光纖通信在電力系統中的應用

王 曦，胡嘉銘

（1.南網欽州新區供電局，廣西 欽州 535000；2.東北電力大學，吉林 吉林 132012）

在整個電網安全運行中，電力通信扮演著至關重要的角色。同時，它也是確保電網傳輸數據，并能夠安全和可靠運行的重要依據。隨著電力行業的迅猛發展，電力行業對電力通信的要求也逐漸增加。同時，電力通信也與整個電網的安全有關，從而需要提高對電網通信技術、安全系數的標準。在電力系統運作時，可能會遭受到一些外部因素的干擾，因此減小干擾成為電力通信的新任務之一。因為光纖通信自身具有強大的抗電磁干擾能力和較高的性能、較大的容量以及可靠的傳輸質量等特點，在一定程度上能夠提高整個電力通信信息傳輸環節的迅速發展。因此，光纖通信在電力通信中具有非常重要的作用，也成為數字化時代和電力通信發展中必不可少的角色之一。

1 電力通信的發展現狀

基于通信技術發展下的電力通信系統的特殊性，因其具有以通信為主要技術，確保電力系統各部門正常運行的特點。這就確定了通信網絡在電力系統中的重要性。因通信技術的更新換代和電力系統的升級建設，現就電力通信系統的發展進行研究闡述。

我國的電力通信系統于20世紀40年代逐步發展起來，時至今日，根據不同階段的代表性技術，可以將電力通信系統的發展過程大致分為3個階段[1]。

1.1 直通電纜及電力載波通信技術

在20世紀40年代到50年代直接的電力通信系統主要采用直通電纜及電力載波通信技術，此通信技術原始且簡單，存在很多問題，如干擾大、誤差多、衰減大、故障率大，存在安全隱患和風險，但在電網的發展初期起到了一定的作用，為電網通信的進一步發展奠定了堅實的基礎。

1.2 微波通信技術

在20世紀60年代到70年代之間，電力通信系統主要采用微波通信技術，此技術是在直流電纜及電力載波通信的基礎上的創新性提升，使用了微波作為介質進行通信，不需要固體介質，因此改善了電力通信系統中存在的信號不穩定的問題，極大程度地降低了對系統的干擾，大大提升了電力通信技術，且容量大維護方便，使得電力通信落后的局面有所改善。

1.3 光纖通信技術

20世紀80年代以后，電力系統的發展進入快速軌道，電力系統規模不斷壯大。此時光纖通信技術也正發展起來，同時將光纖通信為代表的一些新技術引入電力系統中。因光纖通信的傳輸速率快、容量大、數據精度高、成本低等優勢，滿足了電力通信系統可靠性的要求，逐步成為電力通信的主流，并實現大規模的應用。

簡而言之，電力通信系統的發展經歷較快周期，從發展至今約有80余年，經歷3個階段，通信技術不斷提高創新，電力系統規模越來越大且效率大幅提高。可以看出技術與設備的有機結合，可以實現電力系統整體量的積累以致達到質的飛躍，但在發展過程中仍有不少問題需要進一步解決[2]。

2 光纖通信的概念及特點

近幾年來，隨著信息時代的進步，光纖通信作為一門新興技術也在不斷地進行革新，成為現代通信中發展速度領先技術之一。光纖通信就是以光纖作為傳導介質以及光波作為傳導的載體進行數據傳輸，從而能夠實現通信。光纖通信和其他的通信技術相比具有一定優勢，具體如下所示[3]。

2.1 寬帶信息容量大

光纖的傳輸帶寬很大，比如單模光纖帶寬至少能夠達到2 000 MHz/km，多模光纖為50～500 MHz/km。因而，光纖的數據傳輸容量大。

2.2 低損耗，傳輸距離長

現在光纖是采用石英原料，在光波長為1.55 μm附近其損耗可低于0.2 dB/km。這將會加大光纖的中繼傳輸距離以便于降低運行成本。

2.3 抗干擾能力強

由于光纖是絕緣性物質，它將不會受到外面的自然因素的影響，例如：雷電、雨水等。與此同時，光纖不受電磁干擾，從而被廣泛應用于電力行業以及軍事領域等。

2.4 傳輸保密性好

由于光纖傳輸數據時是以光波作為載體，而且光波不容易泄露。即使有少量的光波泄露時，也不能影響信息傳輸。如果光纖數量較大時則涂抹消光劑將會避免光線之間信息互擾，同時，外面很難監測到光線攜帶的數據信息。因而，光纖具有較強的信息保密性。

3 光纖通信的優勢

3.1 滿足復雜電力通信系統的需求

電力通信的復雜性較高，如果利用傳統的方法會降低電網輸出的效率，但是如果能夠利用光纖則不需要轉化接口方式，光纖自身就可以滿足不同接口的需求，這樣能夠更好地提高中斷線的輸導以及整個通信網絡的延伸。與此同時，電力通信系統需要較強的實時性，而光纖恰恰可以保證整個電網通信系統能夠實時傳輸數據，這樣就能夠使光纖通信網及時有效地傳遞信息。

3.2 增加電力通信的可靠性與靈活性

隨著信息科學技術的迅猛發展，電力通信網面對著許多新的挑戰，這意味著需要擔負更多的使命。大量的光纖用于電力通信系統中提高電力信息的靈活性。光纖技術不僅能夠減小外面對電力通信網的一些干擾，也能夠減少電力通信自身事故的出現。因此，光纖可以增加電力通信網的安全性以及靈活性。

3.3 減少電力通信傳輸損耗

與其他傳導介質相比，光纖在傳輸數據時具有較低的損耗以便于保證數據的完整性，從而能夠進行長跨距傳輸數據以及減少中繼站的建立。隨著社會以及科學技術的快速發展，電力通信的覆蓋范圍逐漸擴大。然而，光纖通信的引入不僅會大大地降低信息傳輸過程中的數據損耗同時也具有長距離傳輸的優勢，從而能夠縮減中繼站的搭建以及降低電力通信運行成本。

4 光纖通信技術在電力通信中的應用

通過電力通信處理數據的過程能夠進一步看出整個系統的數據含量大部分是繼電保護、自動化和語音。因而，其比其余領域在通信方面相比處理信息的類型更加單一，同時處理的數據量也相對較小一些。雖然傳輸數據量不大，但因為電力通信要求傳輸數據的時效性，需要對電力通信網的搭建達到一定的高標準以至于能夠減小通信擁堵時造成的損失。所以，將光纖通信技術運用到電力通信中，其主要的技術介紹如下[4]。

4.1 波分復用技術

波分復用技術就是將彼此不同的各種各樣的光信號，以其各自的頻率匯聚到一起，作用在同一根光纖上。雖然這些光信號具有各自的頻率，但在波分復用技術中可以剔除這些信號之間的干擾，讓它們很好地匯聚在一起，然后再進行傳輸作業。在波分復用技術中傳輸信息的載體是光波，首先利用光波將信號在其接收端進行匯集，再將匯集后的波長進行分離，最后將信號進行還原，通過這種方式將多信號傳輸的損失降到最低。波分復用技術使光纖通信的通信質量大大提高，信號的傳輸是雙向的多路徑，顯著提高了光纖通信的通信效率，并減少了光纖的使用量。

4.2 復合光纖架空地線

迄今為止，復合光纖架空地線成為相對較普遍的一種類型，因而能夠被廣泛運用到工業、軍事等領域。復合光纖架空地線又能夠被叫作光纖架空地線，是在電力傳輸線路的地線中含有供通信用的光纖單元。它具有非常顯著的優點：（1）復合光纖能夠防止傳輸路線被雷電攻擊，具有很好的耐沖擊性。（2）在光纖通信時能夠包含全部的單元以及傳遞信息時具有較強的可靠性。與此同時，在平時的利用中很少出現磨損的狀況能夠減少維護成本，降低工程造價，從而可以被電力通信廣泛應用。

5 結語

隨著一系列先進技術的蓬勃發展，尤其是把光纖通信運用到電力通信行業，這樣不僅能夠促進電力行業迅猛發展，而且也對經濟體制正常運轉有著重要的影響作用。光纖通信將會成為電力通信行業的主要技術之一。這就需要我們對光纖技術進行深入研究，提高光纖通信技術水平，從而促進電力通信系統的發展，為電力行業智能管理打下堅定的基礎。由此可見，光纖能夠促進電力行業的持續前進。