光纖傳輸技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用探討

王曉莉

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)是全球電網(wǎng)的重要發(fā)展趨勢(shì)，日趨智能化的電網(wǎng)不僅使人們可以享受更加穩(wěn)定可靠的供電服務(wù)，還可以為電網(wǎng)管理單位節(jié)省大量的運(yùn)維成本，而光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用正是電網(wǎng)走向智能化的重要驅(qū)動(dòng)力。本文首先介紹了光纖通信的優(yōu)點(diǎn)，然后詳細(xì)闡述了其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用架構(gòu)，重點(diǎn)分析了骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)的設(shè)計(jì)思路，可以為電力通信領(lǐng)域提供參考。

關(guān)鍵詞：光纖傳輸;電力通信;智能電網(wǎng)

引言

電力是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，電網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)化長(zhǎng)期以來受到人們的廣泛關(guān)注。在當(dāng)前不斷推進(jìn)的智能電網(wǎng)中，電力通信是最為重要的技術(shù)領(lǐng)域之一。眾所周知，電網(wǎng)運(yùn)行于室外環(huán)境，普遍存在著電磁干擾、傳輸衰減、冰雪雷擊等問題，光纖的出現(xiàn)和應(yīng)用，使這些問題迎刃而解。隨著光纖通信技術(shù)的日益成熟，它已經(jīng)成為電力通信領(lǐng)域的核心技術(shù)之一，是我國建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的重要保障。

1光纖通信技術(shù)概述

光纖通信是一種以光纖為媒介、以光波為信號(hào)載體、以光電轉(zhuǎn)換為技術(shù)基礎(chǔ)的新型通信技術(shù)，它的出現(xiàn)使全球有線通信的發(fā)展掀開了新篇章。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，光纖傳輸?shù)男枨笠仓饾u呈現(xiàn)出多元化的特征，不同類型的光纖和信號(hào)處理方法層出不窮。光纖傳輸?shù)暮诵脑硎菍⒋齻鬏數(shù)碾娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，使光信號(hào)在光纖中以全反射的形式向前傳輸，然后再把光信號(hào)還原為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可靠傳輸。光纖通信的重要指標(biāo)是傳輸損耗，但目前的光纖傳輸損耗已經(jīng)可控制在很低的水平，可以滿足電力通信的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男枨?。由于信?hào)在傳輸過程中是光波形式，因此抗干擾性好、保密性極強(qiáng)，可以廣泛應(yīng)用于軍用和民用的通信領(lǐng)域。

2光纖通信技術(shù)在電力通信中運(yùn)用的重要影響

2.1提高了信息的傳播速度

信息時(shí)代的到來，給電力通信行業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，電力通信行業(yè)應(yīng)該充分把握信息時(shí)代的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行自我轉(zhuǎn)型和升級(jí)。只有這樣才能滿足人們對(duì)電力通信提出的越來越高的要求，才能促使電力通信朝著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。光纖通信技術(shù)以其自身所具有的特征和優(yōu)勢(shì)，在電力通信中得到廣泛運(yùn)用，這也加快了電力通信的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。與傳統(tǒng)的電力通信相比，光纖通信使寬帶的廣度和寬度得到增加，更加有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息以及電能傳播速度和傳播張佳、李莉娟效率的提高，以此確保社會(huì)和人們對(duì)數(shù)據(jù)、信息以及電能的需求和標(biāo)準(zhǔn)能夠被滿足。

2.2提高電力通信服務(wù)的多樣性和功能性

在電力通信中運(yùn)用光纖通信，可以提高電力通信服務(wù)的多樣性和功能性。第一，不管是搭建長(zhǎng)距離電網(wǎng)，還是在一些較為特殊的區(qū)域鋪設(shè)線路，光纖通信技術(shù)的運(yùn)用都可以很好的滿足電力通信行業(yè)的需求，從而提高電力通信服務(wù)的功能性。第二，對(duì)于現(xiàn)階段部分未能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)范管理的電力通信企業(yè)來說，在鋪設(shè)和搭建線路電網(wǎng)的過程中，運(yùn)用光纖通信可以提高聯(lián)網(wǎng)的可能性，從而使得電力通信服務(wù)更具多樣性和功能性。第三，對(duì)于電力通信企業(yè)來說，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，可以促進(jìn)電力通信企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和升級(jí)，與傳統(tǒng)的電纜材質(zhì)相比，光纖電纜的材質(zhì)相對(duì)更好，因此使用壽命相對(duì)也較長(zhǎng)，同時(shí)可有效降低成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3智能電網(wǎng)光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用

3.1總體架構(gòu)分析

從發(fā)電、輸電到配電的整個(gè)過程，幾乎都對(duì)通信有強(qiáng)烈的需求，尤其是在配電環(huán)節(jié)，由于更接近用戶側(cè)，因而其通信系統(tǒng)有著更高的要求。因此，本文將以智能配電網(wǎng)的光纖通信為例進(jìn)行分析。配電網(wǎng)中的通信系統(tǒng)可以將現(xiàn)場(chǎng)終端采集到的大量電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而讓電網(wǎng)管理人員可以更加方便快捷地掌握電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，在故障狀態(tài)下，也可以第一時(shí)間組織人員排查，以最快的速度恢復(fù)供電，減少對(duì)生產(chǎn)生活的影響，降低不必要的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)此需求，目前的配電網(wǎng)廣泛采用三層結(jié)構(gòu)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，其中頂層為主站，是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)管理的最高層次，通過以太網(wǎng)構(gòu)建一個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)所有子站進(jìn)行統(tǒng)一管理;中間層是子站，主要安裝在變電站或變電所里面，在組網(wǎng)方案方面較多采用光纖專網(wǎng)、無線接入專網(wǎng)、無源光網(wǎng)（PON）等方式;低層是采集終端，負(fù)責(zé)采集配電網(wǎng)中的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，常見終端設(shè)備包括FTU、DTU、TTU和RTU等。

3.2骨干網(wǎng)應(yīng)用分析

配電通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)各環(huán)節(jié)的功能可以分為骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)。所謂骨干網(wǎng)是指主站與子站兩個(gè)層級(jí)之間的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，接入網(wǎng)處于子站與終端兩個(gè)層級(jí)之間。由于配電網(wǎng)承擔(dān)著地區(qū)供電的安全和穩(wěn)定等重大責(zé)任，因而通信網(wǎng)需求對(duì)主站、子站和終端進(jìn)行全覆蓋。骨干網(wǎng)作為協(xié)調(diào)主站與子站的環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)上允許存在多種不同的通信方式，這些通信方式進(jìn)入骨干網(wǎng)后將得到統(tǒng)一的管理，使子站之間有序地運(yùn)行。將分散在不同地理位置的變電站通過光線網(wǎng)絡(luò)相連，同時(shí)將信號(hào)通過OLT、SDH、MSTP等設(shè)備傳輸?shù)街髡?。MSTP設(shè)備在信號(hào)傳輸方面有著較高的效率，因此新的骨干網(wǎng)應(yīng)以MSTP設(shè)備為主，舊網(wǎng)改造也可以優(yōu)先考慮以MSTP設(shè)備為升級(jí)目標(biāo)。骨干網(wǎng)對(duì)可靠性有著非?？量痰囊螅虼瞬捎昧穗p環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)整體功能造成影響，一方面可以提高傳輸?shù)某晒β?，另一方面也避免占用過多的網(wǎng)絡(luò)帶寬和主站接口。

3.3接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析

接入網(wǎng)位于子站和采集終端設(shè)備之間，負(fù)責(zé)將終端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶诱旧希尤刖W(wǎng)可以滿足雙工通信的需求。盡管單個(gè)采集終端上傳的數(shù)據(jù)量很小，然而接入層中接入了大量的其它采集終端，無論是在形式上還是邏輯上都比較復(fù)雜，且數(shù)據(jù)匯集后也會(huì)給傳輸設(shè)備造成嚴(yán)重的壓力。在智能電網(wǎng)中，接入網(wǎng)既可采用全光纖接入，也可以采用部分光纖接入，其中全光纖接入是未來的方向。配電網(wǎng)接入層采用EPON架構(gòu)，與現(xiàn)場(chǎng)的開閉所和各型光纖相連，并且終端與終端之間也建立數(shù)據(jù)通信，通過以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3.4非金屬自撐架空光纜

非金屬自撐架空光纜具有較強(qiáng)的抗拉性，其最大拉伸長(zhǎng)度可達(dá)1km。該光纜主要由芳綸纖維組成，這種材料的質(zhì)地較輕，且具有較大的強(qiáng)度和防彈性。非金屬自撐架空光纜的套裝方式為松套層絞，因此，其抗電腐蝕能力較強(qiáng)。此光纜在220kV及以上的高壓輸電線路中應(yīng)用較多，在對(duì)電力通信系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)的過程中，可以做到不停電進(jìn)行相應(yīng)操作，并且整個(gè)操作過程比較簡(jiǎn)單、便捷。但是，非金屬自撐架空光纜也存在一定的弊端。例如：光纜上有灰塵，很容易降低電場(chǎng)的均勻性，從而造成漏電情況。除此之外，如果線路出現(xiàn)放電現(xiàn)象，就會(huì)灼傷光纜表層，對(duì)非金屬自撐架空光纜線路造成破壞。

結(jié)語

隨著社會(huì)用電量的增加以及電網(wǎng)管理難度的提高，各種先進(jìn)的技術(shù)開始走進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域，光纖傳輸技術(shù)是其中最典型的一種。光纖傳輸技術(shù)的使用，提高了智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使更多安全隱患或故障可以得到快速的消除，減少了電能損耗，提高了供電質(zhì)量。因此，光纖通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中具有極其廣闊的應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn)

[1]安飛.智能電網(wǎng)時(shí)代電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)，2019，36（08）：157-158.

[2]李偉龍，荊迪，王晨，賈媛媛.電力通信技術(shù)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的研究與應(yīng)用[J].中國新通信，2019，21（13）：107.

[3]謝宏偉，鮑常軍，劉科學(xué)，趙娟.光纖-無線傳感器網(wǎng)關(guān)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2019，33（01）：118-124.