前 言

电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的，它同电力系统的电保护
及安全稳定控制系统、调度自动化系统一起，被称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。
目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、
稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠
性、保护控制信息传送的快速性和准确性具有极严格的要求，并且电力部门拥有发展通信
的特殊资源优势，因此，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主要方式建立了电力系
统专用通信网。

我国电力信息通信的发展至今已有60年的历史，经过多年持续的建设，已经融合了
多种通信介质和资源，形成了覆盖我国内地31个省、区、市的立体交叉通信网。中国电力
通信网的发展经历了从无到有，从小到大，从简单技术到当今先进技术，从较为单一的通
信电缆的电力载波通信手段到包含光纤、微波、卫星、软交换、EPON、波分复用等多种
技术并用，从局部点线通信方式到覆盖全国的干线通信网和以程控交换为主的全国电话
网、移动电话网和数字数据网。并且，我国电力通信网随着通信行业在社会发展中作用的
提高，以电力通信网为基础的业务由最初的程控语音网、调度实时控制信息传输等窄带业
务，逐渐发展到同时承载客户服务中心、营销服务、地理信息系统、人力资源系统、办公
自动化系统、视频会议、IP电话等多种数据业务的高速网络。

随着新一代信息通信技术的飞速发展，电力通信在协调电力系统发、送、变、配、用
电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了应有的作
用，有力地保障了电力生产、基建、行政、防汛、电力调度、水库调度、燃料调度、继电



保护、安全自动化装置、远动、计算机通信、电网调度自动化等通信需要。

目前电力通信迎来了发展的重大机遇，同时也面临着巨大的挑战。它产生并隐含在电
力生产管理中的经济效益是巨大的，同时，其独特的发展优势也越来越被社会所重视。

本书结合电力通信的特点，对近年来电力通信应用的光传输、无线专网、电力载波、
EPON网络、波分复用、软交换、电力在线监测等技术进行了深入分析，并就其在电力通
信网络中的应用情况、发展趋势和优缺点进行详细论述，就多技术、多介质融合的实施案
例进行了介绍和探讨。这对全国电力通信网甚至其他专用网络的建设都有重要的参考价值
和现实指导意义。

作 者

本书结合电力通信的特点，对近年来电力通信应用的技术进行了深刻分析，就其在电力通信网络中的应用情况、发展趋势和优缺点进行了详细论述，并就多技术、多介质融合的实施案例进行了介绍和研讨。
本书的主要内容包括绪论、光传输技术、无线专网通信技术、电力载波技术、EPON网络技术、波分复用技术、软交换技术、在线监测技术、大连电力通信网多介质融合建设实例等。
本书对全国电力通信网以及其他专用网络的建设都有重要的参考价值和现实指导意义。

第1章 绪论 1
1.1 电力信息通信系统概述 2
1.2 电力信息通信技术 3
1.2.1 电力信息通信网发展历程 3
1.2.2 电力信息通信网技术的分类及业务类型 4
1.2.3 电力信息通信网的特点 6
1.3 智能电网中的电力信息通信 7
1.3.1 电力信息通信在智能电网中的作用 7
1.3.2 电力通信在智能电网中面临的挑战 8
1.4 本书内容简述 9
第2章 光传输技术 11
2.1 光传输技术研究现状及发展趋势 13
2.1.1 光传输技术研究现状 13
2.1.2 光传输技术发展趋势 16
2.2 光传输技术的分类 17
目 录
VI 多介质融合电力信息通信网建设
2.3 光传输在电力系统中的应用 19
2.3.1 SDH技术简述  19
2.3.2 电力系统对光传输设备的要求  20
2.3.3 SDH技术在电力通信网中应用的优势  20
2.3.4 SDH光传输技术的发展空间  21
2.4 大连ASON光传输网络建设 22
第3章 无线专网通信技术 27
3.1 无线专网通信技术综述 28
3.1.1 无线专网通信技术  28
3.1.2 国内外电力企业无线专网通信技术发展状况  30
3.1.3 无线专网通信技术应用的意义  31
3.2 无线专网通信的关键技术 32
3.2.1 4G宽带LTE技术  32
3.2.2 宽带无线专网WiMAX技术  35
3.3 无线专网通信技术的应用 37
3.3.1 应用领域  37
3.3.2 配电自动化通信系统  39
3.3.3 宽带无线专网WiMAX技术的现实应用案例  40
第4章 电力载波通信技术47
4.1 电力载波通信技术研究现状 48
4.2 电力载波通信技术分析 51
4.2.1 传统电力载波通信  52
4.2.2 低压电力载波通信  54
4.2.3 中压电力载波通信  56
目 录VII
4.2.4 正交频分复用技术  57
4.2.5 宽带载波与窄带载波之比较  57
4.3 电力载波通信的应用情况 58
4.3.1 远程抄表系统  59
4.3.2 远程路灯监控系统  59
4.3.3 中压载波在通信“电力用户用电信息采集系统”中的应用 59
4.3.4 电力宽带载波抄表系统  61
4.3.5 应用举例  62
第5章 EPON网络技术 65
5.1 xPON 66
5.2 EPON 68
5.2.1 基本原理  68
5.2.2 技术优点  70
5.2.3 传输原理  70
5.2.4 关键技术  72
5.2.5 组网规划  76
5.2.6 应用情况  77
5.3 GPON 78
5.3.1 技术优点  79
5.3.2 参考配置  81
5.3.3 关键技术  81
5.3.4 组网方案  84
5.3.5 应用情况  85
5.4 EPON与GPON的比较 87
VIII 多介质融合电力信息通信网建设
第6章 波分复用技术 91
6.1 波分复用技术的发展进程 92
6.2 波分复用系统的构成 93
6.3 波分复用/解复用器 95
6.4 波分复用系统的关键技术 96
6.5 波分复用器的特性 98
6.6 波分复用技术在光纤通信中的应用 100
6.7 波分复用的深度应用：OTN技术 102
6.7.1 OTN技术简介  102
6.7.2 传统传输网与OTN传输网相比的不足之处  103
6.7.3 OTN设备的类型  104
6.7.4 OTN通信网的优势  105
6.7.5 OTN组网方案分析  107
6.7.6 OTN网络保护策略分析  108
6.7.7 OTN技术在电力信息通信传输中的应用  108
第7章 软交换技术  111
7.1 下一代网络概述  112
7.2 IMS概述  113
7.3 核心网络现状及演进趋势  115
7.4 核心网络发展演进的可行性  116
7.5 核心网络的演进方案  118
7.5.1 演进的总体思路  118
7.5.2 Common IMS标准进展情况  118
目 录IX
7.5.3 网络演进的关键技术  119
7.5.4 网络演进阶段  122
7.5.5 具体解决方案  123
7.6 辽宁地区软交换技术应用情况介绍 128
7.6.1 辽宁电力IMS建设情况 129
7.6.2 辽宁地区中兴IMS情况说明 135
第8章 电力在线监测技术 147
8.1 电力在线监测技术概述 148
8.2 电力在线监测技术研究现状 149
8.2.1 电力通信网综合监控网管系统的发展现状  149
8.2.2 电力电缆在线监测技术的研究现状  151
8.2.3 输电线路在线监测技术的研究现状  154
8.3 电力在线监控技术的应用 156
8.3.1 基于U2000电力通信综合网管系统的研究与应用  156
8.3.2 电力通信网同步在线监控平台技术研究  162
8.3.3 光纤通信架空线路在线巡视监测研究  165
第9章 大连电力通信网多介质融合建设实例 169
9.1 大连电力骨干通信网建设概况 170
9.1.1 传输网  170
9.1.2 业务网  173
9.2 大连电力骨干通信网的建设 178
9.2.1 传输网  178
9.2.2 业务网  179
9.2.3 支撑网  181
X 多介质融合电力信息通信网建设
9.2.4 其他  181
9.3 大连电力终端接入网建设概况 182
9.3.1 10kV通信接入网建设情况  182
9.3.2 0.4kV通信接入网  183
9.4 大连电力终端接入网EPON网的建设 184
9.4.1 EPON技术概述  184
9.4.2 EPON技术在大连配网自动化工程的应用  185
9.4.3 西岗区EPON工程  187
9.5 大连电力终端接入网微波网的建设 192
9.6 大连电力终端接入网无线网的建设 193
9.7 大连多介质融合信息通信网“十二五”建设成效 194
9.7.1 通信网整体发展方面  194
9.7.2 传输网方面  194
9.7.3 业务网方面  195
9.7.4 支撑网方面  196
9.7.5 10kV通信接入网方面  196

5）全球微波互联接入（Worldwide Interopera-bility for Microwave Access，WiMAX）

WiMAX 以IEEE 802.16 的系列宽频无线标准为基础，其中802.16d 标准面向无线宽带接
入，802.16e标准主要面向移动通信。WiMAX 采用了代表通信技术未来发展方向的正交频
分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）/正交频分多址（Orthogonal
Frequency Division Multiple Access，OFDMA）、自适应天线系统（Adaptive Antenna
System，AAS）、多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）等先进技术。
WiMAX 在部分省电力公司得到小范围试点应用，取得了较好的效果。

6）无线Mesh网络

无线Mesh 网络（无线网格网络）由ad hoc网络发展而来，是一种“多跳（multihop）”网络，是解决“最后一公里”供电问题的关键技术之一。无线Mesh网络具有动态
自组织、自配置、自维护等特点。双频或多频无线Mesh 网络采用多个频段（如5.8GHz和

2.4GHz）实现回程网络的构建及无线覆盖。无线Mesh网络是无线城市采用的重要技术，
在部分城区电网及高压输电线路状态监测中也得到小规模应用。

7）时分长期演进（Time Division-Long Term Evolution，TD-LTE）

TD-LTE 是TDD版本的LTE 技术，即LTE-TDD （国内亦称TD-LTE ），由3GPP组织涵
盖的全球各大企业及运营商共同制定，是国际电信联盟确立的第4代通信标准之一。2009
年以来，国家电网公司结合智能电网配用电等业务需求，基于电力系统现有的230MHz频
谱资源，利用TD-LTE 关键技术开展了一定范围的电力无线通信试点建设，取得了良好的
应用效果。

除上述无线通信技术以外，电力系统租用的公网无线/移动通信还采用了如 2G通信
GPRS（GSM）/CDMA、3G通信TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000，以及正在兴起的LTE
等一系列移动通信技术。此外，在电力应急通信中也用到卫星通信、数字集群、超短波通
信等技术。

3.1.2 国内外电力企业无线专网通信技术发展状况
国外智能无线专网通信技术研究已有较长时间，加拿大在2009年就已将1800～
1830MHz频段分配给智能电网无线专网通信，美国FCC也将采用同样的频段用于智能电网
项目。目前在美国、澳大利亚和加拿大，大型能源企业均考虑或已选择以无线专网作为其


智能电网系统的通信解决方案，具体应用案例包括：

（1）加拿大Hydro One，全网采用无线专网进行智能电网建设，共建设基站近4000
个，覆盖业务包括智能集抄、监控、配网控制、内部员工通信及宽带接入。

（2）美国通用电气（GE）2010年成功测试了利用无线专网技术的智能电表。此次
测试由GE公司与美国电力公司（AEP）以及美国密歇根州第二大电力公司（Consumers
Energy）共同完成。

（3）美国国家电力公司（National Grid）在2009年9月进行无线专网技术的智能电网
规划。

随着国内配网自动化、计量自动化（用电信息采集）业务的开展，现有主网采用的光
纤通信技术、载波技术在中低压配电网中应用存在诸多困难。中低压配电网具有数量大、
分布广、变动较频繁、单点业务速率低、安全性和可靠性要求高等特点，光纤通信技术、
载波技术等有线通信技术建设成本昂贵、工期长（无法预期）等致命问题，而无线公网的
网络可靠性、安全性、低带宽、大时延、业务中断率高等缺陷，均严重影响了配网自动化
业务的开展。

由于成本太高、难于施工等原因，光纤通信技术无法在配网通信中进行大规模普及，
因此无线专网仍将作为配网通信主要的通信方式。配网自动化通信系统的建设原则应该为
“光纤通信+无线专网，以专网为主、公网为辅，无线技术为主、其他无线通信技术为辅”。

3.1.3 无线专网通信技术应用的意义

随着无线通信技术的发展，运营商占用的频谱资源和网络接入带宽逐步提高，但是
无线公网在容量规划上是按照一定的并发比（一般为30%左右）设计的，无法满足所有在
线用户同时发生通信的需求。在发生重大事故（如抢险、救灾等）、重要事件（如重大会
议、重大赛事活动等）时，公网的通信量会达到网络容量设计容限，存在大量用户无法接
入的情况，而此时一般电力公司也正在执行保电任务或抢修业务（包括恢复运营商设备供
电），如果电力设备信息传送和现场通信过度依靠公网，必然存在不可靠因素。电力无线
专网只接入电力业务，相对于无线公网接入存在有线、无线等多方面入侵方式，无线专网
只存在无线空口入侵威胁，同时可根据电力业务特殊安全需求在核心网、基站、终端等多
个层面进行安全加固，全面提升无线通信的安全性。



多介质融合电力信息通信网建设
无线专网接入系统相对于光纤网络具有组网灵活、施工简易等优势，无线专网相对
于无线公网具有传输资源可控、服务质量保障高等优势。近年来，随着智能电网建设的持
续推进，配电自动化建设需求增加，终端通信接入网建设规模不断扩大，仅靠光纤通信难
以满足通信覆盖的要求，而无线专网可与光纤通信互为补充、有机融合，形成光纤+无线
专网的终端通信接入网主流建设模式，为智能配用电业务的发展持续提供坚实的支撑和保
障。另外，电力通信专网主要的组网方式是光纤通信，如果出现自然灾害，就会导致光缆
的正常运行受到影响，严重时将导致大面积的光缆中断继而影响其通信安全，且对其进行
抢修将会面临难度大和时间较长的问题，这将直接对电力系统的安全稳定运行产生影响。
鉴于无线通信技术具有不依赖于电网网架、抗自然灾害能力强、覆盖面广等优点，正好弥
补了光纤通信的不足，非常适用于紧急情况下的电力系统应急通信。在这样的背景下，研
究更好地利用无线通信技术构建电力通信网络，对电力系统运行和提供优质高效的电力服
务具有重要的意义。