路主要是使用電纜，鋪設(shè)在地下或水域下。架空線路以其架設(shè)及維修相對方便，成本也較低優(yōu)勢相對于地下線路造價高、鋪設(shè)難度大、發(fā)現(xiàn)故障及檢修維護(hù)等均不方便的缺點，使得采用架空線路輸電是最主要的方式。而地下線路主要用于架空線路架設(shè)困難的地區(qū)，如城市或其他特殊地區(qū)輸電。架空線路輸電是有線電力傳輸主要作業(yè)方式，大部分電力傳輸都涉及該種形式，一般遠(yuǎn)距離輸電，需要提高電力電壓進(jìn)行輸送，如傳輸距離超過50km，輸送電壓要求達(dá)到110kV，為高壓輸電，配套的設(shè)備（如變壓器等）設(shè)備要求高，相應(yīng)的使用和維修成大，同時輸電過程存在的較大危險隱患以及維修困難等缺點；容易受到氣象和環(huán)境（如大風(fēng)、雷擊等）的影響而引起故障，電網(wǎng)的形成需要占用大量土地，超高壓或特高壓交流輸電還會造成電磁干擾等，在如今科技高度發(fā)展，電網(wǎng)覆蓋程度不斷壯大的今天，以出現(xiàn)諸多不便與困擾。

無線電力傳輸是近十年來得到極大重視和不斷研究、發(fā)展的電能傳輸手段，該項技術(shù)早在19世紀(jì)中后期就被特斯拉提出，認(rèn)為可以借用地球本身與大氣來進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，后來雖然由于資金等原因未能實現(xiàn)[2]，但這一理論研究為無線輸電提供了研究的基石。目前，無線電力傳輸還不是很成熟，在一些領(lǐng)域，尤其是手機(jī)、家用電器等用電設(shè)備的供電與充電已研發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品；但是，如常規(guī)的電力輸送（以架空輸電為例），實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的基站與基站的電力傳輸還停留在實驗階段或因傳輸效率等問題未能實現(xiàn)大面積使用推廣。在今后的不斷研究中將突破技術(shù)障礙，實現(xiàn)無線輸電電網(wǎng)的改革。目前，最遠(yuǎn)的無線傳輸是2015年3月12日，日本三菱重工也宣布，科研人員將10千瓦電力轉(zhuǎn)換成微波后輸送，其中的部分電能成功點亮了500m外接收裝置上的LED燈，說明無線傳輸在取代和應(yīng)用是可能的。

1常規(guī)電力傳輸

常規(guī)電力傳輸是現(xiàn)今電力傳輸?shù)闹饕獙崿F(xiàn)方式，基于電流在導(dǎo)體中傳導(dǎo)，進(jìn)而傳送電能的基本原理來完成整個過程。其中最主要的架空線路傳輸一般由導(dǎo)線，傳導(dǎo)電流的核心部分；避雷針，置于桿塔頂，減少雷擊的可能，保證輸電線的安全；桿塔，支撐線與避雷針，保證線與線、線與地面之間的距離；絕緣子，使線之間、線與地面之間絕緣；金具，支撐、固定和連續(xù)線與絕緣子；桿塔基礎(chǔ)，確保桿塔不會因為外力或突發(fā)事件（如大風(fēng)、地陷等）而上拔、下沉或傾倒；拉線，用來平衡導(dǎo)線橫向載荷，減少導(dǎo)線之間張力，降低使用成本；接地裝置，通過基桿塔的接地線或接地體與大地相連，防止雷擊時線路損壞。針對特殊地域（跨河、跨海等）和城市電路輸送，常采用地下輸送線路輸送，可基本消除雷擊影響的可能，不占用可使用土地，但鋪設(shè)和維護(hù)成本過高，不適用遠(yuǎn)距離輸送，使用范圍窄；除卻與桿塔相關(guān)的構(gòu)建，其余組成與架空線基本相同，增大了絕緣性能，防止電流泄露。

2無線電力傳輸

無線電力傳輸根據(jù)輸電距離可分為三類，即短程無線供電、中短程無線輸電和遠(yuǎn)程（超遠(yuǎn)程）無線電力傳輸[3-4]。不同的無線輸電方式所采用的原理存在差異，但其基本構(gòu)成基本由五部分組成，分別為電源（發(fā)電設(shè)備）、整流器、逆變器、線圈（可為變壓器或發(fā)射電波線圈）、負(fù)載（用電設(shè)備）組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1。短程無線供電是基于電磁感應(yīng)原理運作的，最典型的電磁感應(yīng)在輸電中的應(yīng)用是變壓器使用。變壓器由一個磁芯和二個線圈（初級線圈、次級線圈）組成；當(dāng)初級線圈兩端加上一個交變電壓時，磁芯中就會產(chǎn)生一個交變磁場，從而在次級線圈上感應(yīng)一個相同頻率的交流電壓，電能就從輸入電路傳輸至輸出電路，實現(xiàn)短距離或超短距離電能的傳輸[5]。電磁感應(yīng)突出的特點是帶點端與用電端可為非接觸式連接，其電能發(fā)射端的線圈（連接電源）與接收端的線圈（用電產(chǎn)品），處于兩個分離的裝置中，電能通過感應(yīng)線圈傳送，這類似一個線圈間耦合不緊密的變壓器。

這種變壓器原理適用于供電的防水設(shè)計、不能直接接觸的供電設(shè)計（如人造器官的電池充電）等新型技術(shù)的需求。

中短程無線電力傳輸是基于電磁共振耦合或電磁波射頻的原理實現(xiàn)的，當(dāng)供電與用電設(shè)備之間的距離大于感應(yīng)線圈直徑的8倍時，此時穿過電磁感應(yīng)線圈的磁感應(yīng)強度大幅削弱，使電能傳輸?shù)男式档投鴩?yán)重影響電能的傳輸。而電磁共振耦合可實現(xiàn)超過該距離的電能傳輸，具體而言，整個傳輸系統(tǒng)由兩個主要的線圈構(gòu)成[6]；一個線圈與電源相連向外發(fā)射電磁波，為非輻射型磁場，另一個線圈的固有頻率設(shè)計為磁場頻率相同，振蕩電流最強，而“接收”電磁波，實現(xiàn)電—磁—電的轉(zhuǎn)化，即一個無線的電能傳輸。借用電磁共振耦合的原理完成的無線輸電距離已完全覆蓋了常規(guī)工廠或家庭電器設(shè)施用電和手機(jī)等電子設(shè)備充電的需求，使充電和用電變得更加便捷是重要的應(yīng)用方向。

遠(yuǎn)程或超遠(yuǎn)程無線電力傳輸使用的技術(shù)手段是微波和激光[7]。一般認(rèn)為以無線電磁波的形式進(jìn)行遠(yuǎn)距離的電力傳輸不太合適，因為理論認(rèn)為，電波波長越長其定向性越差、彌散性越高。而微波波長在300MHz~300GHz是介于無線電波與紅外線之間，兼具無線電波傳遞方向性好與紅外線衍射（穿透性）的特點，可用于遠(yuǎn)距離能量的傳輸；激光具備定向性、高亮度性和高能量性，在忽略阻礙物的條件下，很適合電能的遠(yuǎn)距離無線輸送，但穿透性差且由于激光的高能量性可能帶來安全隱患。因而，目前兩種方式以其各自的優(yōu)點在遠(yuǎn)程無線電力輸送中都作為研究的方向。

3優(yōu)缺點比較

3.1 靈活性

靈活性即電力輸送距離可靈活變化，對于某一需求電路可直接使用或變化輸電距離時添減材料和設(shè)施可以達(dá)到。對于有線電力傳輸，是通過電流在導(dǎo)體內(nèi)傳遞來傳輸電能的，在不考慮超高電壓輸送情形下，一定范圍內(nèi)改變輸送距離，只需設(shè)置對應(yīng)的架空線即可；即便改變距離超過對應(yīng)電壓可輸送的距離，為了降低輸送過程中電能的損耗，提高輸送線路電壓及其安全配到設(shè)施、升高線路距地高度就能滿足輸送要求。具體的各級電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離如表1[8]。

無線電力傳輸根據(jù)傳輸距離的不同所選擇的傳輸工作原理也有差異，短距離——電磁感應(yīng)，中距離——電磁共振耦合，長距離——微波或激光[9]；對于不同距離的電力輸送和供電需求設(shè)計的電力傳輸裝置，其工作原理是預(yù)先設(shè)計并固定使用的，用途和適用范圍（距離）不容易改變，針對性強，但使用靈活性較差。同時，由于無線電力傳輸原理多，使用面更廣，對于有線輸電不易或不可能完成的傳輸作業(yè)均可實現(xiàn)，如“免電池”無線鼠標(biāo)、植入式醫(yī)學(xué)器件充技術(shù)、“無尾”電視、外太空能量向地面的輸送等均是無線輸電廣泛應(yīng)用表現(xiàn)形式[10]。

3.2 安全性

常規(guī)電網(wǎng)或家庭、工廠布線都離不開電線與連接元件，防止電線直接裸露在空氣中造成觸電或線與線之間的短路，通常在電線周圍裹上絕緣子等絕緣體。但是用電與輸電時刻發(fā)生在人們的周圍，大量的電線與插座等在絕緣子老化后，很可能造成觸電或短路的危險，嚴(yán)重影響使用安全。而無線電力傳輸?shù)闹饕N均是以電——磁（電磁波或磁場）——電的形式傳遞，讓“電流”通過空氣或其他介質(zhì)傳播，不會使使用者或處于介質(zhì)的人員有觸電的感覺，且無線電力傳輸技術(shù)不產(chǎn)生輻射，部分已無線電力傳輸研發(fā)的產(chǎn)品其安全性已經(jīng)通過FCC、IEEE和CCC等標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，不會產(chǎn)生危險，避免了帶電插拔、電源線短路等等可能的安全隱患。如2008年8月英特爾信息峰會上演示了采用電磁共振耦合的原理隔空1m為60W等泡供電，雖然效率只有75%，但基本滿足日常燈泡供電的距離需求，不會因為布置電線而存在任何隱藏的危險。在確保安全性的前提下，中短程無線供電方式將可以徹底解決家庭、工廠布線凌亂、電器位置固定、插座破壞建筑布置美觀等等問題，具備可靠地安全保障[11]。

3.3 經(jīng)濟(jì)性

短程電磁感應(yīng)中的磁場，中程或遠(yuǎn)程的電磁波（微波和激光可視為電磁波）傳播過程中不需要介質(zhì)，甚至在真空中的速度接近光速。電力傳輸只需鋪設(shè)發(fā)射端和接收端，兩端主要部件均由調(diào)理電路和線圈組成，檢查兩端是否能正常工作即可維護(hù)整個輸電線路，成本較低。而常規(guī)的有線電力傳輸過程需要借助介質(zhì)，一般為金屬介質(zhì)，雖然在傳播速度同樣接近光速，但傳播距離和傳播效率受介質(zhì)影響。電網(wǎng)中使用較多的為架空線路，其使用的介質(zhì)導(dǎo)線材質(zhì)常使用的有三種材料——銅、鋼和鋁。以傳遞過程中的電壓、傳輸距離及最大負(fù)載作為使用材質(zhì)選擇條件，使用最多的銅芯鋁絞線，電壓越高，導(dǎo)線截面越大。傳輸線路的鋪設(shè)成本隨距離的增加而增加，隨電壓的增加而增加。以銅芯鋁絞線為例，由于傳輸距離的改變，承載功率由10kW增長到35kW，線截面積對應(yīng)的由1mm2增加到6mm2。不僅如此，對于架空線路而言，配套的配電、桿塔和其他安全設(shè)施也極大提高了成本。電壓提高時，相應(yīng)的設(shè)備，尤其是與安全與傳遞效率相關(guān)的設(shè)備，成本呈幾何線增漲。架空線大部分鋪設(shè)在野外，而且高壓輸電桿塔較高，對于維護(hù)和修理的難度很大、成本較高。

4無線輸電的發(fā)展前景與方向

無線輸電作為一種新型的技術(shù)還不太成熟，在傳輸效率與功率上還需進(jìn)一步的高[12]。以磁感應(yīng)原理的無線電力傳輸由于距離的限制，目前只應(yīng)用于供電、用電部分距離很近的情形，如變壓器和芯片信息識別等。中程的“磁耦合共振”是最可能替代目前架空線路的無線傳輸技術(shù)，其傳輸?shù)木嚯x和效率與兩端線圈大小直接相關(guān)，實現(xiàn)兩端線圈完美共振，并研發(fā)能提高傳輸距離與傳輸功率的線圈結(jié)構(gòu)，將會對無線電力傳輸有著極大地推廣作用；其次，工廠用電機(jī)械、家用電器、手機(jī)等用電設(shè)備的充電與電源之間的距離在“磁耦合共振”輸電的距離之內(nèi)，借用“磁耦合共振”代替?zhèn)鬏攲?dǎo)線、簡化傳輸結(jié)構(gòu)、提高使用安全為當(dāng)前及今后無線輸電的主要研究路線。隨著科技的發(fā)展，對能源的需求與日俱增，地球能源有限，從太空獲取額外的能源并輸送到地面是將來發(fā)展的必然趨勢，而遠(yuǎn)程的無線輸電成了必要的基礎(chǔ)，對微波與激光輸電效率以及輸電環(huán)境適應(yīng)性成為今后的研究方向。

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篇4

關(guān)鍵詞：光纖通信 SDH 自愈環(huán)網(wǎng)

SDH（Synchronous Digital Hierarchy）全稱為同步數(shù)字傳輸體系，是目前高速大容量光纖通信技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)之一。自20世紀(jì)90年代以來，大慶油田電力通信網(wǎng)絡(luò)在SDH光纖傳輸網(wǎng)的承載下，取得了跨越式的迅速發(fā)展，為油田電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運行奠定了堅實的基礎(chǔ)。經(jīng)過十多年的發(fā)展，隨著油田電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對油田電力通信網(wǎng)的要求也隨之增加。

一、光纖通信網(wǎng)建設(shè)情況

大慶油田電力光纖通信網(wǎng)目前全部采用ADSS和OPGW光纜作為傳輸介質(zhì)， 光纜類型為G.652 單模光纖，一般站點通信光纜的纖芯數(shù)以12芯的居多， 同時也有8芯、6芯和4芯等。油田電力通信光傳輸網(wǎng)覆蓋了油田電力110kV變電站共30個站點， 網(wǎng)管級網(wǎng)元為電調(diào)中心，按照設(shè)備廠商不同，分為中興、泰科兩個傳輸平面，中興光端機(jī)容量已達(dá)2.5Gbit/s。主要承載RTU數(shù)據(jù)、調(diào)度電話、行政電話、故障錄波、電能計量抄表、企業(yè)網(wǎng)、變電站視頻監(jiān)控以及火災(zāi)監(jiān)控、圖像監(jiān)控等業(yè)務(wù)。截至目前，主干光纜已開通900公里?，F(xiàn)已形成以電調(diào)中心—奔騰—東湖—會戰(zhàn)—鐵人—興勝—周泡—南五—南二—趙家泡—友誼—豐收—高家—調(diào)度中心為骨干環(huán)網(wǎng)，包括龍南、會戰(zhàn)開閉所、前進(jìn)水源等15條支線在內(nèi)的STM-16的SDH傳輸環(huán)網(wǎng)，光纜圖如圖1所示。

二、自愈環(huán)的工作原理及結(jié)構(gòu)

1.自愈環(huán)的工作原理

所謂光纖自愈保護(hù)是指光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，無需人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)能在極短的時間內(nèi)具有對某些局部失效的故障自動恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)的能力，使用戶感覺不到網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)生故障。自愈的基本原理是使網(wǎng)絡(luò)具備發(fā)現(xiàn)故障并能尋找到替代的傳輸路由，在一定時間內(nèi)重新建立通信的能力，受到該故障影響的業(yè)務(wù)能夠通過其他路徑到達(dá)目的通信終端而不受網(wǎng)絡(luò)故障的影響。自愈保護(hù)是生存性通信網(wǎng)絡(luò)最突出的特點，自愈網(wǎng)則是指具有自動故障恢復(fù)能力的網(wǎng)絡(luò)。

2.自愈環(huán)的結(jié)構(gòu)

SDH自愈環(huán)按保護(hù)的業(yè)務(wù)級別可以劃分為2大類，即通道保護(hù)環(huán)和復(fù)用段保護(hù)環(huán)（或稱線路保護(hù)環(huán)）。對于通道保護(hù)環(huán)，其業(yè)務(wù)量的保護(hù)是以通道為基礎(chǔ)的，倒換與否按離開環(huán)的個別通道信號質(zhì)量的優(yōu)劣而定。通常利用簡單的通道告警指示AIS信號來決定是否應(yīng)進(jìn)行倒換。

通道保護(hù)環(huán)往往使用專用保護(hù)，即正常情況下保護(hù)段也在傳業(yè)務(wù)信號，保護(hù)時隙為整個環(huán)專用。典型的SDH自愈環(huán)包括二纖單向通道保護(hù)環(huán)、二纖雙向通道保護(hù)環(huán)、二纖單向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)和四纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)。

3.兩纖通道保護(hù)環(huán)的工作原理

兩纖通道保護(hù)的基本工作原理是“并發(fā)優(yōu)收”，工作模式屬于“非返回式”?！安l(fā)優(yōu)收”是指通信雙方在通信時，發(fā)送方把信號從工作通道和保護(hù)通道同時送出，接收方在正常情況下從工作通道接收信號，如果工作通道出現(xiàn)故障，例如光纜中斷，則倒換至保護(hù)通道接收信號，從而使業(yè)務(wù)不會中斷。以ZXMP S385為例，對于光板的并發(fā)優(yōu)收是由交叉板完成的，也就是說，通道保護(hù)是由交叉板完實現(xiàn)的。

二纖單向通道保護(hù)環(huán)無論從控制協(xié)議的復(fù)雜性，還是操作的復(fù)雜性來說，都是各種倒換環(huán)中最簡單的，由于不涉及APS的協(xié)議處理過程，因而業(yè)務(wù)倒換時間也最短。

三、SDH自愈環(huán)網(wǎng)的建設(shè)情況

電力通信的穩(wěn)定可靠是電力生產(chǎn)的重要保障，只有電力通信的穩(wěn)定可靠性提高了，電力的生產(chǎn)建設(shè)才能得到更好、更快地發(fā)展。大慶油田SDH光纖自愈環(huán)網(wǎng)的建設(shè)，進(jìn)一步提高了電力通信運行的可靠性和穩(wěn)定性，為加快油田電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

截至目前，大慶油田電力調(diào)度中心通信機(jī)房和30個110 kV變電站，分別以中興ZXMP S385和深圳泰科AC1光端機(jī)組成了2個有一定安全穩(wěn)定性的SDH自愈環(huán)網(wǎng)，如圖2及圖3所示。

從圖2和圖3可以看出，每一個變電站的SDH設(shè)備光纖路由均有2個或2個以上的方向（每個方向均由2根纖芯組成），以調(diào)度中心為中心， 形成一個系統(tǒng)完善的光纖自愈環(huán)網(wǎng)。與光纖路由單個方向通信方式相比，二纖單向通道保護(hù)環(huán)具有真正的自愈合功能，可靠性大大提高。

四、SDH自愈環(huán)網(wǎng)的完善

1.存在的問題

雖然油田電力通信系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高，但仍有部分偏遠(yuǎn)站點沒有覆蓋到自愈環(huán)網(wǎng)中，如張鐵匠、杏北、龍河、杏南工區(qū)、杏南、宋方屯、等20幾座鏈路傳輸?shù)墓馔ㄐ耪?。并且龍河一次變與杏南工區(qū)之間為中興S360和泰科AC1光板的異種光板對接，由于受時分交叉單元容量的限制，杏南工區(qū)以遠(yuǎn)光通信站再開通2M通道就存在了難題。

同時目前中興ZXMP S360 的SDH設(shè)備已停產(chǎn)，廠家不再提供備品備件。

2.優(yōu)化設(shè)計

若自建光纜線路2段（杏七變至南五變、杏十六變至張鐵匠變），將張鐵匠一次變接入到中興S385的2.5G主環(huán)網(wǎng)內(nèi)即可組成一個小環(huán)網(wǎng)，光方向與站內(nèi)深圳泰科AC1光端機(jī)對接后依次連接杏北、杏南、杏南工區(qū)、龍河，通過龍河已安裝中興S385光信號匯聚后由OL16光口接入張鐵匠傳回電力調(diào)度中心，組成南部通信環(huán)網(wǎng)，原支線只剩宋方屯成為單站，進(jìn)一步完善油田電力SDH光纖自愈環(huán)網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性。宋方屯一次變、臥龍一次變、紅壓變、杏二十一變、杏十六變、南三油庫變、紅崗水源變的通信業(yè)務(wù)分別由杏南一次變和杏北一次變的LI卡接入。組網(wǎng)方式如下圖4所示。

五、結(jié)語

SDH 技術(shù)的種種優(yōu)勢為電力系統(tǒng)通信帶來了不小的便利，同時也必將在電力通信領(lǐng)域得到更大程度的發(fā)展。大慶油田電力通信系統(tǒng)的SDH 傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是一個長期、不斷優(yōu)化發(fā)展的過程，隨著油田電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，勢必還將對SDH 環(huán)網(wǎng)進(jìn)行再分析再調(diào)整，目的就是不斷提高整個SDH傳輸網(wǎng)的傳輸容量和可靠性。隨著油田電力SDH光纖自愈環(huán)的不斷完善，油田電力通信業(yè)務(wù)將始終安全、穩(wěn)定、可靠的運行。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；電力光線技術(shù)；電網(wǎng)通信；有光時分復(fù)用

電力系統(tǒng)運行安全是保障社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)穩(wěn)定的重要工作內(nèi)容，隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，采用原有的數(shù)據(jù)信息傳遞方式很難滿足信息高效傳遞以及高信息容量的需求。針對這一問題，相關(guān)研究人員應(yīng)從明確電力光纖技術(shù)應(yīng)用要求、光纜的電網(wǎng)繼電保護(hù)以及解決傳輸通道雙重化問題入手進(jìn)行分析研究，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

1 繼電保護(hù)中電力光纖技術(shù)概述

電力光纖技術(shù)是指，應(yīng)用于電網(wǎng)通信和調(diào)度過程的技術(shù)，它能夠為信息通道提供相應(yīng)的保護(hù)。而繼電保護(hù)中應(yīng)用的電力光纖技術(shù)是通信光纖，它是由包層和纖芯兩部分內(nèi)容組成。包層是將光控制在纖芯內(nèi)，并通過保護(hù)纖芯來增加光纖的機(jī)械強度；纖芯則是用來傳輸光信號的介質(zhì)。電力光纖在繼電保護(hù)過程中能夠起到通道傳輸介質(zhì)的作用，它的應(yīng)用使得電力系統(tǒng)的運行具有耐高壓和抗雷電電磁干擾的特點。對于繼電保護(hù)電場的絕緣效果來說，電力光纖技術(shù)的應(yīng)用帶來了頻帶比較寬、傳輸容量比相對較大以及衰耗比較低的特點?；谏鲜鰞?yōu)點，電力光線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)力度不斷加大，光纖技術(shù)也會在繼電保護(hù)中完善其保護(hù)措施。

2 繼電保護(hù)中電力光纖技術(shù)的應(yīng)用

2.1 電力光纖技術(shù)應(yīng)用要求

電網(wǎng)繼電保護(hù)的安全運行是依靠繼電保護(hù)的應(yīng)用動作和應(yīng)用時間來保證的。因而，必須要對電網(wǎng)通信通道的延時傳輸進(jìn)行嚴(yán)格。相關(guān)研究結(jié)果表明，基于SDH光纖通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在480km的距離范圍內(nèi)滿足電網(wǎng)繼電保護(hù)的傳輸延時需求[1]。當(dāng)電網(wǎng)實際的傳輸需求大于480km時，電力光纖技術(shù)通過增大中繼的距離或者提高輸出光功率的方法來滿足光信息傳輸?shù)难訒r要求。目前，隨著電力光纖技術(shù)的快速發(fā)展，光信號的接收機(jī)、光源以及光纖的使用性能都得到了不同程度的提升。具體來說，光信號接收機(jī)的接收機(jī)的靈敏度更高、光源的輸出功率更大以及光纖的無中繼傳輸距離更長，部分光纖的無中繼傳輸距離甚至可以達(dá)到上百公里。這一要求的滿足是電力光纖技術(shù)改善了光信號的放大器以及色散補償器的原因。在具體計算時，各個數(shù)據(jù)參數(shù)是以傳輸最差狀態(tài)來進(jìn)行計算的，這就意味著結(jié)果是存在一定余量的。如果再去掉一些傳輸過程中不必要延時環(huán)節(jié)，那么電力光纖技術(shù)允許延時的時間距離還可以延長。由此可以看出，SDH的光纖通信系統(tǒng)完全可以滿足電力系統(tǒng)傳輸繼電保護(hù)信號的延時要求和避免傳輸損傷問題的發(fā)生。在這種情況下，電網(wǎng)的繼電保護(hù)實現(xiàn)了信號的有效傳輸。電力光纖技術(shù)還能夠提高電網(wǎng)信息設(shè)計、運行以及系統(tǒng)維護(hù)的工作效率，保證了電力通信系統(tǒng)傳送的安全性。

2.2 光纜的電網(wǎng)保護(hù)

現(xiàn)階段，繼電保護(hù)中電力光纖網(wǎng)絡(luò)的使用光纜有三種：分別是架空地線復(fù)合（OPGW）光纜、自承式（ADSS）光纜以及普通非金屬光纜。其中雖然架空地線復(fù)合光纜OPGW的使用成本較高，但它在同桿雙回和多回線路以及高電壓等級的使用過程育線路的綜合造價相比成本較低。與此同時，架空地線復(fù)合光纜還可以兼作繼電保護(hù)的通道。例如，220kV的電網(wǎng)通信線路，其采用的高頻保護(hù)和光纖保護(hù)的成本價格相當(dāng)。但當(dāng)高頻保護(hù)在線路兩側(cè)的運行過程中，還需要增設(shè)結(jié)合濾波器、阻波器以及耦合電容器等設(shè)備，這就意味著OPGW光纜的使用將更為經(jīng)濟(jì)實用。此外，架空地線復(fù)合光纜的應(yīng)用還具有較高的運行可靠性，且設(shè)備維修費用低廉的特點。

2.3 傳輸通道的雙重化問題

在繼電保護(hù)中，當(dāng)電力光纖技術(shù)應(yīng)用于220kV電網(wǎng)以及220kV以上的電網(wǎng)信號傳輸時，要按照規(guī)定進(jìn)行雙重化的主保護(hù)。除此之外，縱聯(lián)保護(hù)也要實現(xiàn)線路的雙重化保護(hù)。對于220kV電網(wǎng)以及220kV以上電網(wǎng)信號傳輸?shù)母哳l保護(hù)會在不同的相別上進(jìn)行耦合，所以就能夠滿足傳輸通道的雙重化要求。在實際傳輸過程中，如果采用兩套光纖保護(hù)進(jìn)行電網(wǎng)信號線路的主保護(hù)，那么傳輸通道的雙重化問題就會對光纖保護(hù)的普及造成影響。因而，要在同一光纜的不同纖芯上實現(xiàn)通道雙重化要根據(jù)光纜的使用型號來進(jìn)行確定。對于光纜型號的選擇，相關(guān)研究表明，按照使用可靠性原則ADSS光纜而后普通不能實現(xiàn)不同纖芯的雙重化[2]?；诖?，只能通過光纜的雙重化傳輸標(biāo)準(zhǔn)來達(dá)到通道雙重化的目的。

2.4 應(yīng)用施工工藝

電力光纖技術(shù)在繼電保護(hù)中的對象是，超高壓線路的傳輸通道運行安全，這是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。電力光線技術(shù)的光纜在傳輸數(shù)據(jù)信息式，需要經(jīng)過光纜機(jī)、轉(zhuǎn)接端子箱、高壓線路以及電纜層等環(huán)節(jié)，這就給光纖的施工質(zhì)量和施工工藝操作提出了新的要求?；诖?，施工人員應(yīng)在繼電保護(hù)裝置在投入使用前減小其測試誤差。否則，就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的錯誤動作，從而對電力網(wǎng)絡(luò)的安全運行產(chǎn)生影響。

3 繼電保護(hù)中電力光纖技術(shù)的工作原理

3.1 電力光纖技術(shù)的應(yīng)用原理

在電力光纖技術(shù)應(yīng)用于繼電保護(hù)的過程中，光線網(wǎng)絡(luò)起到了穩(wěn)定傳輸性能、提高保護(hù)恢復(fù)能力的作用?，F(xiàn)階段，電網(wǎng)通信系統(tǒng)中廣泛采用的是SDH/SONET同步數(shù)字體系。同步數(shù)字體系的工作原理是以電時分復(fù)用的方式來進(jìn)行繼電保護(hù)的，它的應(yīng)用使得電網(wǎng)通信系統(tǒng)具有固定的時延性能和強大的保護(hù)恢復(fù)能力。但在具體的應(yīng)用過程中存在一定的局限性，這就很難滿足電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)的需求?；诖?，應(yīng)把當(dāng)前系統(tǒng)廣泛采用的電復(fù)用方式逐漸向光復(fù)用方式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這是因為光復(fù)用保護(hù)方式能夠?qū)崿F(xiàn)增大光纖傳輸信息容量的目的。光復(fù)用方式也可以稱為有光時分復(fù)用，其中主要有兩種保護(hù)方式，分別是頻分復(fù)用技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)。

3.2 波分復(fù)用技術(shù)

對于波分復(fù)用技術(shù)（WDM）在繼電保護(hù)中的應(yīng)用，已經(jīng)進(jìn)入到商用的大規(guī)模使用階段。其具體的工作原理與電時分復(fù)用技術(shù)的擴(kuò)容潛力低下情況不同，WDM技術(shù)是通過一根光纖來傳送多個波長的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸[3]。此過程中，WDM技術(shù)使發(fā)送的多個波長有效繞過了光源信號，這就起到了增加電力光纖的傳輸容量，從而解決了當(dāng)前商用信息爆炸的波長傳輸需求。此外，WDM技術(shù)還將電力光纖的帶寬資源利用了起來，這就使光信號的傳輸容量實現(xiàn)了幾百倍的提升。而光信號以大容量的方式進(jìn)行長途運輸，在一定程度上節(jié)約了光纖設(shè)備和再生器的使用，有效地降低了電網(wǎng)繼電保護(hù)的運行成本。

4 結(jié)束語

綜上所述，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)是為電力系統(tǒng)提供安全、可靠以及高效的運行方式的技術(shù)，將電力光纖應(yīng)用于其中，能夠?qū)崿F(xiàn)其經(jīng)濟(jì)運行的同時，還保證了電網(wǎng)通信的運行可靠性。具體來說，在繼電保護(hù)中電力光線技術(shù)的應(yīng)用將電復(fù)用技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)化為了光復(fù)用技術(shù)。該技術(shù)完成了電力設(shè)備的運行過程監(jiān)測、數(shù)據(jù)信息采集以及傳輸方式控制等任務(wù)，同時還實現(xiàn)了電網(wǎng)傳輸通道中接收數(shù)據(jù)信息的快速完整傳遞。在此應(yīng)用過程中，如果出現(xiàn)了故障，繼電保護(hù)就可以快速做出反應(yīng)動作，從而避免電力系統(tǒng)癱瘓事故的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]石慧文.電力繼電保護(hù)與光纖技術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011，5：104-106.

篇6

【關(guān)鍵詞】 光傳輸設(shè)備 電力系統(tǒng) 通信 應(yīng)用

前言：在科技發(fā)展的帶動下，社會對于電力的需求不斷增加，電力在各行各業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，我國的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)化也在不斷完善。光傳輸設(shè)備的應(yīng)用，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)通信的網(wǎng)絡(luò)化，而作為光傳輸設(shè)備之一，SDH技術(shù)能夠有效滿足現(xiàn)代化電力通信網(wǎng)的需要，應(yīng)該得到相關(guān)技術(shù)人員的重視和推廣。

一、SDH技術(shù)概述

光傳輸設(shè)備是指將各種各樣的信號轉(zhuǎn)換成光信號，在光纖上進(jìn)行傳輸?shù)脑O(shè)備，是現(xiàn)代通信中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備，常用的光傳輸設(shè)備包括光端機(jī)、光交換機(jī)、SDH、PTN等。通常來講，光傳輸設(shè)備具有傳輸距離遠(yuǎn)、信號不容易丟失、波形不易失真的特點，在各種場所和領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。這里以電力系統(tǒng)通信中最為常用的SDH技術(shù)為例，對其進(jìn)行簡要分析。

1.1概念

SDH全稱Synchronous Digital Hierarchy，指同步數(shù)字體系，是一種將復(fù)接、傳輸以及交互功能連接在一起，由網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理和操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)。在1988年，CCITI接受了美國貝爾通信研究所提出的同步光網(wǎng)絡(luò)概念，將其命名為SDH，使得相關(guān)技術(shù)體系成為了一種適用于微波、光纖和衛(wèi)星傳輸?shù)耐ㄓ皿w制。

1.2基本原理

SDH光傳輸中，采用的信息結(jié)構(gòu)是同步傳送模塊，采用塊狀結(jié)構(gòu)-幀結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲，而在信號傳輸過程中，信號需要進(jìn)幀，之后經(jīng)過映射、定位和復(fù)用等步驟。

1.3拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在實際應(yīng)用中，SDH網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括了環(huán)型、鏈型、樹型、星型以及網(wǎng)孔型等，尤其是雙環(huán)結(jié)構(gòu)，憑借自身良好的自愈能力以及較高的可靠性，得到了非常廣泛的應(yīng)用。

1.4優(yōu)點

SDH技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的有效管理、實時業(yè)務(wù)監(jiān)控、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)以及不同廠商設(shè)別的護(hù)筒等，能夠大大提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，降低網(wǎng)絡(luò)的運行維護(hù)費用，保證網(wǎng)絡(luò)的高效運行，因此是信息領(lǐng)域在傳輸技術(shù)層面發(fā)展和應(yīng)用的熱點。

二、SDH技術(shù)在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)通信中，考慮通信的可靠性、安全性等要求，光傳輸設(shè)備一方面必須具有較高的穩(wěn)定性和安全性，能夠滿足電網(wǎng)通信的實際需要；另一方面應(yīng)該具有較高的傳輸帶寬，取代傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，確保其功能的有效發(fā)揮。SDH在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1安全性應(yīng)用

SDH技術(shù)在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用，主要是針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化處理。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動下，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸無法適應(yīng)電力部門的發(fā)展需求，存在著許多缺陷和問題，如容量低、安全性低、延時等。因此，應(yīng)該對單向通道倒換環(huán)站進(jìn)行集中，形成一站式業(yè)務(wù)模式；兩纖雙向復(fù)用段環(huán)由于存在著特有的保護(hù)原則，采用的APS協(xié)議會使得維護(hù)和配置工作變得更加復(fù)雜，很容易出現(xiàn)錯連的問題，對此，應(yīng)該采用分散的業(yè)務(wù)類型。對于電力部門而言，在應(yīng)用SDH光傳輸技術(shù)時，應(yīng)該對現(xiàn)有的通信通道進(jìn)行拆分，對環(huán)路進(jìn)行改造，實現(xiàn)物理轉(zhuǎn)接模式向數(shù)字交叉連接的轉(zhuǎn)變，以提升電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。對于部分區(qū)域存在的受光纜路徑約束而導(dǎo)致的無法實現(xiàn)自愈環(huán)的問題，可以改變多站串接站模式，代之以多站迂回跳纖的方式，進(jìn)而實現(xiàn)支線線路組環(huán)。

2.2靈活性應(yīng)用

電力通訊部門通過對SDH技術(shù)的應(yīng)用，能夠促進(jìn)電力網(wǎng)絡(luò)的橫縱雙向發(fā)展，不僅能夠在很大程度上降低聯(lián)網(wǎng)成本，還可以逐步實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的立體化。而伴隨著業(yè)務(wù)容量的拓展，對于通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，應(yīng)該對核心網(wǎng)站進(jìn)行升級，將原本的核心環(huán)網(wǎng)平滑升級到10G的容量，為通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步擴(kuò)容以及業(yè)務(wù)量的增加預(yù)留出更多的發(fā)展空間，與其他技術(shù)相比，SDH技術(shù)的應(yīng)用更加靈活。

2.3穩(wěn)定性應(yīng)用

在原有電力通信網(wǎng)絡(luò)中，采用的接入方式為局端單節(jié)點接入，這種接入方式很容易出現(xiàn)單節(jié)點失效或者單方向光纖短路的情況，影響系統(tǒng)通信的安全性和穩(wěn)定性。而在SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，采用的是分層環(huán)形組網(wǎng)、雙節(jié)點子環(huán)的接入方式，與局端單節(jié)點接入相比，不僅能夠有效提升網(wǎng)絡(luò)運行的安全性，還可以有效預(yù)防故障的發(fā)生。

三、結(jié)語

總而言之，SDH技術(shù)的應(yīng)用，對于我國電力部門通訊系統(tǒng)的改進(jìn)和完善有著非常積極的作用，也預(yù)示著其在我國巨大的發(fā)展和應(yīng)用空間。在我國，想要建立起基于SDH的電力通信網(wǎng)絡(luò)雖然需要較長的時間，但是也為SDH技術(shù)的研究和調(diào)整提供了時間，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該充分重視起來，對SDH技術(shù)進(jìn)行深入研究和推廣，促進(jìn)電力通信的穩(wěn)定發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]左鵬.光傳輸設(shè)備在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用[J].中國新通信，2014，（22）：56-57.

篇7

電力系統(tǒng)非常復(fù)雜，想要確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行，必須密切監(jiān)視各種復(fù)雜元器件以及電氣設(shè)備的實際運行情況。當(dāng)前電力系統(tǒng)自動化技術(shù)包括自動控制功能以及自動檢測功能，而且需要自動傳輸電力系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的各種網(wǎng)絡(luò)信息，確保電力系統(tǒng)運行的安全性。遠(yuǎn)動控制技術(shù)是自動化系統(tǒng)運行的關(guān)鍵，可有效、快速地判斷并且定位電力系統(tǒng)的故障點，全面、仔細(xì)分析電力系統(tǒng)中的每項運行參數(shù)，盡可能保證整個電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性。

一、遠(yuǎn)動控制技術(shù)的基本概念以及工作原理

（一）遠(yuǎn)動控制技術(shù)的基本概念

電力系統(tǒng)自動化中目前已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用到遠(yuǎn)動控制技術(shù)，這在很大程度上提高了電力系統(tǒng)運行效率。遠(yuǎn)動控制技術(shù)主要指的是通過通信方式實時監(jiān)測、控制遠(yuǎn)距離設(shè)備的實際生產(chǎn)過程，一旦出現(xiàn)問題，及時采取相應(yīng)的處理措施，盡可能確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行。電力系統(tǒng)的變電站分布較為分散，如果想要同時監(jiān)測、控制多個變電站會有一定難度，但是遠(yuǎn)動控制技術(shù)具備遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程測量以及遠(yuǎn)程控制等多種功能，可以統(tǒng)一控制所有變電站，最大限度地確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，從而有效提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（二）遠(yuǎn)動控制技術(shù)的基本原理

通常情況下，遠(yuǎn)動控制技術(shù)主要包括信息產(chǎn)生、信息傳輸以及接收信息等幾個步驟，遠(yuǎn)動控制技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和自動化系統(tǒng)存在一定區(qū)別，主要體現(xiàn)在通道方面。遠(yuǎn)動控制系統(tǒng)的遙調(diào)功能以及遙測功能可以全面采集終端運行狀態(tài)的一些參數(shù)，并且通過特定的通信協(xié)議把信息傳輸?shù)秸{(diào)度中心，調(diào)節(jié)、控制整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并且向系統(tǒng)的執(zhí)行終端下達(dá)相應(yīng)的控制命令。

二、電力系統(tǒng)自動化中應(yīng)用遠(yuǎn)動控制技術(shù)的具體體現(xiàn)

（一）信道編碼技術(shù)

該種技術(shù)主要包括譯碼、信道編碼以及信息傳輸協(xié)議等，信道信息往往主要通過通信信道來傳輸，系統(tǒng)只有通過信道才可以及時將遠(yuǎn)動裝置收集的各種信息傳輸至調(diào)度中心，讓調(diào)度中心來分析解讀這些信息數(shù)據(jù)。為了確保傳送過程信息的安全性，避免外界各種因素影響信息傳送過程，一定要信道編碼、譯碼這些信息。假如嚴(yán)格定義信道編碼技術(shù)，實際上信道編碼技術(shù)也僅僅是一個編寫翻譯數(shù)據(jù)信息的傳輸系統(tǒng)，換言之，遙測收集到的信息經(jīng)過信道編碼程序后可大大提高傳輸?shù)挠行?、穩(wěn)定性。當(dāng)前電力企業(yè)采用的編譯碼方式基本上都是線性分組碼，特別是有機(jī)組合應(yīng)用循環(huán)碼可大大提高傳輸工作的完整性、高效性。

（二）通信傳輸技術(shù)

遠(yuǎn)動控制技術(shù)體系中，通信傳輸技術(shù)是非常重要的部分，通常會涉及到調(diào)解以及調(diào)制兩種技術(shù)?，F(xiàn)階段電力系統(tǒng)主要是通過光纖通信、電力線載波等方式傳輸信號。電力線載的載波信號也主要包括兩種方式，第一種是信號發(fā)射端編碼后會形成相關(guān)的基帶信號；第二種是采用調(diào)制技術(shù)可以將電力線中高頻諧波信號轉(zhuǎn)變成模擬信號，電力線中就可以以電流、電壓的方式來傳輸通信。我國光纖傳輸技術(shù)大大提高，穩(wěn)定性越來越高，光纖設(shè)備價格也逐漸降低，電力系統(tǒng)的信號傳輸?shù)玫搅撕芸彀l(fā)展。

（三）數(shù)據(jù)采集技術(shù)

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無線充電從原理上可以分為電磁感應(yīng)式、電磁共振式和微波傳輸式三種。

電磁感應(yīng)式的工作原理類似一個分離的空心變壓器，就好像把變壓器的原繞組埋設(shè)在地面下，將副繞組安裝在電動汽車上，從而實現(xiàn)電力的傳輸。電磁感應(yīng)式目前的優(yōu)點是能實現(xiàn)較大的傳輸功率，能達(dá)到幾百千瓦，傳輸效率可以達(dá)到90%；它的缺點是供電端與受電端的距離有限，目前最大約為100mm。

電磁共振式的充電是利用電磁共振原理，電源發(fā)射端通過振蕩器產(chǎn)生某種頻率的高頻振蕩電流，在發(fā)射線圈周圍形成振蕩磁場。當(dāng)電動汽車進(jìn)入該磁場范圍，具有相同自振頻率的汽車接受端的線圈產(chǎn)生電磁共振，產(chǎn)生最強的振蕩電流，從而實現(xiàn)電能的傳輸。電磁共振式的能量傳輸只在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，對系統(tǒng)外的物體不會產(chǎn)生影響，具有很高的傳輸效率，傳輸距離可以達(dá)到數(shù)米。2012年美國斯坦福大學(xué)首次提出了“駕駛充電”概念，汽車在道路上一邊行駛一邊自動充電。該系統(tǒng)的原理是將一系列線圈埋入道路路面下，在汽車底盤裝上感應(yīng)線圈，當(dāng)電動汽車駛過道路時，地下線圈與車上線圈產(chǎn)生電磁共振，實現(xiàn)電力輸送。據(jù)報道，這種無線充電方式效率可以達(dá)到97%。電磁共振式更能應(yīng)對發(fā)射端與接受端的位置偏差，這很適合給運動中汽車充電，因此具有極好的發(fā)展前景。美國Witricjt公司開發(fā)的電磁共振式系統(tǒng)輸出功率為3.3kW，傳輸距離為200mm下綜合效率達(dá)到90%。

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【關(guān)鍵詞】電力通信 MPLS 電力寬帶通信網(wǎng) 應(yīng)用

MPLS（Multi-Protocol Label Switch）是針對大型電力公司進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化的一種新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其運作原理是為每個IP提供標(biāo)記，并為IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行路徑分配與優(yōu)先級傳輸，為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量提供目標(biāo)、路由、轉(zhuǎn)發(fā)和交換能力，是在網(wǎng)絡(luò)中利用標(biāo)簽引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效傳輸?shù)囊环N方式。MPLS指多協(xié)議標(biāo)簽，多協(xié)議不但可以支持多層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸，還可以兼容多鏈路層技術(shù)， MPLS標(biāo)記交換技術(shù)利用ATM與IP路由進(jìn)行標(biāo)記，在網(wǎng)絡(luò)中引入連接模式引導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速傳輸，其兼?zhèn)銩TM與IP的技術(shù)優(yōu)勢，減少了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，降低網(wǎng)絡(luò)成本，能夠在提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩裕瑢崿F(xiàn)兩者的完美結(jié)合，倍受大眾青睞。

1 MPLS基本概念及工作原理

MPLS指的是網(wǎng)絡(luò)中用于快速數(shù)據(jù)包交換和路由的一種體系。一般采用標(biāo)準(zhǔn)分組處理法來對網(wǎng)絡(luò)層分組進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，并采用標(biāo)記交換對數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行交換，同時利用網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度與數(shù)據(jù)鏈路層的交換頻率來提高路由器交換次數(shù)，增加數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)效率。

1.1 MPLS的基本概念

MPLS技術(shù)在近幾年的發(fā)展中增加了很多的新技術(shù)概念與專業(yè)術(shù)語，主要有以下幾種：

（1）Label：指每個分組中所有具有本地意義的、定長的或短的標(biāo)識符，分組的標(biāo)識通常用于LSR之間的交換，代表其所屬的FEC（轉(zhuǎn)發(fā)等價）。

（2）LSR：路由數(shù)據(jù)協(xié)議包類型，主要用于執(zhí)行協(xié)議，完成LSR標(biāo)記交換，也包括模塊的控制和轉(zhuǎn)發(fā)。

（3）LDP：標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議，是MPLS中的一道主要協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)中的兩個LSR必須通過LDP轉(zhuǎn)發(fā)流量的標(biāo)簽并達(dá)成一致。

（4）LSP：分層服務(wù)器提供程序，是由特定的FEC經(jīng)過同等級的LSR所形成的一條路徑，便于編寫監(jiān)視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊情況。

（5）FEC：MPLS術(shù)語，用于描述分組作用中相似的特征并使用同樣的方式運轉(zhuǎn)，相同F(xiàn)EC的分組在MPLS中會被得到相同的處理。

1.2 MPLS工作原理

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組傳送至LSR后，LSR通過數(shù)據(jù)分組信息分析來將該分組放入匹配的FEC中，再將與FEC相連的label放在分組前進(jìn)行交換。當(dāng)其他數(shù)據(jù)送達(dá)后，LSR只需通過Label的數(shù)據(jù)分組信息來進(jìn)行新舊標(biāo)簽的交換并決定其轉(zhuǎn)發(fā)的出口，在Egress中去掉分組標(biāo)簽，繼續(xù)進(jìn)行后面的轉(zhuǎn)發(fā)到最終出口。

2 MPLS在電力寬帶通信網(wǎng)中的應(yīng)用

電力寬帶通信網(wǎng)中的業(yè)務(wù)盡管數(shù)據(jù)流量較少，但其對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸笠绕胀ㄍㄐ啪W(wǎng)技術(shù)高，電力系統(tǒng)DAS要求電力通信網(wǎng)中的接入點擁有獨立的IP地址，系統(tǒng)要完全容納第一、二層協(xié)議，保證qos的實時性。MPLS技術(shù)是近年來電力行業(yè)較為熱捧的解決IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一大手段，它能夠在第二、三層協(xié)議匯總進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且可以有效容納第一、二層協(xié)議，不僅完美結(jié)合了ATM與IP的技術(shù)優(yōu)勢，達(dá)到數(shù)據(jù)流量的控制，還有效保證了qos傳輸?shù)膶崟r性，滿足了電力寬帶通信網(wǎng)的技術(shù)要求。

2.1 SCADA系統(tǒng)

SCADA是指系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與控制，其是電網(wǎng)調(diào)度自動化的重要組成部分，能夠保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。SCADA系統(tǒng)對于通信要求數(shù)據(jù)來源可靠及時，能夠進(jìn)行高效處理，從而便于程序員進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度的預(yù)測和控制。在進(jìn)行SCADA系統(tǒng)接口時要考慮到其開放性的特征，對SCADA/EMS之間的實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)度可采用不同的接入方式，實時滿足電網(wǎng)調(diào)度需要。

2.2 利用MPLS建立RTU與SCADA/EMS之間的連接模型

如圖1，利用MPLS域建立RTU與SCADA/EMS之間的連接模型。

在MPLS域內(nèi)，利用RSPV來進(jìn)行標(biāo)記信息攜帶和提供Qos由于MPLS支持用資源預(yù)留協(xié)議（RSPV）攜帶預(yù)定的標(biāo)記信息來提供qos（服務(wù)質(zhì)量），保證數(shù)據(jù)信號能夠?qū)崟r進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，如電力系統(tǒng)中的實時性信號一般要求傳送時間≤3s，遙信傳送時間≤2s，遙調(diào)傳送時間≤4s。MPLS能夠為不同服務(wù)等級的數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的LSP，分散物理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來建立不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)，每一虛擬網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信號代表一個服務(wù)等級，從而使電力系統(tǒng)中的不同信號都存儲于同一網(wǎng)絡(luò)，虛擬網(wǎng)絡(luò)可以存在不同的信號源及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，程序編寫員在優(yōu)先進(jìn)行高級信號傳輸時還要做好網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中的LSP備用工作，用以全面提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3 結(jié)語

MPLS作為新興電力通信技術(shù)，其所具有的靈活路由和流量控制以及支持多種業(yè)務(wù)的特點也使得大眾對于提高電力寬帶通信的數(shù)據(jù)傳輸充滿了期待。引進(jìn)MPLS技術(shù)是當(dāng)今時代科技發(fā)展的必然結(jié)果，其也必定能夠加強電力寬帶通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)，為電力寬帶通信做出更大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]杜德道.電力通信網(wǎng)綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)建設(shè)探討[J].價值工程，2012，31（18）：192-193.

[2]左愛華.芻議電力通信網(wǎng)的安全體系架構(gòu)[J].城市建設(shè)，2012（18）.

篇10

IP，又稱為互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，其主要作用是用來解決各種網(wǎng)絡(luò)在互聯(lián)網(wǎng)的連接和通信上存在的問題。IP技術(shù)的在主要應(yīng)用原理是將各種數(shù)據(jù)編碼成數(shù)據(jù)部分，并附加具有尋址、轉(zhuǎn)發(fā)以及路由選擇功能的包頭，然后，通過傳輸介質(zhì)傳輸?shù)侥康亩耍獯a后上傳給上層應(yīng)用。上世紀(jì)末期，伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展，IP技術(shù)也進(jìn)入了高速發(fā)展階段，并迅速實現(xiàn)了對視頻、音頻等網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行承載和傳輸。而經(jīng)過近些年的發(fā)展，技術(shù)人員已經(jīng)通過研制MPEG-4、H.264、WMA、PAC等編碼解碼技術(shù)成功解決了以往不同業(yè)務(wù)在對IP包進(jìn)行壓縮編碼及在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膯栴}，使IP技術(shù)能夠更好的承載和傳輸各種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

2電力通信自動化現(xiàn)狀

2.1電力通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成電力通行網(wǎng)絡(luò)主要由調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩個模塊組成。其中，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)是整個電力通信網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和控制的基礎(chǔ)平臺，通過該平臺，能夠順利、高效的對輸配電線路、變電站、電廠等電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制。管理信息系統(tǒng)是整個電力企業(yè)的經(jīng)營管理系統(tǒng)，主要包括生產(chǎn)管理子系統(tǒng)、營銷管理子系統(tǒng)、辦公自動化子系統(tǒng)等，通過這些系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營進(jìn)行管理。

2.2網(wǎng)絡(luò)特點

2.2.1安全性為了保證調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全性，首先，應(yīng)該加強對一些比較重要的網(wǎng)絡(luò)的管理，比如，財務(wù)管理信息系統(tǒng)、人力資源管理信息系統(tǒng)以及電費結(jié)算管理信息系統(tǒng)等；其次，應(yīng)該設(shè)置網(wǎng)絡(luò)防火墻，保證各網(wǎng)絡(luò)的安全性，避免遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊或者是發(fā)生信息泄露等問題；最后，應(yīng)該通過IDS等監(jiān)控方式對訪問WAN的用戶進(jìn)行限制，如果發(fā)現(xiàn)訪問用戶非內(nèi)部用戶，要立即禁止其訪問權(quán)，以提升網(wǎng)絡(luò)的安全性。

2.2.2可靠性與實時性調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對遙測、遙調(diào)、遙信、遙控、遙視量以及遙脈的采集以及二次保護(hù)信息等專用信息在專用光纜纖芯中的傳輸，對可靠性與實時性都有著比較高的要求，因此，電力系統(tǒng)應(yīng)該要具有比較高的可靠性和實時性。

3基于IP的電力系統(tǒng)通信方式分析

3.1IPoverATMATM是一種異步傳輸模式，其最初的設(shè)計目的是為了能夠為數(shù)字通信傳輸寬帶綜合業(yè)務(wù)提供一種能夠?qū)⑺袛?shù)據(jù)傳輸集成到相同構(gòu)架的傳輸方式。ATM的傳輸方式是在固定長度的信元中封裝帶有信元頭的信息段，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。信元頭包含了信元的地址、糾錯碼、業(yè)務(wù)控制以及維護(hù)信息，是ATM實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕獞{借，其具體格式，如圖1所示。

3.2IPoverSDHIPoverSDH是一種通過SDH光纖實現(xiàn)IP業(yè)務(wù)傳輸?shù)奈锢砭W(wǎng)絡(luò)傳輸模式,在該模式中，IP包的封裝的參考協(xié)議是點對點協(xié)議(PPP)，在PPP幀的信息段中插入IP分組。然后，經(jīng)過SDH通道層將其映射到同步凈荷中,通過幀層和段層，并加上相應(yīng)的開銷，使其進(jìn)入光層傳輸。在SDH中,SDH支撐IP網(wǎng)的主要方式是鏈路方式,同時，利用該方式還能夠有效提升數(shù)據(jù)點對點的傳輸速率。另外，在SDH中，通過映射、定位校準(zhǔn)以及復(fù)用可以在SDH幀結(jié)構(gòu)的凈負(fù)荷區(qū)內(nèi)裝入各種支路信號，進(jìn)而得到標(biāo)準(zhǔn)的STM-N傳送模塊,其具體復(fù)用映射結(jié)構(gòu)。

3.3IPoverWDMWDM是一種通過復(fù)用技術(shù)直接實現(xiàn)在光層中對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)膫鬏敿夹g(shù)，其基本工作原理，是直接將光纖和光耦合器連接在一起,然后利用光纖將輸入端和輸出端連接在一起，利用光耦合器分開或者是組合各波長。在發(fā)送端,對不同波長的光信號進(jìn)行組合(復(fù)用)，并將其送入1根光纖中進(jìn)行傳輸；在接收端,分考（解復(fù)用）組合光信號，并將其送入不同終端。

4各IP電力通信方式特點及選擇

IPoverATM具有支持業(yè)務(wù)廣、傳輸可靠性高以及控制方式多的特點，比較適用于系統(tǒng)內(nèi)音頻數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)傳輸以及各級管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)等業(yè)務(wù)。IPoverSDH具有帶寬和傳輸速率高、點對點傳輸能力強、自愈能力強以及構(gòu)建成本比較低等特點，比較適用于縣下一級各營業(yè)處以及服務(wù)中心和通信中心的通信業(yè)務(wù)。IPoverWDM是一種應(yīng)用了復(fù)用技術(shù)的全新的通信模式，具有網(wǎng)絡(luò)管理簡單、模式實現(xiàn)簡單以及傳輸速率高等特點，比較適用于省、市級主干網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通業(yè)務(wù)。

5結(jié)束語