光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用

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摘要近年來(lái)，光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用逐步深入，不僅提升了電力系統(tǒng)的處理速度，還提高了系統(tǒng)的傳輸承載能力，并助推電力系統(tǒng)逐步朝著超長(zhǎng)距離傳輸、超大容量與超高速趨勢(shì)發(fā)展。文章結(jié)合光纖通信技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，就其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用加以探討，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞光纖通信技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

1光纖通信技術(shù)及特點(diǎn)

光纖通信技術(shù)，即光導(dǎo)纖維通信技術(shù)之簡(jiǎn)稱(chēng)，是指以光纖為傳輸媒介、以光波為信息載體實(shí)現(xiàn)信息傳遞的通信形式。其具有如下特點(diǎn)：1）通信成本低。大規(guī)模的推廣和應(yīng)用不可避免地需要考慮成本問(wèn)題，光纖通信技術(shù)亦然，如何以最低成本獲取最大利益，乃光纖通信技術(shù)應(yīng)用之首要目標(biāo)。就當(dāng)前傳輸材料而言，石英材料在傳輸領(lǐng)域損耗最低，若可突破非石英材質(zhì)應(yīng)用壁壘，將進(jìn)一步降低光纖通信技術(shù)的損耗。相較其他通信技術(shù)，光纖通信技術(shù)不僅性能大幅提升，而且通信運(yùn)營(yíng)成本十分低廉。2）抗磁干擾強(qiáng)。作為光纖通信技術(shù)的主要使用材料，石英具有較強(qiáng)的抗腐蝕、絕緣性能。此外，石英材料超強(qiáng)的抗電磁干擾能力，保障了通信數(shù)據(jù)流的穩(wěn)定性，極大地提升了光纖通信技術(shù)在強(qiáng)電環(huán)境下的應(yīng)用效果。3）所需空間小。光纖傳輸芯極細(xì)，且為多芯傳輸，因而光纜直徑小，極大地節(jié)約了空間，增強(qiáng)了其在特殊環(huán)境的應(yīng)用。4）通訊容量大。光纖通信較微波通訊容量高出數(shù)十倍，與電纜銅線相比，光纖帶寬要大得多，其與密集波技術(shù)的融合應(yīng)用，有助于充分發(fā)揮帶寬優(yōu)勢(shì)。5）保密性能佳。電磁波傳播極易引發(fā)信息泄露，但光纖通信可有效避免此類(lèi)問(wèn)題，光信號(hào)泄露不會(huì)引發(fā)信息丟失，極大地確保了通信過(guò)程的安全性、可靠性。

2光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

光纖通信技術(shù)的良好性能與特點(diǎn)，賦予其在電力系統(tǒng)中獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)如下。

2.1有助于滿足各類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)需求

由于電力系統(tǒng)通信過(guò)程復(fù)雜，若運(yùn)用傳統(tǒng)通信方法勢(shì)必會(huì)降低電網(wǎng)的輸出效率，但光纖通信可滿足不同接口需求，因而無(wú)需轉(zhuǎn)化接口方式，實(shí)現(xiàn)了中斷線輸導(dǎo)與通信網(wǎng)絡(luò)拓展性能的提升。此外，電力系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高，而光纖通信技術(shù)可以保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，提升了電力通信效率。

2.2有利于增加系統(tǒng)靈活性與可靠性

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，電力通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的挑戰(zhàn)日趨嚴(yán)峻，所需承擔(dān)的使命越來(lái)越多，而光纖通信技術(shù)的應(yīng)用有助于電力系統(tǒng)通信靈活性的提升，光纖通信強(qiáng)大的抗磁干擾性能，有助于減小外部環(huán)境對(duì)電力系統(tǒng)的干擾，有效控制電力通信安全事故的發(fā)生，提升電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性。

2.3有益于減少電力系統(tǒng)傳輸損耗

較其他傳導(dǎo)介質(zhì)而言，光纖數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程損耗更低，有助于最大限度地保障數(shù)據(jù)完整性，促進(jìn)其在長(zhǎng)跨距傳輸中的應(yīng)用。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力通信所覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，而光纖通信技術(shù)的應(yīng)用不僅可以降低信息傳輸中的數(shù)據(jù)損耗，還有利于充分發(fā)揮光纖長(zhǎng)距離傳輸優(yōu)勢(shì)，減少中繼站建設(shè)，降低電力系統(tǒng)通信與運(yùn)行成本。

3光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

與郵電公用網(wǎng)絡(luò)相比，電力系統(tǒng)通信對(duì)于可靠性、業(yè)務(wù)容量要求更高，因此，還需緊密結(jié)合電力通信特點(diǎn)與系統(tǒng)特征，促進(jìn)光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，主要包括如下方面。

3.1架空地線復(fù)合光纜

架空地線復(fù)合光纜包括三層，從外到內(nèi)依次為鋁線、鋼芯、光纖。依循光纜結(jié)構(gòu)的差異性可將其分為三類(lèi)，即層絞式光纜、骨架式光纜、中心束管式光纜。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用此類(lèi)光纜，有助于提升系統(tǒng)導(dǎo)電性能、機(jī)械強(qiáng)度，提升使用過(guò)程的安全性，具有較高的抗外力破壞性能。當(dāng)前，此類(lèi)光纜在多應(yīng)用于110kV線路之中，可實(shí)現(xiàn)電力輸電線路、復(fù)合光纜同步建設(shè)。由于光纜短路電流輸出采用鋁合金、純鋁絲保護(hù)材料，因而設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮系統(tǒng)的負(fù)荷量，具體應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)對(duì)該電纜采取有效的保護(hù)措施，利用雙層保護(hù)套等方式，避免紫外線的危害。更換地線時(shí)，應(yīng)保障其原有性能，確保更換后系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2光復(fù)用技術(shù)

該技術(shù)極大地促進(jìn)了光纖通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，其主要包括3種：1）波分復(fù)用技術(shù)。是指在一根光纖上同時(shí)傳播多種波長(zhǎng)的光載波，以提升光纖傳播能力，利用波長(zhǎng)方向差異實(shí)現(xiàn)單根光纖的雙向傳送，提升其在電力通信應(yīng)用中的靈活性。2）頻分復(fù)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，相鄰峰值波長(zhǎng)間隔不超過(guò)1nm，光載波之間的間隔較密，因而可運(yùn)用于大容量、高速電力通信系統(tǒng)、分配式電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，傳統(tǒng)合波器、分波器頻分復(fù)用系統(tǒng)器件無(wú)法對(duì)光載波加以區(qū)分，因而可采用高分辨率可調(diào)諧光濾波器等技術(shù)。3）光碼分復(fù)用技術(shù)。該技術(shù)可直接實(shí)現(xiàn)光編碼與解碼，提升光信道的復(fù)用及信號(hào)交換性能，提升網(wǎng)絡(luò)容量，解決抗干擾與抗多徑衰落等系列問(wèn)題，增強(qiáng)電力通信的安全性、保密性。

3.3金屬自撐架空光纜

此類(lèi)光纜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多借助于高模量塑料管套，引入防水物，再將光纖套入其中，光纜中心還需進(jìn)行加強(qiáng)處理，四周需涂抹聚乙烯，以增強(qiáng)套管的防水性、耐熱性，管套中涂抹油膏以保護(hù)光纖結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)對(duì)余長(zhǎng)的控制，提升光纜抗拉性能。此外，此類(lèi)光纜外管套光滑異常，有助于減少安裝摩擦，避免紫外線的危害。具體在電力系統(tǒng)應(yīng)用中，還需防水化合物的加入，以增強(qiáng)光纖防水性能。

3.4非金屬自撐架空光纜

此類(lèi)光纜抗拉性能強(qiáng)，最大距離長(zhǎng)達(dá)1km，主要采用芳綸纖維構(gòu)成，該材料質(zhì)輕、強(qiáng)度大、防彈力強(qiáng)，其采用松套層絞方式加以套裝，因而具有較強(qiáng)的抗電腐蝕能力。此類(lèi)光纜多用于200kV及以上高壓輸電線路，施工與維護(hù)中無(wú)需停電即可操作，過(guò)程簡(jiǎn)便，但也存在部分缺點(diǎn)，如干帶電荷容易引發(fā)放電，一旦光纜落灰，將導(dǎo)致電場(chǎng)均勻性降低，繼而引發(fā)漏電現(xiàn)象。此外，一旦線路放電，會(huì)導(dǎo)致光纜表層遭受灼傷，破壞光纜線路。

3.5電力調(diào)度自動(dòng)化

光纖通信技術(shù)還可用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化調(diào)度，其提供支持電網(wǎng)正常運(yùn)行的多重結(jié)構(gòu)，例如，該技術(shù)可使發(fā)電廠與其它下級(jí)調(diào)度中心有效通信，確保各操作間的融合性以及自動(dòng)化控制操作的便捷性。鑒于光纖通信技術(shù)隸屬于高度統(tǒng)一的集中自動(dòng)化控制方法，因而可對(duì)電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)加以實(shí)時(shí)監(jiān)控。在該技術(shù)支持下，電氣系統(tǒng)反應(yīng)速度可保持在0.01～0.05s之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的同步監(jiān)控。此外，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用有助于電力系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控的優(yōu)化，一方面，其能夠確保監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題作出預(yù)警，另一方面，其可對(duì)監(jiān)控視角加以?xún)?yōu)化，確保監(jiān)控過(guò)程無(wú)死角。與此同時(shí)，光纖通信可為電力系統(tǒng)科學(xué)管理模式提供精準(zhǔn)的信息，如以全微機(jī)化控制模式為基礎(chǔ)的電磁裝置設(shè)備就是極具代表性的例子。

3.6光聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

光聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用，由于其增加了網(wǎng)絡(luò)范圍與節(jié)點(diǎn)數(shù)量，因而賦予光網(wǎng)絡(luò)超大容量，強(qiáng)化了網(wǎng)絡(luò)透明性，實(shí)現(xiàn)了與多個(gè)電力系統(tǒng)及信號(hào)的有效連接，提升了網(wǎng)絡(luò)靈活性，促進(jìn)了電力通信效率與性能提升。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，光聯(lián)網(wǎng)可迅速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)，最大限度地降低故障危害，減少建網(wǎng)、運(yùn)行與維護(hù)成本。此外，基于光纖通信的光放大、光交換技術(shù)促進(jìn)了光放大器的研發(fā)，為全光網(wǎng)絡(luò)、光弧子通信提供了技術(shù)支持，可有效解決電子交換容量問(wèn)題，提升透明度與速率，節(jié)約電力建網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的成本。

4結(jié)論

一言以蔽之，光纖通信技術(shù)強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)促進(jìn)了其在電力系統(tǒng)帶寬、電力生產(chǎn)、電力通信中的深入應(yīng)用，有助于保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。當(dāng)然，當(dāng)前光纖通信技術(shù)的應(yīng)用仍存在諸多難點(diǎn)，還需進(jìn)一步加強(qiáng)研究，以促進(jìn)其在電力行業(yè)中發(fā)揮更大的作用。

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作者：裴晨宇 單位：大同大學(xué)