光纖通信技術在電力通信網建設中的應用

◎國網江蘇省電力有限公司宿遷供電公司 王池

隨著計算機技術快速更新發展，以及電力工業的快速發展，電力通信網要保持更高的容量與可靠性，才能滿足當前應用需求。另外，由于光纖通信方式的優點為容量大、通信質量好、可靠性高等，給人們在電力通信方面帶來了極大的便利性，而且光纖的應用優勢使其成為未來發展的主要通信手段。本文主要敘述了光纖通信的技術特點，并且結合實際對光纖通信在電力系統中的應用進行研究分析。

引言

當前電力系統通信網規模較大，發展較為完善，而且作為電力系統的組成部分，除了承載較多的通信業務，其還承載著一些關于電力的保護以及市場需要的寬帶數據等。所以只有電力通信網絡保持較高的穩定性、可靠性，才能確保整個電力系統的管理工作正常進行，而光纖通信則滿足這個要求。所以其被廣泛應用在電力通信網絡中，有效推動了電力行業的發展。

一、光纖通信特點

光纖通信是將光波作為載波，以光導纖維作為傳輸媒介進行傳輸。在信息技術高速發展環境下，由于光纖技術優勢十分明顯，被應用到很多的行業領域中，主要是因為其存在以下幾方面特點：

（一）傳輸速度快，通信容量大

在電力通信系統中存在非常復雜的網絡結構，而系統中也具有多種類型的設備。由于設備之間的信息轉換方式差異，會影響電力通信效果。光纖通信技術具有傳輸速度快、帶寬大的優點，能有效緩解電力通信的壓力。此外，光纖通信技術還具有通信容量大的優點，在使用光線傳輸信息過程中，其傳輸速度不僅非常快，傳輸的容量也非常大。因此，在信息化背景下，為提高信息傳輸量，應用光纖通信技術具有一定意義。

（二）損耗低

光纖不僅具有損耗低的特點，也具有超長的中繼距離，合理應用此特點，減少通信線路中基站數量，可以降低投入的成本，提高電力通信網運行效率，對增強通信質量也具有重要作用。

（三）不受電磁干擾

由于光纖的材料特殊，是屬于非金屬的介質材料，所以不會受到電磁的干擾。在雷電較多的環境下，應用無金屬結構的光纖進行通信設施的安裝，可以預防雷電，也能對通信機房設備形成一定保護。

（四）方便架設與維護

電力系統光纖通信在安裝過程中，可以借助電力系統中的桿塔資源與電力線路，采取同桿架設的方式實現。而且電力線路是彼此獨立的，兩者之間不產生影響，所以對于光纜與輸電線路可進行正常的維修。

二、電力通信簡述

電力通信網建設具有非常重要作用，其不僅要為電力系統生產以及調度提供服務，又承載著繼電點保護、數據綜合網等相關業務。因此，現階段對電力通信網絡傳輸技術的性能，提出了更實際的要求，以下對電力通信網的要求進行分析：

（一）可靠性高

電力通信最主要的特點是：要保持實時傳輸通信，這與電力系統行業特點有關，不僅要求數據在傳輸過程中較高的可靠性，以及具備容量大的特點，同時又要求傳輸線路安全性高，且具有能抵抗外力破壞的能力。例如在一些天氣環境惡劣的地區，使電力通信保持暢通具有重要意義。另外，光纖傳輸質量非常高，這是由于其在光纖內部是通過傳輸信號運行的。因此，自然環境變化對其幾乎不會產生影響，而且其具有較強的穩定性、較強的抗電磁干擾能力，能更好的適應電力系統所特有的高電壓、高電磁場的環境。

（二）投資效益高

隨著科學技術的發展以及電力企業的發展壯大，人們對電力方面需求越來越大，所以對于降低電力通信網運營成本，也提出了一定要求。通信系統在配置過程中要求，必須要對網絡的擴展性、投資效益性、設備的可承接性等性能進行綜合考慮。

（三）能源環境保護性

隨著我國經濟的快速發展，對于保障人們正常生活的能源來說，其需求也越來越大，能源供應同樣面臨很大挑戰。因此，電力通信網在建設過程中，需要對能源環境問題進行全面考慮。由于光纖傳輸的主要介質是光纖，而光纖主要介質材料是SiO2，此資源在自然界中儲量充足，所以大力發展光線通信，進一步提高人們關于能源應用方面的便利性，不會遇到資源供應不足的問題。同時，由于科學技術得到了快速發展，光纖通信方面的技術也得到了大力發展，出現了多種相關技術。而且有些技術在應用過程中，不需要使用大量線纜材料，降低了線上傳輸過程中能量的損耗，非常環保。因此，從綠色發展的角度來看，光纖通信技術與設備應用到電力行業，是符合可持續發展要求的，而且其同樣也符合能源環境保護戰略的發展。

三、光纜應用分析

光纖通信在近年來應用越來越廣泛，其具有諸多優點，對于促進電力行業發展發揮重要作用。而且其在不斷發展過程中，研究出了很多具有不同實用性的光纖。除了應用較為普遍的普通光纖之外，一些專用的特種光纖也被大量使用在電力通信中，從而進一步優化電力通信的性能，主要包括以下幾方面：

（一）地線復合光纜（OPGW）

光纜是指架空地線內含光纖，在電力傳輸線路中，包含供通信用的光纖單元。這種光纜在使用過程中，需要確保在設置光纖基礎上，保證地線的電性能和機械性不會受到影響。另外，光纖單元同樣也要保證完整性。

（二）光纖復合相線（OPPC）

光纖復合相線作為一種新型的特種光纜，是基于傳統相線結構，使光線單元復合在導線中，其主要是借助了電力系統所擁有的線路資源。尤其是電力配網系統，為了防止在電磁兼容、路由協調等方面，在外界的干擾下發生問題，其具備了傳輸電能功能與通信功能。

（三）全介質自承式光纜（ADSS）

此光纜的特點為：傳輸損耗小、色散低、光纜的機械性能和環境性能較好。同時其也具有良好的結構，能保證在惡劣的自然環境之下，光纖不受影響。而且由于光纜都是非金屬結構，重量較輕、架設比較方便。而且其還具備抗電磁干擾能力較強、抗外界環境能力較強等優點。對于全介質自承式光纜，要注意防止其在使用過程中發生腐蝕現象。例如，某地區所屬光纖通信線路，曾經出現過光纜在使用幾年后，發生被燒斷的事故。同樣還有其它類似事故發生，對這些事故進行分析，原因主要是由于在110kv～220kv高壓電網中，光纖通信系統應用全介質自承式光纜在安裝時，沒有選擇合適的位置，或者相關安全保護措施未做好，發生光纜被電腐蝕、斷纜等危險情況是有很大可能的。但是可采用以下兩種方式，一是對全介質自承式光纜以及其它部件噴涂“增水劑”；二是噴涂云母霧粉基、陶瓷粉基等絕緣劑，以阻止電腐蝕現象的發生。以下為全介質自承式光纜組成，包括：光纖、纜芯填充油膏、杯套管、中心加強件、聚乙烯內護套、包帶、芳綸纖維、外護套，根據實際情況，有的光纜可能會存在的填充繩，具體如圖1所示。

四、光纖通信技術在電力通信網建設中的應用

（一）同步數字體系（SDH）

這是一種綜合信息傳送網絡，是由線路傳輸、復接以及交換功能為一體，由統一網管系統操作，此種體系在使用過程中，具有自我保護能力以實現電力系統的高可靠性。而且其對于光接口與電接口進行統一規范，使得兩者兼容性得到了較大的提高。而且同步數字體系應用同步復用的方法，采用的是字節間插的方式，將低速信號復用到高速信號中。而且在此過程中，存在的大量字節，能增強網絡監控功能。以下為同步數字體系傳輸圖示，體系組成中保護路徑較多，其中包括接入環、匯聚環以及核心環，將所需信息傳輸到需求方。具體如圖2所示。

（二）智能光網絡（ASON）

智能光網絡可直接在光層上按需提供服務，具備靈活性強、可拓展性高的特點。另外，在光傳輸組網技術上疊加基于IP技術的網絡智能化技術，可使其存在一定智能性。在此過程中，主要是由用戶端首先發起相關的業務請求，自選路由，借助信令控制的方式，完成業務的相關需求。在此過程中，網絡連接具有自動性。

由于當前電力光纖通信網需要進行優化，才能滿足未來業務的增長需要。因此，將智能光網絡引入到電力通信網中，有以下幾方面優點：一是網絡業務的配置進一步優化，提高業務提供的效率；二是其應用另一種組網方式，可以提升業務生存性，存在不同的保護和恢復方式，對于網絡多點故障，具有一定的抵抗作用；三是在提供業務等級方面，具有一定的靈活性，可以滿足當前信息技術快速發展背景下，不同用戶的服務需求；四是能有效降低維護難度，提高業務的調配效果，從而提高相關的運營效率。此外，引入智能光網絡技術既能強化配電網、通信網服務速度，擴大業務種類，也能與當前網絡進行融合，朝著全智能的方向發展。

圖1 全介質自承式光纜組成

圖2 同步數字體系傳輸

（三）分組傳送網（PTN）

圖3 分組傳送網組成

圖4 以太無源光網絡組成

分組傳送網在進行組網設計時，需要對電力通信網的特點進行分析，通過分層結構的方式，將地區及網絡結構分為三層，分別為接入層、匯聚層、骨干層。另外，為了保證電力通信網安全的運行，通信網必須具備網絡及保護能力，這是為了確保傳輸的準確性，以及使傳輸的組件不被破壞，而且不同層應用的保護類型也不盡相同，具體以實際情況為根據進行保護層的應用。而且其主要有環網與線網保護等。在現有的電力通信網絡資源中，應該以網絡建設的實際情況和發展方向為依據，逐步過渡到同步數字系數與分組傳送網，最終實現分組傳送網獨立組網。以下為分組傳送網組成圖示，如圖3所示。

（四）以太無源光網絡（EPON）

作為一種新型的光纖接入網絡技術，主要是點到多點的結構方式，而且是以無源光纖的方式進行傳輸的。基于以太網提供相關業務，其在物理層以及鏈路層上，分別使用了pon技術以及以太網協議，并且借助pon的拓撲結構接入以太網。因此，它具有以太網技術以及pon技術的優點，低廉的成本、較高的寬帶、高拓展性、高效率的服務重組、管理便利性等等。

除此之外，使用以太無源光網絡拓撲技術，會優化開通業務的性能，使其更加便利迅速，并且會存在多種檢測方法，以確保后期的維護，并對故障點進行精確的判斷。而且隨著電力系統的飛速發展，以太無源光網絡在寬帶、保護性、智能性、性價比方面都具有一定的優勢，所以將其更好地應用于電力配用電網系統，確保其運行過程中具有全面的保障性。以下為以太無源光網絡的組成圖示，主要分為三部分，從左到右分別為：核心網、接入網、駐地網。以太無源光網絡是一種共享媒質和點到點網絡的結合。從下行方向上來看，其具備共享媒質的連接性質。但是從上行方向上來看，其行為性質類似于點到點網絡。以下分別對下行方向與上行方向進行分析。

下行方向：如圖中所示，OLT發出的以太網數據報在通過無源光分路器，或者是幾級分路器后，被傳送到所有ONU。這種行為特征與共享媒質網絡的性質是一樣的。但是，從下行方向進行分析，由于以太網存在廣播特性，與以太無源光網絡結構匹配：一些數據包，ONU的提取。

上行方向：以無源光合路器的方向特性為依據，無論哪一個ONU發出的數據包僅僅到達OLT，卻無法到達另外的ONU。以太無源光網絡在上行方向上存在行為特點，和點到點網絡是一樣的。但是，這個過程卻不與實際意義上的點到點網絡相同，在以太無源光網絡中，任何一個ONU的沖突域都是相同的――來源不一樣的ONU的數據包，如果在同一時間段內進行傳輸作用可能會產生沖突現象。在這種情況下，從上行方向進行分析，以太無源光網絡需要采用某種相應的功能機制，來防止數據發生沖突現象。具體如圖4所示。

五、結束語

總之，在當前電力能源需求較大的情況下，光纖通信的應用推動了電力行業進一步發展，使電力通信網建設具有成本低、容量大、業務多以及智能化的特點，有效保障電網生產的正常運行，給電力企業帶來了巨大的經濟效益。除此之外，光傳輸組網新技術的大量應用，不僅在推動我國智能電網建設發揮重要作用，而且電力通信技術的大力發展，也是確保電力網穩定運行的基礎。