陸華 黃傳峰

【摘要】眾所周知，當(dāng)前超長(zhǎng)站距光傳輸技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，因此，有必要分析和探討其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用?；诖耍@篇文章主要從三個(gè)方面對(duì)其運(yùn)用進(jìn)行分析，首先分析超長(zhǎng)站距光傳輸三個(gè)主要技術(shù)，其次對(duì)其具體應(yīng)用進(jìn)行探討，最后，將其在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的注意事項(xiàng)闡述出來(lái)，希望給有關(guān)機(jī)構(gòu)提供參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】超長(zhǎng)站距光傳輸技術(shù);電力系統(tǒng);光放大技術(shù);色散補(bǔ)償技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.09..010

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步與發(fā)展的今天，電力能源發(fā)揮的作用越來(lái)越重要。由此判斷未來(lái)在建設(shè)電網(wǎng)工程中，對(duì)于大容量和長(zhǎng)距離會(huì)提出更高要求，在這樣的背景條件下，超長(zhǎng)距離光傳輸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它符合未來(lái)電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，能夠有效滿足各種需求。但是當(dāng)前在多種因素影響和作用下，其應(yīng)用還存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致其應(yīng)有的價(jià)值和功能沒(méi)有得到充分發(fā)揮，很大程度上影響國(guó)家整體電網(wǎng)建設(shè)。

1. 超長(zhǎng)站距光傳輸技術(shù)分析

1.1. 超長(zhǎng)站距光傳輸系統(tǒng)主要指標(biāo)

1.1.1. 發(fā)送光功率

一般2.5GSDH系統(tǒng)光卡的發(fā)光功率在0dBm左右，通過(guò)增加增益來(lái)提升發(fā)送光功率，從而達(dá)到延長(zhǎng)傳輸距離的目的。

1.1.2. 接收靈敏度

滿足誤碼要求條件下的最小接收光功率，目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的SDH系統(tǒng)大多是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，OPA接收靈敏度一般為-38dBm。

1.1.3. 系統(tǒng)色散容限

在長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中，傳輸距離受限于系統(tǒng)的色散容限。最大距離≤系統(tǒng)色散容限/光纜色散系數(shù)。如果這個(gè)最大距離不能滿足應(yīng)用要求，就需要進(jìn)行色散補(bǔ)償。

1.2. 光放大器技術(shù)分類

光放大器是一種不需要經(jīng)過(guò)光/電/光的變換而直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大的有源器件，能高效補(bǔ)償光功率在光纖傳輸中的損耗，延長(zhǎng)通信系統(tǒng)的傳輸距離，擴(kuò)大用戶分配網(wǎng)覆蓋范圍，是新一代的長(zhǎng)距離、大容量、高速光通信系統(tǒng)和光纖CATV、用戶接入網(wǎng)等光纖傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。至今已經(jīng)研制出的光放大器有兩類，即光纖放大器和半導(dǎo)體放大器，每類又有不同的應(yīng)用結(jié)構(gòu)和形式。如表1所示

相比之下，摻鉺光纖放大器（EDFA）得到了最為廣泛的應(yīng)用，在SDH和WDM系統(tǒng)中，使用最多的也是摻鉺光纖放大器。

1.2.1. 摻鉺光纖放大器

研究發(fā)現(xiàn)，在石英光纖的芯層之中，如果摻入一些三價(jià)稀土金屬元素，如Er（鉺）、Pr（鐠）、Nd（釹）等，即形成了一些特殊的光纖，這種光纖在泵浦光的激勵(lì)下可放大光信號(hào)。目前應(yīng)用最為廣泛的是摻鉺光纖放大器（EDFA），其特點(diǎn)是高增益、低噪聲、能放大不同速率和調(diào)制方式的信號(hào)，并能在近幾十納米范圍內(nèi)同時(shí)放大多波長(zhǎng)信號(hào)，對(duì)偏振不敏感。

1.2.2. 拉曼放大技術(shù)拉曼

此技術(shù)以光學(xué)中拉曼散射效應(yīng)影響非線性規(guī)律為基礎(chǔ)研究制作而形成，傳輸?shù)膹?qiáng)泵浦光波拉曼增益影響光線中弱信號(hào)，從而使放大過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，借助光纖本身放大作用，拉曼放大技術(shù)無(wú)需有針對(duì)性的降低光纖功率，就可以有效放大光傳輸。此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，它的適用性非常廣泛，能夠在所有不同規(guī)格光纖中得到應(yīng)用，因此，現(xiàn)階段在通信工程光纖放大傳輸中此技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。

1.2.3. 色散補(bǔ)償技術(shù)

色散影響中繼距離，這是因?yàn)閭鬏斆}沖受到色散影響之后會(huì)變寬，進(jìn)而有脈沖碼間干擾發(fā)生。想要將色散克服掉，就要將色散補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用于超長(zhǎng)站距光傳輸系統(tǒng)中?，F(xiàn)階段，最常用的色散固定式器件有補(bǔ)償色散光纖（簡(jiǎn)稱DCF）和光纖光柵（簡(jiǎn)稱C-FBG）。對(duì)于DCF而言，它的器件帶非常寬，可以補(bǔ)償各個(gè)波長(zhǎng)，然而，它的補(bǔ)償值具有單一性特征，不能對(duì)波長(zhǎng)色散進(jìn)行有效準(zhǔn)確控制。C-FBG就是順著光纖方向逐步縮短光柵周期，它的補(bǔ)償具有針對(duì)性，波長(zhǎng)不同，補(bǔ)償也有差異，此種補(bǔ)償方式在未來(lái)有廣闊的發(fā)展前景。

2. 電力系統(tǒng)應(yīng)用超長(zhǎng)站距光傳輸技術(shù)

2.5Gbit/s是電力系統(tǒng)通信光纖線路的一般傳輸速率，接下來(lái)以此為根據(jù)，提出210km及275km兩種站距下的應(yīng)用方案。最常應(yīng)用的光纖是G.652，其衰減系數(shù)通常在一定范圍內(nèi)，具體工程實(shí)踐中可以將其看作為0.21dB/km。在超長(zhǎng)站距的光方法系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要考慮衰減限制的再生段距離計(jì)算和色散限制的再生段距離計(jì)算。

衰減限制的再生段距離計(jì)算采用ITU-T建議G.691最壞值法，按下式進(jìn)行計(jì)算：L=（Ps-Pr-Pp-ΣAc-Mc）/（Af+As）。對(duì)于色散受限系統(tǒng)，色散受限最壞值計(jì)算方法為：L=Dmax/|D|（光纜型號(hào)G.652，色散系數(shù)|D|取18ps/nm.km）。

210km跨距及275km跨距的傳輸跨段損耗計(jì)算如表2所示，傳輸跨段設(shè)計(jì)拓?fù)淙鐖D1所示：

系統(tǒng)配置 OEO8000ps EFEC/nm，前置放大器PA;19dB增益光放BA;（19+38） OEO8000ps EFEC/nm，前置放大器PA;19dB增益光放BA;RA拉曼放大器;（19+52）

3. 超長(zhǎng)距光傳輸技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

第一，在建設(shè)電力通信工程過(guò)程中，必須要從實(shí)際情況出發(fā)，以實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況及規(guī)劃為依據(jù)，對(duì)站距進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。防止過(guò)度重視超長(zhǎng)，反而對(duì)匹配技術(shù)有所忽視，從而造成光傳輸中產(chǎn)生中斷信號(hào)情況，最終對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

第二，科學(xué)合理掌控入纖光功率。如果入纖光具有較大功率，就會(huì)導(dǎo)致光纖變熱，對(duì)光纖造成損害。對(duì)于連接活動(dòng)器而言，其光功率大于20dBm時(shí)，就會(huì)使損壞危險(xiǎn)產(chǎn)生。在計(jì)算和設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)通信工程過(guò)程時(shí)，控制功率富余度十分關(guān)鍵，保持10dMb以下功率具有必要性和重要性。

第三，提高應(yīng)用拉曼放大器應(yīng)用力度，增加應(yīng)用遙泵放大器試點(diǎn)。當(dāng)前拉曼放大器具有較成熟的應(yīng)用案例，設(shè)備價(jià)格也出現(xiàn)一定程度下降趨勢(shì)，在保證電力系統(tǒng)具有高度穩(wěn)定性和可靠性基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行廣泛應(yīng)用。

第四，對(duì)各個(gè)器件包括拉曼、色散、遙泵等模塊進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化管理。現(xiàn)階段，一些銷售拉曼等器件的廠家，同時(shí)綁定光端設(shè)備進(jìn)行銷售，卻不能兼容其他廠家光端設(shè)備，從而不利于組網(wǎng)系統(tǒng)和管理網(wǎng)絡(luò)，使工程投入資本大幅度提升。

第五，促進(jìn)各個(gè)光放器件網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管功能的提升。在標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化這些器件條件下，還要增加通用網(wǎng)管接入性能，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理而言，能夠?qū)ぷ鳡顩r進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控，同時(shí)其配置具有動(dòng)態(tài)化特點(diǎn)，可以對(duì)色散、功率值進(jìn)行改進(jìn)，從而有利于更加靈活的建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)中運(yùn)用超長(zhǎng)站距光傳輸技術(shù)意義重大，一方面能夠滿足未來(lái)電網(wǎng)不斷發(fā)展的需求，另一方面其應(yīng)用前景十分廣闊。當(dāng)前在應(yīng)用過(guò)程中仍然存在一些不足，這就需要相關(guān)人員從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)色散補(bǔ)償技術(shù)和相關(guān)放大技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理化處理并對(duì)其應(yīng)用要求進(jìn)行滿足，同時(shí)將數(shù)值控制工作做好。全面推廣和應(yīng)用超長(zhǎng)站距光傳輸技術(shù)，促進(jìn)電力系統(tǒng)的持續(xù)、健康發(fā)展。

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