中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所凱爾實(shí)驗(yàn)室 趙玉軒

一、前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)階段，傳統(tǒng)電力通信方法已經(jīng)不能對(duì)人們的應(yīng)用需求予以滿足。以光纖為主要通信傳輸方式的通信網(wǎng)可以讓信息傳輸速度、信息傳輸安全性得到提升，現(xiàn)階段，光纖通信技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

二、傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)主要問(wèn)題

（一）電力通信系統(tǒng)傳輸量小

在傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)中，其信息傳輸量相對(duì)較少，這會(huì)對(duì)電力通信系統(tǒng)的運(yùn)行效果受到影響。在實(shí)際運(yùn)行中，需要傳輸數(shù)據(jù)信息、話音信號(hào)、繼電保護(hù)信號(hào)、電力負(fù)荷檢測(cè)信號(hào)，其傳輸形式包含了聲音、數(shù)字、圖像等，傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)很難保證傳輸時(shí)效性。

（二）電力通信系統(tǒng)可靠性差

傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)突變、間斷等現(xiàn)象，這會(huì)影響多種電氣設(shè)備與生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)l(fā)安全事故，為生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。而隨著自動(dòng)化技術(shù)的提升，為方便統(tǒng)一管理，電力系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的聯(lián)系逐漸增強(qiáng)，如果某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，就有可能讓整個(gè)電力通信系統(tǒng)癱瘓，因?yàn)槠淇箾_擊能力差、可靠性差的問(wèn)題，已經(jīng)很難滿足當(dāng)前社會(huì)的需求[1]。

（三）電力通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜

在傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)中，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。在網(wǎng)絡(luò)中，包含多種通信設(shè)備，而設(shè)備的不同導(dǎo)致其信息轉(zhuǎn)換方式、連接方式存在差異，如用戶線延伸、中繼線傳輸、微波設(shè)備轉(zhuǎn)接就存在不同通信方式，這使得其具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也就讓后期的維護(hù)管理、檢修工作難度增加。

三、光纖通信技術(shù)特點(diǎn)

（一）抗干擾能力強(qiáng)

光纖通信技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。眾所周知，通信技術(shù)以電信號(hào)為主，在應(yīng)用過(guò)程中，各類電磁干擾往往是不可避免的，如雷電干擾、太陽(yáng)黑子活動(dòng)干擾、電離層變化干擾等，此類干擾會(huì)影響信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，對(duì)通信設(shè)備正常使用造成影響。光纖本身制作材料為非金屬材料玻璃纖維，和傳統(tǒng)采用的銅纜線進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)光纖材料具有良好的絕緣性能，同時(shí)，光纖材料抗高溫性、耐腐蝕性也更強(qiáng)。

（二）通信容量大

光纖通信技術(shù)具有通信容量大的特點(diǎn)。信號(hào)包含的最低頻率到最高頻率的頻率范圍為頻帶，光纖通信技術(shù)的頻帶相對(duì)較寬。普通微波通信頻率通常在106Hz到108Hz之間，而光纖通信技術(shù)使用高頻光波波長(zhǎng)范圍處于近紅外區(qū)域與可見(jiàn)光區(qū)域中，其光波頻率相對(duì)較高（大于1014Hz），也就是說(shuō)，光纖通信技術(shù)的容量約為傳統(tǒng)普通微波容量的百倍之多?，F(xiàn)階段，光纖通信技術(shù)雖然因?yàn)橹T多客觀條件與技術(shù)的限制很難達(dá)到理論上的最佳容量，但是，其依然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)24萬(wàn)路信號(hào)的同時(shí)傳輸，和普通電纜線路的容量差異顯而易見(jiàn)[2]。

（三）中繼距離長(zhǎng)

在信號(hào)傳輸過(guò)程中，因?yàn)閭鬏斁嚯x的增加，普通銅纜線所傳輸信號(hào)損耗量會(huì)逐漸增大，因此，為控制傳輸信號(hào)損耗量，對(duì)通信質(zhì)量提供保障，微波通信、普通電纜中繼距離通常為大于1.5km，小于50km。采用光纖通信技術(shù)，可以讓隨著傳輸距離增加而出現(xiàn)的信號(hào)損耗量得到有效減少，其衰減量可以被控制在0.19dB以內(nèi)，在長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)、干線中具有良好的適用性。除此之外，光纖通信技術(shù)所采用材料決定了其抗電磁干擾能力更強(qiáng)，可以進(jìn)一步減少信號(hào)損耗量。

（四）安全性能高

和傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，光纖通信技術(shù)具有更高的安全性能。在電波傳輸過(guò)程中，如果使用普通電纜線，就有可能出現(xiàn)電磁波泄露情況，進(jìn)而讓信號(hào)傳輸通道形成串?dāng)_，同時(shí)，隨著使用時(shí)間的推移，銅線有可能會(huì)出現(xiàn)自然老化現(xiàn)象，進(jìn)而讓傳輸信號(hào)進(jìn)一步衰減，讓信息傳輸質(zhì)量受到影響，讓線路安全性降低。使用光纖通信技術(shù)，利用光導(dǎo)纖維，光波傳輸過(guò)程中具有較強(qiáng)的密閉性，結(jié)合外部環(huán)繞保護(hù)層，可以讓光信號(hào)泄露情況的出現(xiàn)得到有效避免，也就是說(shuō)，光纖通信技術(shù)在保密通信中具有良好的應(yīng)用前景。

四、光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用

（一）光纖復(fù)合相線的應(yīng)用

光纖復(fù)合相線是一種融合了傳統(tǒng)相線結(jié)構(gòu)和光纖通信技術(shù)的新型技術(shù)，在具體應(yīng)用過(guò)程中，主要是在過(guò)去的電力通信系統(tǒng)線路資源上，使用光纖技術(shù)對(duì)通信系統(tǒng)線路、頻率以及電磁兼容性進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，進(jìn)而讓傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)信息傳輸性能得到增強(qiáng)。作為一種較為新型的通信光纜，起初在150kV電力系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，后隨著光線符合相線使用技術(shù)的進(jìn)一步成熟，現(xiàn)階段，在其他高壓電力系統(tǒng)中也漸漸得到了廣泛使用。在三相電力系統(tǒng)中，將其中一項(xiàng)替代為光線復(fù)合相線，可以讓全新三相電力系統(tǒng)得以形成，進(jìn)而讓信息可傳輸數(shù)量得到增長(zhǎng)，讓信息傳輸質(zhì)量得到提升，和另設(shè)通信線路相比，這種方法的投入成本相對(duì)較低。在具體施工中，需要利用光電子分離技術(shù)、光纖接續(xù)技術(shù)，以此來(lái)單獨(dú)分離出相線光纖單元，在施工過(guò)程中，需要對(duì)接線盒予以獨(dú)立設(shè)置[3]。

如在我國(guó)某地的新建35kV電網(wǎng)通信中，就采用了光纖復(fù)合相線技術(shù)，其光纜為16芯，在具體施工中，將OPPC光纜替代3根導(dǎo)線中的1根，對(duì)桿塔進(jìn)行加固、加高及改造，解決了過(guò)去存在的110kV變電站與35kV變電站之間調(diào)度、通信及自動(dòng)化問(wèn)題。該工程之所以取得成功，主要是因?yàn)樽龊昧宋屙?xiàng)基礎(chǔ)工作：（1）需要依照系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)線型號(hào)進(jìn)行確定，依照參數(shù)接近原則對(duì)光纜型號(hào)進(jìn)行選擇，為讓OPPC光纜和相鄰導(dǎo)線弧垂張力特性維持一致，保證了其截面、直徑、重量等相關(guān)參數(shù)與相鄰導(dǎo)線接近，直流電阻和相鄰導(dǎo)線接近；（2）需要利用OPPC專門的絕緣金具、預(yù)絞式電力金具與專用接頭盒；（3）需要保證OPPC光纜懸垂線夾、耐張線夾以及終端接頭盒等相關(guān)附件的絕緣性；（4）在施工過(guò)程中，需要將OPPC光纜留有一定余長(zhǎng)，確保光纖不會(huì)出現(xiàn)擠壓情況；（5）在光電絕緣連接中，需要使用專門的接頭盒，需要使用專業(yè)技術(shù)，將全金屬跳線接頭盒安裝在兩個(gè)耐張絕緣子串間，相線導(dǎo)電面積需要小于有效金屬導(dǎo)電面積。

（二）光纖復(fù)合地線的應(yīng)用

光纖復(fù)合地線，也被稱為光纖架空地線、地線復(fù)合光纜，利用光纖復(fù)合地線技術(shù)，可以對(duì)輸電導(dǎo)線進(jìn)行有效保護(hù)，可以讓電力系統(tǒng)抗沖擊能力得到提升，讓輸電線路防雷性能得到增強(qiáng)。同時(shí)，利用光纖復(fù)合地線技術(shù)，可以結(jié)合光纜與架空地線，進(jìn)而讓多種信息實(shí)現(xiàn)高效傳輸。在電力傳輸線路中，光纖復(fù)合地線技術(shù)的使用需要設(shè)立光纖單元，可以讓其安全性、可靠性得到提升，讓后期維護(hù)工作更為簡(jiǎn)單。但是，光纖復(fù)合地線技術(shù)的使用需要較多的工程投入成本，這也讓此技術(shù)應(yīng)用受到一定限制，通常情況下，使用此種光纖通信技術(shù)多在舊線路地線更換工程及新建線路工程中。在此類工程中使用光纖復(fù)合地線技術(shù)能夠讓架空地線電氣性能與機(jī)械性能得到保證，這也是此種技術(shù)在電力系統(tǒng)改造升級(jí)架空地線中得到廣泛應(yīng)用的主要原因。

（三）全介質(zhì)自承光纜的應(yīng)用

在110kV電壓輸電線路、220kV電壓輸電線路、35kV電壓輸電線路中，全介質(zhì)自承光纜技術(shù)得到了廣泛的使用，這種技術(shù)主要是改進(jìn)、升級(jí)原有線路，利用高壓輸電線桿，可以完成通信網(wǎng)絡(luò)的搭建工作。組成全介質(zhì)自承光纜的主要材料為非金屬材料，光纜外套多采用耐電痕材料或聚乙烯材料。因此，這種全介質(zhì)自承光纜技術(shù)具有較好的抗干擾性能、較高的環(huán)境適應(yīng)性能和傳輸性能，在施工過(guò)程中，可以一起鋪設(shè)全介質(zhì)自承光纜和其他高壓電力傳輸線路，外界電磁信號(hào)不會(huì)對(duì)其造成嚴(yán)重干擾，進(jìn)而讓電力通信系統(tǒng)建設(shè)便捷性與運(yùn)行安全性得到保證。值得注意的是，在建設(shè)過(guò)程中，需要結(jié)合工程的實(shí)際情況對(duì)全介質(zhì)自承光纜保護(hù)套進(jìn)行合理選擇，依照工作環(huán)境變化，考慮雨雪、溫度以及風(fēng)速等相關(guān)因素，可以完成施工計(jì)劃的制定工作，進(jìn)而讓電力通信系統(tǒng)安全性得到保證。

（四）現(xiàn)代光纖傳輸組網(wǎng)技術(shù)

1.智能光網(wǎng)絡(luò)（ASON）

在智能光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，用戶端可以對(duì)業(yè)務(wù)請(qǐng)求予以動(dòng)態(tài)發(fā)送，可以對(duì)路由進(jìn)行自動(dòng)選擇，通過(guò)信令控制來(lái)拆除業(yè)務(wù)連接、建立業(yè)務(wù)連接，讓網(wǎng)絡(luò)連接智能儀光纖通信網(wǎng)絡(luò)主要含義得以自動(dòng)完成。針對(duì)未來(lái)電力用戶主要需求，可以對(duì)電力光纖網(wǎng)絡(luò)予以大規(guī)模改造，不斷增加新的業(yè)務(wù)類型、不斷提升服務(wù)速度，并讓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫融合，促進(jìn)智能光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。

2.分組傳送網(wǎng)（PTN）

應(yīng)用分組傳送網(wǎng)技術(shù)可以讓電力通信安全性得到進(jìn)一步提升，在組網(wǎng)過(guò)程中，需要緊密結(jié)合電力通信網(wǎng)特點(diǎn)，對(duì)樣例進(jìn)行分層次選取，依照地區(qū)級(jí)，可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為三個(gè)層次，即骨干層、匯聚層與接入層。為保證電力通信網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要保證網(wǎng)絡(luò)級(jí)保護(hù)的高效性和全面性，而分組傳送網(wǎng)可以提供有線性保護(hù)與環(huán)網(wǎng)保護(hù)。

3.以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）

以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是一種全新的光纖接入技術(shù)，其傳送具有無(wú)源光纖、多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在太網(wǎng)上可以提供不同的業(yè)務(wù)傳輸功能，以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)可以讓業(yè)務(wù)開(kāi)通能力得到進(jìn)一步提升，檢驗(yàn)保障點(diǎn)的方式與后期維護(hù)方式具有專業(yè)性，可以讓判斷準(zhǔn)確性、判斷速度得到提升。

五、結(jié)論

綜上所述，光纖通信技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、通信容量大、中繼距離長(zhǎng)和安全性能高的特點(diǎn)，可以對(duì)傳電力通信中的主要問(wèn)題予以有效解決，在實(shí)際應(yīng)用中，光纖復(fù)合相線、光纖復(fù)合地線以及全介質(zhì)自承光纜等技術(shù)的應(yīng)用均可取得明顯的改造效果，光纖通信技術(shù)是當(dāng)前和未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究，以推動(dòng)我國(guó)電力通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

[1]吳馳浩．電力通信背景下的光纖通信技術(shù)應(yīng)用研究[J]．中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2017(12)∶78-79．

[2]董彬彬．光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用[J]．中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2015(07)∶188．

[3]田琳琳．光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用[J]．科技與企業(yè),2015(09)∶67．