淺析光纖技術發(fā)展及其在電力通信中的應用

李太慶

【摘 要】電力通信是確保電力安全與可靠的重要依據，基于電力工業(yè)的全面發(fā)展，電力通信系統(tǒng)要求也不斷提高。光纖技術抗強電磁干擾的能力相對較強，且電源性能很高，同時容量較大且傳輸的質量也很高，與電力通信發(fā)展實際需求相吻合，在一定程度上增強了電力綜合通信能力。本文對光纖技術發(fā)展及其在電力通信中的應用進行了探討。

【關鍵詞】光纖技術；電力通信；應用

一、引言

隨著我國科技水平的提高，多樣化的科學技術被廣泛應用在各行業(yè)與領域當中，一定程度上帶動了我國經濟的發(fā)展。電力通信技術是電力網絡調度自動化系統(tǒng)和安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的基礎，包含監(jiān)控控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)、繼電保護系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、電力調度等功能。對于電力通信行業(yè)來說，在科學技術發(fā)展與進步的背景下，已經有很多新技術與材料得到研發(fā)和應用，將光纖通信技術合理地應用在電力通信系統(tǒng)當中，能夠進一步增強電力通信質量與能力。此外，新型光纖技術不斷能夠解決電力運行商在電力輸送中大容量系統(tǒng)的困難，還能夠增加光纜容量、延長電力輸送距離，豐富了電力通信技術的應用方案，加快了電力通信技術的發(fā)展。

二、光纖技術發(fā)展情況分析

光纖是光導型纖維材料的總稱，具備尺寸小、質量輕便、安裝條件寬泛、使用年限長等優(yōu)勢，制作原材料類型豐富，便于鋪設及市場推廣，不僅能保護環(huán)境，減少金屬資源浪費，還能節(jié)約成本投入。光纖技術的發(fā)展是由初級階段的摸索式發(fā)展到技術逐漸成熟，因此，可以將它的發(fā)展以其產品類別劃分為不同的4個階段：第一，多模光纖，其所使用的主要通信材料為850nm的LDE光源，由于技術發(fā)展不足，所以第一代光纖的主要產品特點就是產品的纖芯粗而孔徑大，盡管如此，這并不影響光纖的具體使用，它一樣能夠快速且便捷的將信號源耦合到光纖中；第二，單模光纖，20世紀70年代，半導體激光器逐步問世，電力研究學者找到光纖技術新的突破口，單模光纖溶解技術的發(fā)展，以及光纖長距離長波傳輸窗口的運用，將單模光纖傳輸系統(tǒng)搬上歷史發(fā)展的舞臺，有效替代了多模光纖傳輸系統(tǒng)，這種光纖系統(tǒng)與第一代多模光纖技術相比其波長區(qū)段衰減程度更小，色散消除程度為“零”；第三，色散位移光纖，隨著光纖技術的使用，光纖的使用也逐漸出現了跨領域，跨區(qū)域的需求，然而這種長距離的使用，單模光纖往往會出現傳輸速率衰減的問題，在科學技術的推動下，色散位移光纖的應用有效地解決的了這一情況，它能夠將色散降至最低；第四，大容量光纖，隨著電力研究學者對“摻餌光纖放大器”和“波分復用技術”的研究與應用，大容量光纖傳輸系統(tǒng)逐步問世，成為第四代光纖技術，根據相關研究表明，當第三代色散位移光纖波分復進行色散位移光纖傳輸時無法滿足傳輸要求，因為四波具有混頻非線性效應，當色散度為零時，其容量輸送性最強，會對相鄰之間的通道造成一定的影響，大容量光纖有效改善了第三代光纖技術問題。

三、光纖技術在電力通信中的應用

（一）無金屬自承式架空光纜

無金屬自承式架空光纜的抗拉強度良好，最長跨距已超過1千米，抗拉元件普遍為芳綸纖維。同時，芳綸纖維屬于無金屬材料，具有質量輕便、防彈能力好、抗拉強度佳、負膨脹系數等特點，并且利用松套層絞填充法進行套裝，總體抗腐蝕性強。相較于其他光纖技術，無金屬自承式架空光纜的優(yōu)勢明顯，絕緣性良好，抗電腐蝕性強，抗沖擊性佳，防彈能力好，特別是與200kV以上高壓線路同塔建設或施工維護時，不需要停電操作。值得注意的是，受無金屬自承式架空光纜特殊性的影響，先天性劣勢無法避免，以干帶電荷異常放電現象為例，即由于光纜表面污染層引發(fā)電場不均衡導致異常漏電，不僅嚴重灼燒光纜表面，還可能損壞光纜，埋下安全隱患，造成不可預估性損失。因此在實際施工的過程中，技術人員主動轉變傳統(tǒng)工作理念，堅持實事求是的工作原則，重視無金屬自承式架空光纜的先天劣勢，進一步杜絕漏電現象。

（二）光纖復合地線

光纖復合地線是電力通信系統(tǒng)當中廣泛使用的一種光纖類型，同樣也被稱之為地線復合光纜亦或是光纖架空地線等等。這種類型的光纖通信技術被應用在傳輸線路地線當中，其中包括了通信所需的光纖單元，也就是常說的光纖。光纖復合地線技術在電力通信系統(tǒng)中的應用具有極高的可靠性，而且無需維護。但需要認識到的是，該技術的應用成本較高，所以，盡量在新建的線路當中亦或是舊線路徹底更換底線的情況下應用最具經濟性。光纖復合地線技術的主要功能包括兩部分，其一就是被當作輸電線路防雷線，有效地保護輸電導線，實現抗沖擊性能的全面增強；其二就是對復合于地線當中的光纖進行合理地運用，進而有效傳輸全部信息內容，在光纖復合地線的作用下有效結合架空地線與光纜。在我國電力通信系統(tǒng)發(fā)展過程中，光纖復合地線的作用不容小覷，最主要的原因就是將該技術應用在系統(tǒng)當中，可以全面提高系統(tǒng)的輸電容量，而且實現了架空線的高自動化與超高壓化發(fā)展。

（三）超低損耗光纖

隨著光通信技術的不斷發(fā)展，越來越多的新型光纖出現，這些光纖對于現階段的有效面積和幾何尺寸等方面的問題進行了優(yōu)化，可以支持電力通信在不同場景和地區(qū)應用。傳統(tǒng)的G.652光纖是通過在纖芯中摻入鍺的方式，提高纖芯本身的折射率，繼而保證光在光纖中的傳播，但是這種傳播方法會加劇光纖本身的損耗，提高傳輸成本，超低損耗光纖由此提出。經過對光纖傳播原理的研究后發(fā)現光纖受損的主要原因是光纖材料的吸收損耗以及瑞利散射損耗。因此通過減小瑞利散射損耗的衰減后，就能夠實現光纖損耗的降低。超低損耗光纖因為能夠從根本上減少建設成本，對光纖衰減問題進行了優(yōu)化，提高相關企業(yè)的經濟效益，因而被廣泛應用。比如，國家最早在青藏的直流聯(lián)網中使用，因為當地地質條件較為復雜，自然環(huán)境惡劣，需要光纖的衰減余量較高，在采用了超低損耗光纖，最終成功開通。超低損耗光纖的衰減較慢使得整體電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)性得到了顯著提升，并且還為光纖面對惡劣天氣變化提供了損耗余量，最重要的是能夠此種光纖能夠滿足未來電網生產升級的需求。

四、光纖技術在電力通信中的應用效益

光纖在信息通信過程中與其他材料相較能夠實現較低的損耗量，同時還能夠滿足長距離的傳輸。在應用技術不斷的升級和提升過程中，光纖傳輸距離的應用也越來越長，這樣可以有效地避免了在通信網絡建設過程中對中繼站建設的需求。尤其是在國家大力普及網絡建設和使用的過程中，一些地域較為偏僻的農村地區(qū)以及山區(qū)，傳統(tǒng)的通信方式已然無法滿足電力系統(tǒng)發(fā)展需求，而使用光纖技術不僅能夠有效地進行網絡通訊的推廣和普及。此外，傳統(tǒng)的通信技術，由于材料的抗腐蝕的能力較弱，所以在長期使用過程中，無法有效的避免因腐蝕造成的絕緣體破壞，而造成信息傳輸過程中受到干擾，同時有可能出現信息的泄漏，而光纖的使用能夠有效的避免上述的問題，從而使電力通信網絡傳輸的安全性和穩(wěn)定性有了保障。

五、結束語

總而言之，隨著我國經濟的不斷發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，電力通信工程的數量不斷增多，電力通信工程應用光纖技術的水平逐步成熟，應用領域不斷擴大，相關單位要加快通信系統(tǒng)的升級與改革，不斷研發(fā)和應用各種新型光纖技術。

【參考文獻】

[1]向永.光纖技術發(fā)展及其在電力通信中的應用[J].中國新技術新產品，2016（24）：14-15.

[2]王俊霖，鐘波.光纖技術在電力通信中的應用研究[J].中國新通信，2016，18（13）：107.

[3]方躍生，陳皓，曾凡興.光纖技術發(fā)展及其在電力通信中的應用[J].電力信息與通信技術，2014，12（08）：20-26.