電力通信中光纖通信技術(shù)的應用探究

溫耀邦

摘要：隨著光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，在電力通信中得到更加廣泛的應用，將電力通信的質(zhì)量和速度大大提高。所以，本文通過對光纖通信原理及其特點進行了分析，其后就在電力通信中的應用和發(fā)展趨勢作了具體的論述。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)；電力通信；原理

目前，在電力系統(tǒng)中的通信技術(shù)主要是微波通信技術(shù)，引導線通信技術(shù)和電力線載波通信技術(shù)，電力系統(tǒng)的通信技術(shù)，是最常用的電力線載波通信技術(shù)。然而，電力系統(tǒng)中電力載波通信技術(shù)的抗干擾性及系統(tǒng)容量已經(jīng)不能滿足當前電力系統(tǒng)的發(fā)展，同時隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中光纖通信在得到了越來越廣泛的應用， 正逐漸變成電力系統(tǒng)通信的主干技術(shù)。

1、光纖通信原理及其特點

1.1 光纖通信原理

光發(fā)射機，中繼器，光纖以及光接收機共同組成了光纖通信。光纖通信中電信號通過光發(fā)射機轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，而電信號又通過光接收機轉(zhuǎn)變成電信號。利用電調(diào)制器實現(xiàn)了將信息向合適信道傳輸信號的轉(zhuǎn)化， 通常情況下將信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。而通過光調(diào)制器實現(xiàn)將電調(diào)制器的信號向合適光纖信道傳輸光信號的轉(zhuǎn)化，通過中繼器實現(xiàn)放大信號的目的。光纖傳輸以后比較微弱的光信號利用光探測器將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺秒娊庹{(diào)器放大光信號，從而實現(xiàn)了將原信號的輸出，如此，完成了光纖在電力系統(tǒng)通信中的信號一次傳輸。

1.2 光纖通信特點

①損耗較小，傳輸?shù)木嚯x長。在電力通信中，光纖通信技術(shù)的信息傳輸距離遠遠大于微波、電力線載波、銅纜等通信技術(shù)，并且信息傳輸損耗很小。②通信容量大。一般情況下，一對

光纖能夠滿足幾百路甚至幾千路通過， 一根光纜中可以包括幾十根光纖甚至幾百根的光纖。③抗干擾能力較強。光纖原材料為石英，其本身就具有很好的絕緣性能，因此光纖的抗腐蝕性與抗水性都較好，而且還可以有效地抵抗電磁波的干擾，能夠確保電力通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2、電力通信中光纖通信技術(shù)的應用

2.1 電力通信系統(tǒng)中經(jīng)常用的光纖

2.1.1 光纖復合相線

光纖復合相線指的是在光纖單元的復合線路中的一種電力光纜， 此光纜的使用可以避免系統(tǒng)在運行過程中找到雷電襲擊，同時可以有效的防止架空線路受到限制和阻礙等情況，具有很好的防護功能。并且該光纜可以實現(xiàn)絕緣形式的運行，這樣就可以節(jié)省系統(tǒng)運行的電力電能， 提高電力電能的利用效率，使得系統(tǒng)工程的工作效率大大提高，并保證了系統(tǒng)工程的穩(wěn)定性和安全性。

2.1.2 光纖復合地線

光纖復合地線主要被運用在改造原有的舊線路， 或者在開發(fā)和建設新線路中廣泛運用， 這種復合地線不但可以保護整個電力的線路系統(tǒng)， 還可以避免外界的惡劣環(huán)境和其他因素的破壞。同時在系統(tǒng)運行過程中，該光纜復合地線可以對傳播中的數(shù)據(jù)信息充分利用，滿足整個系統(tǒng)架空底線的需求。正由于此光纜復合地線被運用在新線路的建設和舊線路改造工程中，所以線路就會表現(xiàn)出其弱勢的特征，在運用中需要投入較大量成本和費用，不利于工程的發(fā)展。但在整個電力系統(tǒng)傳輸過程中，采用光纖復合地線，其中存在一些光纖單元，這些光纖單元不但可以充分發(fā)揮其自身的功能和優(yōu)勢， 還可以體現(xiàn)光纖材料中的各種特征和優(yōu)勢， 保證系統(tǒng)在運行中可以將二者的功能進行結(jié)合，讓系統(tǒng)運行過程變得更穩(wěn)定、更安全，提高了電力傳輸過程的工作效率和工作質(zhì)量。

2.1.3 自承式光纜

自承式光纜具有不同的類型， 其中典型的為介質(zhì)自承式和金屬自承式。①金屬自承式在整個系統(tǒng)中無需投入太大的成本，且其結(jié)構(gòu)相對簡單，很容易明確其原理，不需要在運行的過程中將電流短路或者熱容量的問題考慮在內(nèi)， 這樣就減輕了系統(tǒng)的工作量，提高了工作效率和工作質(zhì)量，節(jié)約了系統(tǒng)運行的時間，也正是基于此優(yōu)勢，所以被廣泛的運用。②介質(zhì)自承式的直徑和質(zhì)量都很小，況且這種光纜的密度較小，光學的性質(zhì)比較穩(wěn)定，具有很好的絕緣性能。介質(zhì)自承式光纜在停電中可以有效的控制系統(tǒng)的損失，具有其他材料所沒有的功能。

2.1.4 電力特種光纜

當前， 電力特種光纜的類型主要有：MASS、OPAC、ADSS以及OPGW。其中，ADSS、OPGW 的類型在現(xiàn)階段來說使用的比較廣泛，這兩種光纜形式和安裝較為特殊，自身的構(gòu)造比較復雜， 設置了此種光纜就可以有效地避免外界環(huán)境的侵襲和損害。電力特種光纜本身的制作費用較高，但在系統(tǒng)工程的安裝中，是在電力系統(tǒng)的線路桿塔的基礎上建設和施工的，所以可以有效的節(jié)約施工和建設成本，降低工程項目的總體費用。

其中，ADSS 類型光纜的主要優(yōu)勢在于能夠很好地接受維修和維護，同時在系統(tǒng)安裝過程中，沒有必要將電源切斷，不會影響到用戶的電力使用狀況。ADSS 類型光纜可以適應于大跨距和強電場的環(huán)境中，不會對鐵塔等帶來負面影響，其本身具有很好的絕緣性能，能夠抗外界干擾，保證電力傳輸系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的將信息傳輸給需要的區(qū)域。

2.2 通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應用分析

2.2.1 電力通信中波分復用技術(shù)的應用

應用波分復用技術(shù)于電力通信系統(tǒng)之中， 主要是把多根波長不同的光信號復合在同一根光纖上進行信號傳輸?shù)墓饫w技術(shù)。在光纖進行信號傳輸過程中，主要是結(jié)合光波波長，劃分光纖損耗較低的窗口，再把一個信道分層多個信道，把光波作為信號載波，再把波長不同的信號進行合并，并并入同一光纖之中傳輸信號， 而在接受信號的端口把接受的波長不同的信號進行分開，且不同的波長的載波信號之間互相獨立，均能在相同的光纖之中多路傳輸光信號， 當在不同的波長中安放兩個方向的信號進行傳輸時能實現(xiàn)信號雙向傳輸， 而由于相鄰波峰間間隔不同，因此，在電力通信系統(tǒng)中應用的波分復用技術(shù)有可以分為密集型和粗波型， 尤其是在采用密集型波分復用技術(shù)于通信系統(tǒng)之中，能高容量地傳輸信息，也是構(gòu)建新型電力通信網(wǎng)絡的重要技術(shù)載體。

2.2.2 電力通信中同步數(shù)字技術(shù)的應用

在電力通信中應用同步數(shù)字技術(shù)進行同步數(shù)字體系的構(gòu)建，能形成集交換、復接和線路傳輸為一體的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，進行信息的傳輸，形成傳輸信息的網(wǎng)絡，應用同步數(shù)字技術(shù)能為數(shù)位信號提供相應的等級，并采取復用與映射技術(shù)，能實現(xiàn)低級同步數(shù)字技術(shù)到高級同步數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)換， 不僅會實現(xiàn)網(wǎng)絡信號的同步傳輸，還能提高網(wǎng)絡傳輸速率，從而提高網(wǎng)絡利用效率，進而簡化復接技術(shù)于分接技術(shù)，極大地提高通信網(wǎng)絡的可靠性與靈活性，形成一套良好的自我保護體系，從而更好地滿足電力通信對可靠性的需要， 進而在提高其通信傳輸能力的同時提高安全性能。

3、電力系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)發(fā)展趨勢

目前，光纖通信技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)進入了第五代光纖通信階段，越來越體現(xiàn)了通信容量、通信速率的高要求。因此，電力系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括以下幾個方面：

3.1 光纖傳送網(wǎng)新技術(shù)

目前， 與傳輸40GE/100GE 的網(wǎng)絡具有緊密關(guān)系的高速傳輸技術(shù)主要有40Gbit/s 與100Gbit/s 兩種技術(shù)，這兩種傳輸技術(shù)主要包括了編碼的調(diào)制技術(shù)，非線性抑制技術(shù)，色散的補

償技術(shù)以及OSNR 保證對策。因此，為了確保電力系統(tǒng)中長距離光纖通信技術(shù)， 光纖傳輸網(wǎng)新技術(shù)主要包括了FEC 技術(shù)（即多種增強前向糾錯技術(shù)）、新型的調(diào)制編碼技術(shù)、動態(tài)增益均衡技術(shù)、拉曼放大技術(shù)，利用具有電均衡效用的接收機以及功率調(diào)整技術(shù)等等。為了實現(xiàn)大容量光纖通信， 頻分復用技術(shù)、波分復用技術(shù)、偏振復用技術(shù)、時分復用技術(shù)以及碼分復用技術(shù)在未來電力系統(tǒng)光纖通信中的應用將會越來越廣泛。

3.2 光纖通信接入網(wǎng)新技術(shù)

目前， 電力系統(tǒng)通信中的光纖通信接入技術(shù)在實現(xiàn)時具有一定的差距，光纖的接入技術(shù)主要包括了EPON 技術(shù)（以太無源光網(wǎng)絡）、GPON 技術(shù)（基于ITU-TG984 標準的新寬帶無源光網(wǎng)絡）、基于星型結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)接入技術(shù)以及基于樹型拓撲的APON/BPON 技術(shù)。上述光纖通信接入技術(shù)主要存在傳輸距離，分光比，傳輸速率，業(yè)務支持能力，QOS 和維護管理等方面的差距，通常情況下，EPON 技術(shù)的實現(xiàn)比GPON 技術(shù)要簡單，但是對于多業(yè)務的支持能力不如GPON 技術(shù)?；谛切徒Y(jié)構(gòu)的光纖接入技術(shù)是在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的基礎上實現(xiàn)的電力系統(tǒng)光纖通信的接入技術(shù)， 這種技術(shù)適宜在單用戶對寬帶的要求大的區(qū)域（此種光纖接入情況下只能對單個用戶進行連接）或者具有豐富光纖資源的區(qū)域，因此，相對來說基于星型結(jié)構(gòu)的光纖接入技術(shù)的范圍比較窄， 并不是主流光纖接入技術(shù)的發(fā)展方向。

3.3 光纖通信光交換新技術(shù)

在光網(wǎng)絡中，光交換是光纖通信發(fā)展的一大關(guān)鍵。目前，基于實現(xiàn)特征和交換顆粒進行光交換技術(shù)的劃分， 可以分為OPS（光分組交換）、OBS（光突發(fā)交換）、OCS（光路/波長交換）。

光路/波長交換的交換單位是波長，具有易于實現(xiàn)、交換顆粒大的優(yōu)勢，然而寬帶的利用率以及復用特性非常差；光分組交換的交換單位是分組，因此，不易于實現(xiàn)，并且交換的顆粒較小， 然而其寬帶的利用率以及統(tǒng)計復用特性非常好?；诠饴?波長光交換技術(shù)與光分組交換技術(shù)的光突發(fā)交換技術(shù)，相對來說較為容易實現(xiàn)，同時，寬帶利用率和復用特性能較好，因為光突發(fā)分組交換技術(shù)從實現(xiàn)， 寬帶利用率等方面綜合考慮，其性能最高，因此，在未來電力系統(tǒng)通信中光纖通信的應用中，光突發(fā)分組交換會處于主導位置。

4、結(jié)語

綜上所述，隨著我國現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)日益成熟。特別是光纖通信技術(shù)在電力通信中的應用，進一步地優(yōu)化了電力通信系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)提供了大容量、遠距離的可靠通信方式，極大地推動了電力通信系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻

[1]徐迎，鄭凌娟，龔宇清，楊尚瑾.光纖通信在電力系統(tǒng)通信中的發(fā)展前景[J].才智，2009（23）：16～17.

[2]白建春.光纖通信技術(shù)的發(fā)展及其應用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（03）：33～34.

[3]于祝芳.論光纖通信技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢[J].機電信息，2010（18）：21～22.

[4]陳茹.光纖通信技術(shù)在電力通信中的應用[J].中國新通信，2013（13）：39～40.