光纖通信技術在電力通信中的應用研究

中國電子科技集團公司第七研究所凱爾實驗室 趙玉軒

一、前言

隨著社會經濟的進一步發展，現階段，傳統電力通信方法已經不能對人們的應用需求予以滿足。以光纖為主要通信傳輸方式的通信網可以讓信息傳輸速度、信息傳輸安全性得到提升，現階段，光纖通信技術已經得到了廣泛應用。

二、傳統電力通信系統主要問題

（一）電力通信系統傳輸量小

在傳統電力通信系統中，其信息傳輸量相對較少，這會對電力通信系統的運行效果受到影響。在實際運行中，需要傳輸數據信息、話音信號、繼電保護信號、電力負荷檢測信號，其傳輸形式包含了聲音、數字、圖像等，傳統電力通信系統很難保證傳輸時效性。

（二）電力通信系統可靠性差

傳統電力通信系統在運行過程中，可能會出現突變、間斷等現象，這會影響多種電氣設備與生產設備的正常運行，甚至會引發安全事故，為生命財產安全構成威脅。而隨著自動化技術的提升，為方便統一管理，電力系統中各個設備的聯系逐漸增強，如果某一環節出現問題，就有可能讓整個電力通信系統癱瘓，因為其抗沖擊能力差、可靠性差的問題，已經很難滿足當前社會的需求[1]。

（三）電力通信系統網絡結構復雜

在傳統電力通信系統中，其網絡結構較為復雜。在網絡中，包含多種通信設備，而設備的不同導致其信息轉換方式、連接方式存在差異，如用戶線延伸、中繼線傳輸、微波設備轉接就存在不同通信方式，這使得其具有復雜的網絡結構，也就讓后期的維護管理、檢修工作難度增加。

三、光纖通信技術特點

（一）抗干擾能力強

光纖通信技術具有較強的抗干擾能力。眾所周知，通信技術以電信號為主，在應用過程中，各類電磁干擾往往是不可避免的，如雷電干擾、太陽黑子活動干擾、電離層變化干擾等，此類干擾會影響信號的穩定傳輸，對通信設備正常使用造成影響。光纖本身制作材料為非金屬材料玻璃纖維，和傳統采用的銅纜線進行比較，可以發現光纖材料具有良好的絕緣性能，同時，光纖材料抗高溫性、耐腐蝕性也更強。

（二）通信容量大

光纖通信技術具有通信容量大的特點。信號包含的最低頻率到最高頻率的頻率范圍為頻帶，光纖通信技術的頻帶相對較寬。普通微波通信頻率通常在106Hz到108Hz之間，而光纖通信技術使用高頻光波波長范圍處于近紅外區域與可見光區域中，其光波頻率相對較高（大于1014Hz），也就是說，光纖通信技術的容量約為傳統普通微波容量的百倍之多。現階段，光纖通信技術雖然因為諸多客觀條件與技術的限制很難達到理論上的最佳容量，但是，其依然可以實現對24萬路信號的同時傳輸，和普通電纜線路的容量差異顯而易見[2]。

（三）中繼距離長

在信號傳輸過程中，因為傳輸距離的增加，普通銅纜線所傳輸信號損耗量會逐漸增大，因此，為控制傳輸信號損耗量，對通信質量提供保障，微波通信、普通電纜中繼距離通常為大于1.5km，小于50km。采用光纖通信技術，可以讓隨著傳輸距離增加而出現的信號損耗量得到有效減少，其衰減量可以被控制在0.19dB以內，在長途網絡、干線中具有良好的適用性。除此之外，光纖通信技術所采用材料決定了其抗電磁干擾能力更強，可以進一步減少信號損耗量。

（四）安全性能高

和傳統通信技術相比，光纖通信技術具有更高的安全性能。在電波傳輸過程中，如果使用普通電纜線，就有可能出現電磁波泄露情況，進而讓信號傳輸通道形成串擾，同時，隨著使用時間的推移，銅線有可能會出現自然老化現象，進而讓傳輸信號進一步衰減，讓信息傳輸質量受到影響，讓線路安全性降低。使用光纖通信技術，利用光導纖維，光波傳輸過程中具有較強的密閉性，結合外部環繞保護層，可以讓光信號泄露情況的出現得到有效避免，也就是說，光纖通信技術在保密通信中具有良好的應用前景。

四、光纖通信技術在電力通信中的應用

（一）光纖復合相線的應用

光纖復合相線是一種融合了傳統相線結構和光纖通信技術的新型技術，在具體應用過程中，主要是在過去的電力通信系統線路資源上，使用光纖技術對通信系統線路、頻率以及電磁兼容性進行有效協調，進而讓傳統電力通信系統信息傳輸性能得到增強。作為一種較為新型的通信光纜，起初在150kV電力系統中得到了應用，后隨著光線符合相線使用技術的進一步成熟，現階段，在其他高壓電力系統中也漸漸得到了廣泛使用。在三相電力系統中，將其中一項替代為光線復合相線，可以讓全新三相電力系統得以形成，進而讓信息可傳輸數量得到增長，讓信息傳輸質量得到提升，和另設通信線路相比，這種方法的投入成本相對較低。在具體施工中，需要利用光電子分離技術、光纖接續技術，以此來單獨分離出相線光纖單元，在施工過程中，需要對接線盒予以獨立設置[3]。

如在我國某地的新建35kV電網通信中，就采用了光纖復合相線技術，其光纜為16芯，在具體施工中，將OPPC光纜替代3根導線中的1根，對桿塔進行加固、加高及改造，解決了過去存在的110kV變電站與35kV變電站之間調度、通信及自動化問題。該工程之所以取得成功，主要是因為做好了五項基礎工作：（1）需要依照系統對導線型號進行確定，依照參數接近原則對光纜型號進行選擇，為讓OPPC光纜和相鄰導線弧垂張力特性維持一致，保證了其截面、直徑、重量等相關參數與相鄰導線接近，直流電阻和相鄰導線接近；（2）需要利用OPPC專門的絕緣金具、預絞式電力金具與專用接頭盒；（3）需要保證OPPC光纜懸垂線夾、耐張線夾以及終端接頭盒等相關附件的絕緣性；（4）在施工過程中，需要將OPPC光纜留有一定余長，確保光纖不會出現擠壓情況；（5）在光電絕緣連接中，需要使用專門的接頭盒，需要使用專業技術，將全金屬跳線接頭盒安裝在兩個耐張絕緣子串間，相線導電面積需要小于有效金屬導電面積。

（二）光纖復合地線的應用

光纖復合地線，也被稱為光纖架空地線、地線復合光纜，利用光纖復合地線技術，可以對輸電導線進行有效保護，可以讓電力系統抗沖擊能力得到提升，讓輸電線路防雷性能得到增強。同時，利用光纖復合地線技術，可以結合光纜與架空地線，進而讓多種信息實現高效傳輸。在電力傳輸線路中，光纖復合地線技術的使用需要設立光纖單元，可以讓其安全性、可靠性得到提升，讓后期維護工作更為簡單。但是，光纖復合地線技術的使用需要較多的工程投入成本，這也讓此技術應用受到一定限制，通常情況下，使用此種光纖通信技術多在舊線路地線更換工程及新建線路工程中。在此類工程中使用光纖復合地線技術能夠讓架空地線電氣性能與機械性能得到保證，這也是此種技術在電力系統改造升級架空地線中得到廣泛應用的主要原因。

（三）全介質自承光纜的應用

在110kV電壓輸電線路、220kV電壓輸電線路、35kV電壓輸電線路中，全介質自承光纜技術得到了廣泛的使用，這種技術主要是改進、升級原有線路，利用高壓輸電線桿，可以完成通信網絡的搭建工作。組成全介質自承光纜的主要材料為非金屬材料，光纜外套多采用耐電痕材料或聚乙烯材料。因此，這種全介質自承光纜技術具有較好的抗干擾性能、較高的環境適應性能和傳輸性能，在施工過程中，可以一起鋪設全介質自承光纜和其他高壓電力傳輸線路，外界電磁信號不會對其造成嚴重干擾，進而讓電力通信系統建設便捷性與運行安全性得到保證。值得注意的是，在建設過程中，需要結合工程的實際情況對全介質自承光纜保護套進行合理選擇，依照工作環境變化，考慮雨雪、溫度以及風速等相關因素，可以完成施工計劃的制定工作，進而讓電力通信系統安全性得到保證。

（四）現代光纖傳輸組網技術

1.智能光網絡（ASON）

在智能光網絡應用中，用戶端可以對業務請求予以動態發送，可以對路由進行自動選擇，通過信令控制來拆除業務連接、建立業務連接，讓網絡連接智能儀光纖通信網絡主要含義得以自動完成。針對未來電力用戶主要需求，可以對電力光纖網絡予以大規模改造，不斷增加新的業務類型、不斷提升服務速度，并讓網絡實現無縫融合，促進智能光網絡的實現。

2.分組傳送網（PTN）

應用分組傳送網技術可以讓電力通信安全性得到進一步提升，在組網過程中，需要緊密結合電力通信網特點，對樣例進行分層次選取，依照地區級，可以將網絡劃分為三個層次，即骨干層、匯聚層與接入層。為保證電力通信網的穩定運行，需要保證網絡級保護的高效性和全面性，而分組傳送網可以提供有線性保護與環網保護。

3.以太無源光網絡（EPON）

以太無源光網絡是一種全新的光纖接入技術，其傳送具有無源光纖、多點結構的特點，在太網上可以提供不同的業務傳輸功能，以太無源光網絡拓撲技術可以讓業務開通能力得到進一步提升，檢驗保障點的方式與后期維護方式具有專業性，可以讓判斷準確性、判斷速度得到提升。

五、結論

綜上所述，光纖通信技術具有抗干擾能力強、通信容量大、中繼距離長和安全性能高的特點，可以對傳電力通信中的主要問題予以有效解決，在實際應用中，光纖復合相線、光纖復合地線以及全介質自承光纜等技術的應用均可取得明顯的改造效果，光纖通信技術是當前和未來的主要發展趨勢，需要對其進行進一步研究，以推動我國電力通信技術的進一步發展。

[1]吳馳浩．電力通信背景下的光纖通信技術應用研究[J]．中國高新技術企業,2017(12)∶78-79．

[2]董彬彬．光纖通信技術在電力通信中的應用[J]．中小企業管理與科技(中旬刊),2015(07)∶188．

[3]田琳琳．光纖通信技術在電力通信中的應用[J]．科技與企業,2015(09)∶67．