光纖通信在電力通信中的應(yīng)用

閆治奇

摘 ?要：隨著當(dāng)前我們國(guó)家制造業(yè)的不斷完善以及發(fā)展，以及我們國(guó)家工業(yè)化體制發(fā)展程度的不斷成熟，用電量的加大作為從側(cè)面證明我國(guó)生產(chǎn)制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)標(biāo)志正在成為一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。電力能源系統(tǒng)作為工業(yè)制造的基礎(chǔ)，必須要在技術(shù)上獲得更強(qiáng)大的發(fā)展，才會(huì)給我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更加強(qiáng)有力的支持。這也是我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)騰飛的必經(jīng)之路。分析現(xiàn)階段我國(guó)電力工程施工建設(shè)基本情況，施工單位建設(shè)了大量的變電站，為確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電力企業(yè)采用光纖傳輸技術(shù)對(duì)于電網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行傳輸，極大地提升了電力系統(tǒng)運(yùn)行、信息傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠性。

關(guān)鍵詞：智變電站 ?繼電保護(hù) ?光纖

中圖分類號(hào)：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（b）-0005-02

1 ?光纖通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)

首先，光纖傳輸具備強(qiáng)抗干擾能力，光纖通信不同于傳統(tǒng)電纜通信方式，光纖通信會(huì)應(yīng)用到較多的光纖材料，該材料的原材料為石英，有著非常強(qiáng)的絕緣性能，光纖在工作期間便可以在絕緣性能發(fā)揮之下有效規(guī)避磁場(chǎng)對(duì)于電能輸送線路與設(shè)備運(yùn)行的不良影響，使得電能在發(fā)電、輸電、變電、配電過(guò)程中產(chǎn)生的繼電保護(hù)及運(yùn)動(dòng)等信號(hào)可以保質(zhì)保量的傳輸?shù)较鄳?yīng)地方，減少電網(wǎng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

其次，光纖通信具備很大的帶寬和高效的傳輸速率。光纖通信依靠光波在光導(dǎo)纖維中的反射來(lái)傳輸信號(hào)，光纖的損耗極低，特別是在光波長(zhǎng)為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km，無(wú)中繼可傳輸100km以上。

最后，光纖傳輸技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠。從1986第一條光纜在美國(guó)亞特蘭大年投入商用以來(lái)，隨著信息技術(shù)傳輸速度三十多年的發(fā)展日益更新，光纖技術(shù)已得到廣泛的重視和應(yīng)用，已經(jīng)形成了國(guó)際統(tǒng)一的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和接口規(guī)范，不同品牌、不同廠家設(shè)備接口統(tǒng)一，可以輕松做到相互兼容和適配。變電站綜合自動(dòng)化是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)和信息來(lái)源之一，信息的正確采集、預(yù)處理、可靠的傳輸與合理的利用是綜合自動(dòng)化的目標(biāo)，通信設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備等不同類型的上下游設(shè)備也可以通過(guò)FC、LC等光線接口自由連接。

2 ?光纖通信的應(yīng)用方式

2.1 專用光纖通信

該種通信方式可以在變電站之間采用專用光纖通道的構(gòu)建，此方式一般用于線路繼電保護(hù)裝置之間通過(guò)光纖直接連接，受到保護(hù)裝置實(shí)際發(fā)光功率、收光靈敏度、光纜線路衰耗等一系列因素影響，此方式連接傳輸距離基本不超過(guò)100km。具體應(yīng)用專用光纖通信方式時(shí)兩端變電站繼電保護(hù)裝置通過(guò)尾纖和光纜的配線終端ODF相可靠連接，一般會(huì)使用兩芯（一收一發(fā)）。此方式是將信號(hào)發(fā)送和接收端的保護(hù)裝置直接以光纖連接，中間無(wú)任何傳輸裝置，信號(hào)以光速傳輸是專用通信方式的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要為繼電保護(hù)可靠性明顯增強(qiáng)，信息傳輸過(guò)程中的中間環(huán)節(jié)減少，缺陷在于帶路操作期間，要進(jìn)行光纖帶路保護(hù)、本路保護(hù)的多次切換，并且接頭插拔次數(shù)較多，損壞風(fēng)險(xiǎn)大[1]。

2.2 復(fù)用光纖通信

該通信方式的組成部分主要為縱聯(lián)保護(hù)的各個(gè)光纖，以此在所有光纖作用共同發(fā)揮之下，便可以對(duì)變電站信號(hào)有效的傳輸，具體實(shí)現(xiàn)方式為兩端站點(diǎn)的業(yè)務(wù)裝置將信號(hào)傳出一般為標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mbit/s的信息，通過(guò)光端機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的2M接口復(fù)用交叉為光信號(hào)，經(jīng)光纜傳送至對(duì)端站光端機(jī)解復(fù)用，逆向恢復(fù)信號(hào)。該方式不需要考慮業(yè)務(wù)裝置的發(fā)光功率、收光靈敏度影響，因此，復(fù)用光纖通道常應(yīng)用于100km及以上的數(shù)據(jù)傳輸?？傮w來(lái)看，利用此種光纖通信方式開展的信號(hào)傳輸工作效果好，實(shí)際應(yīng)用時(shí)有著連接非常簡(jiǎn)單的接線，后續(xù)的維護(hù)工作由于可以對(duì)光端機(jī)遠(yuǎn)程操作也較為簡(jiǎn)單，但是該方式應(yīng)用期間存在著的信號(hào)傳輸中間環(huán)節(jié)增多、切換設(shè)備所致的巡查難度大、光電轉(zhuǎn)換器至光端機(jī)采用同軸電纜可能會(huì)產(chǎn)生電磁干擾等問(wèn)題需要引起工作人員的重視[2]。

2.3 智能變電站內(nèi)光纖通信的應(yīng)用

智能變電站一般分為3層：過(guò)程層、間隔層、站控層。過(guò)程層包含由一次設(shè)備和智能組件構(gòu)成，涉及多間隔的保護(hù)（母線保護(hù)）。間隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄波等二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能，即與各種遠(yuǎn)方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。在站內(nèi)由光纜及光纖通信設(shè)備組建一二次設(shè)備之間信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，采用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)，提供面向主站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)瀏覽，就能滿足主廠站信息交互的“告警直傳、遠(yuǎn)程瀏覽、數(shù)據(jù)優(yōu)化、認(rèn)證安全”的新要求，支撐調(diào)控一體化的業(yè)務(wù)需求。

基于該方法具體應(yīng)用時(shí)，一二次設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸由傳統(tǒng)的信號(hào)電纜更改為通信光纖，由于光纖體積小重量輕的特點(diǎn)，可以有效地減少工程施工難度，抗電磁干擾的特性減少了信號(hào)在傳輸過(guò)程中失真和保護(hù)勿動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，其絕緣的特性更是杜絕了傳統(tǒng)二次電纜短路或遭遇雷擊著火的風(fēng)險(xiǎn)。該連接方式在智能變電站電力系統(tǒng)母線、傳輸線路、變壓器的信號(hào)傳輸有著非常理想的應(yīng)用效果，對(duì)于電力系統(tǒng)震蕩、電磁干擾等外界因素的干擾作用可以進(jìn)行良好的規(guī)避。光纖使得傳輸穩(wěn)定性有著較大幅度的提高。

2.4 注意事項(xiàng)

影響光纖通信技術(shù)有效監(jiān)測(cè)的危險(xiǎn)因素主要包括：首先，時(shí)鐘方式。現(xiàn)階段智能變電站繼電保護(hù)裝置進(jìn)行光纖通信技術(shù)應(yīng)用期間，若使用復(fù)用通信方式，主要為2Mbit/s復(fù)用方式，基于該方式的光纖通信工作進(jìn)行期間需要連接復(fù)用設(shè)備（SDH、PDH等），以此可保證通信設(shè)備及通信通道的信號(hào)通信性能非常強(qiáng)，整體通信工作的可靠性較高。但是此種復(fù)用方式應(yīng)用時(shí)，易出現(xiàn)復(fù)用設(shè)備連接不一致情況下的信號(hào)發(fā)出、接收信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)鐘基準(zhǔn)不同的情況，如果連接完成的復(fù)用設(shè)備為PDH，就需要工作人員對(duì)于保護(hù)裝置兩端的時(shí)鐘方式進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)置，分別為主時(shí)鐘、從時(shí)鐘;如果復(fù)用接口與復(fù)用設(shè)備SDH連接，就要對(duì)保護(hù)裝置兩端時(shí)鐘方式作以全部主時(shí)鐘的設(shè)置，便可以規(guī)避通信問(wèn)題的發(fā)生，確保通信性能良好。其次，屏蔽要求。該因素也為影響通信性能的重要因素，具體分析該因素的影響情況，發(fā)現(xiàn)電纜連接時(shí)判斷屬于同軸電纜，就需要對(duì)2Mbit/s復(fù)用方式的復(fù)用接口作以復(fù)用設(shè)備的連接，SDH與PDH均可，待成功連接之后，便可以在良好的干預(yù)電磁干擾的情況下，對(duì)于各項(xiàng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定的傳輸，分析此種復(fù)用方式的實(shí)際應(yīng)用效果，可知該方式的屏蔽干擾效果非常好，但是注意如果連接的電纜并非為同軸電纜，則還是會(huì)發(fā)生屏蔽效果不良的問(wèn)題，使得通信性能受影響[3]。

光纖通信需要電力企業(yè)的工作人員具備較強(qiáng)的光纖校驗(yàn)維護(hù)能力，以便對(duì)光纖保護(hù)管理界面出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行妥善處理，光纜的接續(xù)、測(cè)試需要比較昂貴的施工和測(cè)試設(shè)備，如光纜熔接機(jī)、光時(shí)域反射儀（OTDR）等專業(yè)設(shè)備;同時(shí)還存在施工工藝問(wèn)題，由于基于光纖通信的工作施工時(shí)的工藝復(fù)雜，操作流程多，作業(yè)技術(shù)要求高，光纖全反射的原理造成光纖不能有過(guò)小的盤繞半徑，導(dǎo)致實(shí)際的光纖保護(hù)工作非常容易出現(xiàn)誤差，不利于光纖通信效果的發(fā)揮。需要人員做好施工工藝培訓(xùn)和技能訓(xùn)練，運(yùn)維檢修人員也要具備良好的專業(yè)技能。

3 ?結(jié)語(yǔ)

光纖通信技術(shù)屬于一種新型的發(fā)展也較為成熟的通信技術(shù)，與常規(guī)的通信技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用效果的對(duì)比，該技術(shù)具備通信傳輸速度快、大容量及損耗較少等特點(diǎn)，在通信領(lǐng)域內(nèi)有著較高的應(yīng)用價(jià)值，所以，該技術(shù)在智能變電站中也有著廣泛應(yīng)用，而傳統(tǒng)變電站站內(nèi)通信的光纖化改造也必然成為一種新的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔健，王惠娟.通信光纜施工在智能化變電站建設(shè)中存在的問(wèn)題[J].寧夏電力，2012（5）：21-23.

[2] 何蕓.繼電保護(hù)中光纖通信技術(shù)應(yīng)用分析[J].數(shù)字通信世界，2018（10）：155-156.

[3] 尹繼春，宋鑫峰.SDH和WDM光纖技術(shù)的應(yīng)用與對(duì)比分析[J].電力系統(tǒng)通信，2011，32（3）：62-66.