研究光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)度自動化中的應(yīng)用

黃繁

（明盛建設(shè)工程有限公司 廣西南寧市 530000）

光纖通信是新型高質(zhì)量通信技術(shù)，與其它通信技術(shù)相比，有著很多優(yōu)勢特點，是現(xiàn)階段最重要的通信技術(shù)。電力調(diào)度以實現(xiàn)自動化為主要發(fā)展目標(biāo)，在這一改造和實現(xiàn)的過程中，通信技術(shù)至關(guān)重要，在電力調(diào)度自動化改造實踐中引入光纖通信已經(jīng)是必然趨勢。

1 光纖通信技術(shù)概述

光纖是指光導(dǎo)纖維，而光纖通信指的是利用光波作為信息的傳輸載體，利用光纖作為信息傳輸?shù)拿浇椋源藢崿F(xiàn)通信。從基本原理角度講，光纖通信主要由以下三種基本物質(zhì)要素組成：光檢測裝置、光纖與光源。其中，光纖除了可以按照生產(chǎn)方法、材料和光學(xué)特性來分類，在具體的應(yīng)用過程中，還可以按照用途來分類，即通信光纖與傳感光纖。作為重要的傳輸介質(zhì)，光纖可以分成兩種，即通用類與專用類。目前，由于光纖具有信號衰減相對較小、頻帶較寬和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，在世界范圍內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用，是現(xiàn)階段主流傳輸方式。

光纖通信技術(shù)主要的優(yōu)勢與不足為：

（1）具有較大的通信容量與較遠(yuǎn)的傳輸距離，僅一根普通光纖，其潛在帶寬就可以達(dá)到20THz左右。在這種帶寬情況下，不到1s的時間，就能把人類有史以來所有文字資料都傳輸完畢。另外，光纖的實際損耗還很低，少于其它任何媒質(zhì)。基于此，傳輸距離能輕松達(dá)到數(shù)十公里與上百公里[1]。

（2）不會產(chǎn)生太強(qiáng)的信號干擾，且保密性能良好。

（3）能有效抵抗電磁干擾，保證傳輸質(zhì)量，傳統(tǒng)的電通信無法避免電磁干擾，只有光纖通信可以徹底擺脫電磁干擾。

（4）光纖的規(guī)格尺寸小，自重輕，對鋪設(shè)施工與運輸都有利。

（5）光纖材料的來源十分豐富，利于環(huán)境保護(hù)，能大量節(jié)省其它金屬材料。

（6）沒有輻射作用，基本無法竊聽，這是因為光纖中的光波不會輕易跑出。

（7）光纖具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，使用壽命很長。

（8）光纖的質(zhì)地較差，強(qiáng)度不高，容易損壞。

（9）對光纖進(jìn)行切斷與接續(xù)時都要使用專門的技術(shù)、工具與設(shè)備。

（10）光纖的分路與耦合均不夠靈活。

（11）光纖實際彎曲半徑應(yīng)達(dá)到20m以上，如果彎曲半徑過小，將影響傳輸質(zhì)量。

（12）存在供電困難方面的問題。

可見，雖然光纖通信也處在一些問題，但這并不影響它成為當(dāng)前主流通信技術(shù)。利用光波以光導(dǎo)纖維為介質(zhì)進(jìn)行信息傳輸，因激光有著很強(qiáng)的單色性、方向性及相干性，且光波以激光為主，所以還可稱之為激光-光纖通信[2]。

2 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢與實現(xiàn)

2.1 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

光纖通信技術(shù)基本原理為：先在信息發(fā)送端將信息轉(zhuǎn)換為電信號，再調(diào)制至激光束當(dāng)中，確保光的強(qiáng)度可以伴隨電信號自身幅度或頻率的更改而變化，然后利用光纖將信號發(fā)射出去；信號發(fā)射后，接收端的檢測裝置將接收光信號，完成接收后，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最后經(jīng)過解調(diào)，實現(xiàn)對原信息的恢復(fù)。伴隨信息技術(shù)實際傳輸效率不斷提高，光纖技術(shù)已經(jīng)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用，為調(diào)度自動化目標(biāo)的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

光纖通信的科學(xué)應(yīng)用可以發(fā)揮出以下優(yōu)勢：

（1）電力系統(tǒng)通信需要用到很多通信設(shè)備，不同通信設(shè)備之間采用很多傳輸方式，這使通信網(wǎng)組成十分復(fù)雜。在這種情況下，通過對光纖通信的引入，能簡化整個通信網(wǎng)絡(luò)，降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，而且這對光纖通信技術(shù)未來發(fā)展也十分有利[3]。

（2）電力通信系統(tǒng)運行過程中，雖然信息傳輸數(shù)量不會很大，但要求通信網(wǎng)必須具備良好實用性，而實際情況中實用性會受到一定程度的影響。在這種情況下，通過對光纖通信的引入，能有效解決這方面問題，保證通信實用性。

（3）在經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程中，社會各界對電力系統(tǒng)提出了更高要求，這就要求電力系統(tǒng)及其通信必須保證運行穩(wěn)定性。另外，系統(tǒng)運行過程中，還應(yīng)盡可能避免簡斷與忽然轉(zhuǎn)換，即通信系統(tǒng)要具有良好靈活性。基于此，電力調(diào)度的自動化建設(shè)與改造過程中，必須通過對光纖通信的引入來進(jìn)一步提高通信系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與靈活性。

（4）電力系統(tǒng)及其通信網(wǎng)絡(luò)想要得到持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，需要著重提高自身抗沖擊能力，這是因為系統(tǒng)中不同環(huán)節(jié)之間的銜接都十分精密。如果突然產(chǎn)生意外事故，則通信將產(chǎn)生很大故障。對于光纖通信，它具有很高抗沖擊性能，將其引入到電力通信當(dāng)中，能進(jìn)一步提高通信網(wǎng)絡(luò)抗沖擊能力，以此實現(xiàn)降低故障產(chǎn)生率的目標(biāo)[4]。

2.2 技術(shù)應(yīng)用

目前，社會對電力系統(tǒng)及其通信網(wǎng)絡(luò)，尤其是對調(diào)度自動化的依賴程度越來越高，很多工作上的細(xì)節(jié)和日常生活都要利用電力通信，在這種情況下，電力通信自身業(yè)務(wù)水平得到顯著提高，同時光纖通信也得到了廣泛應(yīng)用，它的作用帶來的作用效果日益顯現(xiàn)。在電力系統(tǒng)及其通信中引入光纖通信，能良好的滿足電力系統(tǒng)運行、改造及發(fā)展需要，成為一項重要的通信方式[5]。

系統(tǒng)運行過程中，信息采集與傳輸有著十分重要的作用，這使光纖技術(shù)的引入和實現(xiàn)變得尤為重要。采用雙光纖組網(wǎng)方式，能提高信息采集效率與靈活性，保證實際的傳輸能力，其整體可以分為以下幾種組網(wǎng)構(gòu)造：星型構(gòu)造、環(huán)型構(gòu)造、樹型構(gòu)造、網(wǎng)型構(gòu)造。

鑒于電力調(diào)度自動化基本原理和特點，絕大多數(shù)光纖組網(wǎng)都采用環(huán)型與樹型兩種構(gòu)造相結(jié)合的形式，同時通過與計算機(jī)之間的銜接，能使信息得到共享。由于環(huán)型組織存在很多不同的節(jié)點，所以為了避免設(shè)備及終端設(shè)施產(chǎn)生故障，絕大多數(shù)企業(yè)都會利用環(huán)狀線路對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自我修復(fù)，并對自動化轉(zhuǎn)換與痊愈等其它系統(tǒng)進(jìn)行合理的配置。如果電纜的節(jié)點產(chǎn)生問題，在節(jié)點兩側(cè)要采用轉(zhuǎn)換設(shè)備實現(xiàn)新新路的構(gòu)建，以此實現(xiàn)自我愈合目標(biāo)，保證自動化調(diào)度實現(xiàn)實時與連續(xù)。

對于微機(jī)控制系統(tǒng)，其輸出信號以電信號為主，而對光纖系統(tǒng)而言，其傳輸信號為光信號，在這種情況下，為了使光纖可以對微機(jī)系統(tǒng)信號進(jìn)行傳輸，應(yīng)先對電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使電信號變成光信號，實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵就是光源，即光電轉(zhuǎn)換裝置。首先采用光源使電信號變?yōu)楣庑盘枺缓笙蚬饫w當(dāng)中發(fā)送轉(zhuǎn)換完成的光信號。可見，在整個光纖系統(tǒng)當(dāng)中，光源有著十分重要的作用。可在電力調(diào)度自動化通信中使用的光纖光源有很多種，如半導(dǎo)體光源、白熾燈與激光器。其中，對于半導(dǎo)體光源，它主要是借助PN結(jié)對電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為光能。由于半導(dǎo)體光源的體積很小、自重輕、構(gòu)造簡單、使用便利，相較于光纖更容易相容，所以在電力調(diào)度自動化中得到了普及應(yīng)用[6]。

在電力系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)日益發(fā)展的情況下，電網(wǎng)自身穩(wěn)定性必須得到顯著提高，而且這對繼電保護(hù)等也提出了很高要求。基于此，在實際工作中，需要對通信系統(tǒng)實際情況與存在的問題進(jìn)行實時監(jiān)控和分析，避免其它部分產(chǎn)生故障。另外，在保證通信系統(tǒng)穩(wěn)定運行過程中，建議采用縱連防護(hù)措施，它具有的保護(hù)功能可以確保整個電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

相較于傳統(tǒng)的電氣通信，光纖通信的傳輸頻帶更寬、通信容量更大，而且不會產(chǎn)生傳輸損耗，材料自重輕，以石英為主要原料，能節(jié)省大量金屬材料，對資源的合理利用十分有利，另外，還有著良好的絕緣性、抗干擾性、抗腐蝕性、抗輻射性、可繞性，可以良好滿足電力調(diào)度自動化基本要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，電力調(diào)度自動化對通信的要求很高，為適應(yīng)這一要求，需要引入光纖通信技術(shù)，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，能極大的提高通信效率，保證通信質(zhì)量，為電網(wǎng)及其通信系統(tǒng)未來發(fā)展提供可靠技術(shù)支持。