光纖通信技術在電力網中的應用分析

黎林

摘 要:隨著我國智能電網建設的逐步開展,電力工業得到了深入的發展,通信與計算機領域的新技術在電力工業中不斷得到應用,這就對電力通信網絡的傳輸容量和可靠性都提出了更高的要求。光纖通信具有容量大、擴建方便、可靠性高的特點,因此適應當前電網發展的趨勢,必將成為21世紀電網中主要的通信手段。本文總結了光纖通信技術的現狀,提出了電力通信網絡傳輸要求及解決方案,對光纜在電力通信系統中的應用進行了分析。

關鍵詞:光纖通信電力網應用分析

中圖分類號:TN915 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0012-01

光纖通信方式具有容量大、衰減度下,抗干擾能力強的特點,非常適合遠距離傳輸大量的信息,因此在電力行業中得到了廣泛的應用,在電力系統中建立現代光纖通信網絡可以覆蓋全國電力網絡,并且具有較高的可靠性和易于維護的特性,同時利用原有的包括500kV、330kV、220kV和110kV線路及低壓配電線路可方便地架設特種光纜,避免了大量的重復基礎設施建設,同時也提高了通信的可靠性,優化配置了國家資源。因此,光纖通信技術在電力行業中具有廣泛的應用前景,本文對光纖通信技術在電力網中的應用進行了分析。

1光纖通信技術的現狀

光纖通信技術的進步促進了光纖通信的發展,當前,光纖通信的應用范圍已非常廣泛,光纖技術大致可分為以下幾種。

1.1 波分復用技術

作為一種充分利用單模光纖原理降低寬帶損耗的新型技術,波分復用技術的實質是根據每一道光波長度的不同而劃分光纖的低損耗窗口,同時將光波作為輸入信號的載波,通過波分復合器完成不同波長信號的合并及傳輸。由于可將不同波長的光載波信號近似看成是相互獨立的,因此一根光纖中可出現用于復用傳輸的多路光信號,即一根光纖可完成多信號的復用傳輸的功能。自20世紀90年代開始出現光波分復用技術后,光纖能夠傳輸的容量就大大提高了,此后為解決光纖遠距離傳輸的問題,出現了密集波的分復用技術,采用該技術的光纖通信系統極大地增加了每對光纖的傳輸容量,同時也有效地解決了光纖通信網經濟性的瓶頸問題。當前商用的密集波分復用技術光纖通信網的傳輸容量可達800Gbit/s,且以20Gbit/s為基礎的光纖通信系統也已成為核心網的主流,相應的傳輸距離也從600km大幅擴展到3000km以上。

1.2 光纖接入技術

作為光纖通信網絡的末端,光纖接入技術確保了用戶接入的可靠性和數據傳輸的完整性,是滿足千家萬戶接入光纖通信網絡的關鍵技術。通常根據光纖所到達位置的不同,可將其分為FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱FTTx。

FTTH是光纖寬帶接入的最終方式,它提供了全光的接入,因此可以充分利用光纖的寬帶特性實現用戶的寬度接入的要求。自2003年以來我國已推動了多個“863”項目,在30多座城市建立的相應的試點網絡,用戶群包括企業、居民、網吧等多種類型,也開發出了運營商主導、大型企業主導及政府主導等多種運行方式,具有良好的發展勢頭,同時不少城市還對FTTH的技術標準和建設標準進行了修訂,制定了相關的優惠政策,這些都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。

2力通信網絡傳輸要求及解決方案

2.1 高可靠性

電力通信的主要特點是要求具有較高的可靠性,即使在大風、大雪等強力的外力破壞下也能保持良好的傳輸性能,光纖通信的傳輸質量高,傳輸信號在光芯內部進行傳輸,不會受到外部自然環境的影響,性能特別穩定,尤其是具有良好的抗電磁干擾性能,適用于電力系統中所有電壓等級的電力網,且具有一定的自愈功能,在無人干預的條件下能夠迅速恢復通信,保障了信息的安全性。

2.2 易于擴展性和投資效益性

隨著電網企業的不斷發展,企業對經營的經濟性要求越來越高,電力通信系統的配置需要綜合考慮網絡的擴展性、系統的復雜性及設備可承受能力等因素,因此要求采用一種十分兼容的通信方式,減小電力通信的重復投資建設,利用簡單易行的擴容方案即可降低網絡傳輸的維護成本,且具有良好的互操作性,減小因設備互連而存在的問題,提高企業投資效率。

3光纜在電力通信系統中的應用

當前電力行業中特殊光纜的制造機工程設計技術已經非常成熟,特別應用了OPGW和ADSS技術后,國內電力特殊光纜已進入了大規模應用階段。依托于電力系統固有的線路資源,特種光纜避免了路由協調和電磁兼容等多方面與外界的矛盾,具有很大的靈活性,掌握了通信系統建設的主動權。

3.1 應用光纜

通常光纖復合架空地線采用光纖的方式傳輸信息,即0PGW。由于電力傳輸線路采用了可通信的光纖單元,因此0PGW是輸電線路和通信光纜在架空地線上的結合,融合了光纖通信技術及輸電技術,具有地線和通信的雙重功能。安裝過程非常簡單,能夠同時完成通信線路和輸電線路的建設,在35kV及以上的電網中得到了廣泛的應用,但也具有受其他因素影響較大的影響,因此其多在新建的線路上進行應用。

3.2 工程設計和實現

一個完整的通信網絡通常包括以下3個部分:即傳輸部分、交換部分和接入部分。傳輸部分作為一個綜合的傳輸平臺,是整個通信網絡中最重要的部分,傳輸層的安全穩定性直接影響整個網絡的正常運行及功能的擴展,所以應首先構建可靠的傳輸層網絡,然后再完成各種設備和功能的接入。

光纖通信網絡通常采用鏈形、環形及環帶鏈型的拓撲結構,因線路間距不同而采用STM1、STM4及STM16的傳輸速度,設備具備了雙纖單向的保護通道及與傳輸設備相配套的接入裝置,能夠完成話音及以2Mbit/S的通道連接任務。在光纖的建設上由于電力系統中具有廣泛的輸電線路,因此通常采用自承式的光纜進行安裝,此種光纜具有價格便宜,無須停電優點,通常在220kV以下的線路中使用,光纜通常采用6芯、8芯、l2芯、l6芯、24芯、48芯的形式,在資源分配中通常采用中興和華為的設備,少數為薩其姆的設備。

4電力通信系統光纜日常維護

4.1 電纜遭受雷擊的主要原因

由于輸電線路和光纖通信是同期建設的,因此在輸電線路的頂部通常架設著光纖通信。輸電線路周圍的地貌十分復雜,且桿塔都是架設在一定高度上的,因此光纖通信將會遭受到雷擊的影響,對其安全穩定運行帶來了巨大的隱患,也嚴重威脅輸電線路繼電保護系統的可靠運行,因此應采用優化設計的防雷方法,提高高壓輸電線路的防雷避雷能力。

4.2 電腐蝕的主要原因

(1)懸掛點誤差。光纖通信方式中的光纖懸掛點若高出其所要求的標準位置,則會導致光纖承受非常大的電場強度,遠遠高于設計標準,進而引發了光纖表明的電腐蝕。(2)“干帶電弧”是造成光纖表面發生電腐蝕的另一個主要原因,由于電弧會產生較高的熱量,因此會導致光纖外套表面的溫度升高,從而產生了樹枝化的電痕,最終造成電纜燃燒事故的發生。

5結語

作為電力系統中信息傳輸的重要組成部分,光纖通信為電力系統提供了大容量、遠距離的可靠通信方式,對整個電力系統的安全穩定運行具有重要的意義,應進一步加強光纖通信技術在電力系統中的應用研究,確保電力系統信息的安全穩定傳輸。

參考文獻

[1] 劉增基.光纖通信[M].西安:西安電子科技大學出版社,2008.

[2] 邢道清,王浩.電力通信[M].北京:機械工業出版社,2009.