电力系统光纤通信技术应用的探讨

电力系统光纤通信技术应用的探讨

发布时间：2022-02-25T07:58:49.997Z 来源：《中国科技信息》2021年11月中32期作者：钟子星[导读] 本文结合实践，以光纤通信技术为研究背景。在阐述光纤通信内涵的同时，对该技术的应用优势进行了详细论述，而后对光纤技术在电力通信系统中的应用情况进行探讨，希望在本文的论述之后能够给该领域的工作人员提供相应的帮助。广西电网有限责任公司桂林供电局钟子星广西桂林 541002

摘要：本文结合实践，以光纤通信技术为研究背景。在阐述光纤通信内涵的同时，对该技术的应用优势进行了详细论述，而后对光纤技术在电力通信系统中的应用情况进行探讨，希望在本文的论述之后能够给该领域的工作人员提供相应的帮助。关键词：电力系统；光纤通信；技术应用

0引言

新时期背景下随着光纤通信技术的不断发展，传输稳定性以及传输效率都得到了提高，满足了现代数据传输的各项要求。在电力系统实践阶段中，采取光纤通信技术的有效融合能够全面的提高电力系统运行信息的可靠性和有效性，保证各业务部门工作的开展有效进行。但是在受到传统技术思维以及技术应用范围限制下，现阶段的光纤通信技术在电力系统的应用效果还有进步的空间，所以为了能够将此类问题解决在电力系统应用过程要考虑到光纤技术的应用范围以及应用特点，采取科学有效的技术，提高光纤通信技术的应用效率，因此对电力系统光纤技术的应用情况进行分析，寻找出更为科学有效的研究方案是本文的主要讨论方向。 1光纤通信概述

光纤通信是以光为载波，以光纤为传输介质的通信方式。该通信方式的原理就是通过比例拉直的光导纤维进行信息的传输，其主要组成结构是光发射机、光纤线路、光接收机等。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此，相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多独特的优点。

2光纤通信技术的优势

对于光纤通信技术而言，在应用的阶段中具备传输容量大、传输距离长、抗干扰能力强、安全性高等特点得到了广泛的应用，以下对该技术的应用优势进行详细探讨。

2.1传输容量大

目前单波长光纤通信系统的传输速率一般为2.5Gbit/s和10Gbit/S。采用外调制技术，传输速率可以达到40Gbit/s。波分复用和光时分复用更是极大地增加了传输容量。密集波分复用通信系统最高可提供132个信道，传输容量直接达到了2640Gbit/s。

2.2传输距离长

传统电力通信系统通过电缆或微波传输，传输过程缺少中继器，传输损耗较高，信号丢失情况明显。石英光纤工作在1310nm和1550nm 波长，传输损耗分别为0.5dB/km和0.2 dB /km，甚至更低。光纤通信的优势较为明显，自身具备发光器件，使光波在光纤中以接近2/3的光速传输，且不会产生过大的传输损耗。因此，光纤通信应用中，远距离信息传输的效果较为明显，只需要进行光路的基本维护即可满足要求。

2.3抗干扰能力强

光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，这一点对于电力通信系统特别有利。因此，在光纤通信的过程中，能够有效的防止外部自然因素的干扰和影响，使得信号的传输更加的稳定，通信质量得到根本性的提升。

2.4安全性高

无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包层所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱。这样，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面也无法窃听到光纤中传输的信息。

3光纤通信技术在电力通信中的具体应用

3.1光纤技术结合电力系统独有特点形成的电力特种光缆

在实际的通信线路中，由于光纤本身脆弱易裂，直接与外界接触，易产生接触伤痕甚至被折断，为保护光纤固有机械强度，通常是将光纤制成不同结构形式的光缆。电力系统通信与各大运营商公用网相比，有着自身的特点，比如要求高可靠性、业务多、业务带宽多样、具有丰富的杆塔资源等。因此，在电力通信光纤网络建设过程中，针对电力通信特点并充分利用电力行业特征的电力特种光缆应运而生。目前，应用最为广泛的是架空地线复合光缆（OPGW）和全介质自承式光缆（ADSS）这两种光缆，而复合相线光缆（OPPC）在35kV及以下电压等级输配电线路中也有较大应用价值。

3.1.1架空地线复合光缆

又称光纤复合地线，是在电力传输线路的地线中含有供通信用的光纤单元。即架空地线内含光纤，它使用可靠，不需维护，但一次性投资额较大，现在广泛用于新建线路或旧线路更换地线时使用。它具有两种功能：一是作为输电线路的防雷线，对输电导线抗霄闪放电提供屏蔽保护；二是通过复合在地线中的光纤来传输信息。OPGW光缆除满足光学性能外，还满足架空地线的机械、电器性能要求，因此可应用于所有具有架空接地线的输配电线路。光纤单元被置放于保护管及金属骨架内，得到了充分的保护，使光纤具有很高的可靠性和安全性。OPGW应用于新建线路时，反而不增加建设费用，凭借其特点，现广泛应用于220kV及以上电压等级输电线路。

3.1.2全介质自承式光缆（ADSS）

ADSS在110kV、35kV电压等级输电线路上使用较多，特别是在已建成的线路上使用，为电力行业直接利用高压输电杆塔建设通信网络提供了可行的途径，由于其材料采用绝缘介质，具有重量轻、不会对铁塔照成较大影响等优点，可应用于强电场和长跨距。同时由于其杆塔添加型的安装形式，光缆的架设对输电线的运作影响较小，所以在其安装、维护的过程中更为便捷。

3.1.3相线复合光缆（OPPC）

又称光纤复合相线，同时具备电能传输功能，国外已应用多年，国内应用处于起步阶段。与ADSS和OPGW等常用光缆比较,OPPC具有一系列优点,包括与相导线复合，基本不存在OPGW雷击断缆问题；不存在ADSS电腐蚀断缆问题；处于高电压状态，具有防盗功能。在我国现行电网中，35kV以下的线路一般采用三相电力系统传输，系统的电力通信则采用传统的方式进行。如果用OPPC替代三相中的一相，形成由两根导线和一根OPPC组合而成的三相电力系统，不需要另外加设通信线路就可以解决此类电网的自动化、调度、通信等问题，并可大大提高传输的质量和数量。

3.2电力系统光纤通信组网技术

3.2.1波分复用技术（WDM）

在电力系统中应用光纤通信技术是我国电力通信行业在时代发展中需要，而电力光纤通信网的组网技术其中一项非常重要的技术，其中波分复用技术就是一种典型的电力光纤通信网的组网技术。这种技术主要是将许多不同波长的光信号复合到同一根光纤上，也是一种再传输技术，这种技术主要是根据光波的波长将光纤的低损耗窗口进行划分，然后将光波当成是信号的载波，就能够将不同波长的信号合并在一起，在一根光纤中同时进行传输，然后在信号的接受端，将合并起来的波长进行分开，这样就能够在一根光纤中实现多种信号的传输，而将两个方向相反的信号在不同的波长中进行传输，就能够在同一根光纤中实现双向传输。同时波分复用技术也可以根据波峰之间的间隔不同，而形成密集波分复用技术以及粗波分复用技术。

3.2.2同步数字体系（SDH）

同步数字技术组成的同步数字体系是一种集复接、交换以及线路传输为一体的信息传输网络。在同步数字信号中，主要是基于时分复用技术为数字信息提供一定的传输等级，然后通过相应的技术将低等级的同步数字技术转换成高等级的同步数字技术。在将各种信息传输实现同步的时候，就能够大大的提升网络的传输速度，从而增加网络的利用率。在同步数字技术中，主要的特点就是将光纤通信技术中的复用以及提取技术进行了简化，这样就能够提升网络的灵活性以及可靠性，而且在整个同步数字体系中，还带有一套自愈保护的体系，这就使得这种同步数字技术在所使用的过程中，能够达到很高的可靠性。因此同步数字技术不仅能够将电力通信的传输能力提升上去，而且还能够将为整个电力通信系统提供很高的安全性。

3.3.3光传送网技术（OTN）

OTN技术是结合了密集波分复用和同步数字技术的特点形成的光纤通信组网技术。其特点是在子网内部实现全光处理，在波分复用的作用下实现大容量传输，在子网边界处进行光电混合处理，适合各种业务接入。在电力系统主干通信系统中，智能电网的发展、“互联网+”与智慧能源等新形势的发展需要、高清视频会议、异地容灾系统等新业务的发展将驱动大颗粒宽带业务、大容量和高可靠业务的快速增长，传统的SDH、WDM组网技术已经无法满足电网业务的带宽、容量、质量和安全方面的需求，传输网出现了较大的带宽缺口，OTN技术的开发应用有效解决了这一问题，并在电力通信系统得到了广泛的应用。 4基于电力系统的光纤通信网的运营管理和维护光纤通信的应用，在我国电力系统日益普遍，其网络规模扩展得更大，网络结构也更加复杂。加强对基于电力系统的光纤通信网的运营管理和维护，就要加强对电力系统专业技术人员的业务技能培训，使他们务必掌握光纤通信系统的工作原理和维护技能，并配备专业的技术设备和测试仪器，使光纤通信网的安全运营得到有效保障。 5结语