光纤通信技术在电力通信网建设中的应用

◎国网江苏省电力有限公司宿迁供电公司 王池

随着计算机技术快速更新发展，以及电力工业的快速发展，电力通信网要保持更高的容量与可靠性，才能满足当前应用需求。另外，由于光纤通信方式的优点为容量大、通信质量好、可靠性高等，给人们在电力通信方面带来了极大的便利性，而且光纤的应用优势使其成为未来发展的主要通信手段。本文主要叙述了光纤通信的技术特点，并且结合实际对光纤通信在电力系统中的应用进行研究分析。

引言

当前电力系统通信网规模较大，发展较为完善，而且作为电力系统的组成部分，除了承载较多的通信业务，其还承载着一些关于电力的保护以及市场需要的宽带数据等。所以只有电力通信网络保持较高的稳定性、可靠性，才能确保整个电力系统的管理工作正常进行，而光纤通信则满足这个要求。所以其被广泛应用在电力通信网络中，有效推动了电力行业的发展。

一、光纤通信特点

光纤通信是将光波作为载波，以光导纤维作为传输媒介进行传输。在信息技术高速发展环境下，由于光纤技术优势十分明显，被应用到很多的行业领域中，主要是因为其存在以下几方面特点：

（一）传输速度快，通信容量大

在电力通信系统中存在非常复杂的网络结构，而系统中也具有多种类型的设备。由于设备之间的信息转换方式差异，会影响电力通信效果。光纤通信技术具有传输速度快、带宽大的优点，能有效缓解电力通信的压力。此外，光纤通信技术还具有通信容量大的优点，在使用光线传输信息过程中，其传输速度不仅非常快，传输的容量也非常大。因此，在信息化背景下，为提高信息传输量，应用光纤通信技术具有一定意义。

（二）损耗低

光纤不仅具有损耗低的特点，也具有超长的中继距离，合理应用此特点，减少通信线路中基站数量，可以降低投入的成本，提高电力通信网运行效率，对增强通信质量也具有重要作用。

（三）不受电磁干扰

由于光纤的材料特殊，是属于非金属的介质材料，所以不会受到电磁的干扰。在雷电较多的环境下，应用无金属结构的光纤进行通信设施的安装，可以预防雷电，也能对通信机房设备形成一定保护。

（四）方便架设与维护

电力系统光纤通信在安装过程中，可以借助电力系统中的杆塔资源与电力线路，采取同杆架设的方式实现。而且电力线路是彼此独立的，两者之间不产生影响，所以对于光缆与输电线路可进行正常的维修。

二、电力通信简述

电力通信网建设具有非常重要作用，其不仅要为电力系统生产以及调度提供服务，又承载着继电点保护、数据综合网等相关业务。因此，现阶段对电力通信网络传输技术的性能，提出了更实际的要求，以下对电力通信网的要求进行分析：

（一）可靠性高

电力通信最主要的特点是：要保持实时传输通信，这与电力系统行业特点有关，不仅要求数据在传输过程中较高的可靠性，以及具备容量大的特点，同时又要求传输线路安全性高，且具有能抵抗外力破坏的能力。例如在一些天气环境恶劣的地区，使电力通信保持畅通具有重要意义。另外，光纤传输质量非常高，这是由于其在光纤内部是通过传输信号运行的。因此，自然环境变化对其几乎不会产生影响，而且其具有较强的稳定性、较强的抗电磁干扰能力，能更好的适应电力系统所特有的高电压、高电磁场的环境。

（二）投资效益高

随着科学技术的发展以及电力企业的发展壮大，人们对电力方面需求越来越大，所以对于降低电力通信网运营成本，也提出了一定要求。通信系统在配置过程中要求，必须要对网络的扩展性、投资效益性、设备的可承接性等性能进行综合考虑。

（三）能源环境保护性

随着我国经济的快速发展，对于保障人们正常生活的能源来说，其需求也越来越大，能源供应同样面临很大挑战。因此，电力通信网在建设过程中，需要对能源环境问题进行全面考虑。由于光纤传输的主要介质是光纤，而光纤主要介质材料是SiO2，此资源在自然界中储量充足，所以大力发展光线通信，进一步提高人们关于能源应用方面的便利性，不会遇到资源供应不足的问题。同时，由于科学技术得到了快速发展，光纤通信方面的技术也得到了大力发展，出现了多种相关技术。而且有些技术在应用过程中，不需要使用大量线缆材料，降低了线上传输过程中能量的损耗，非常环保。因此，从绿色发展的角度来看，光纤通信技术与设备应用到电力行业，是符合可持续发展要求的，而且其同样也符合能源环境保护战略的发展。

三、光缆应用分析

光纤通信在近年来应用越来越广泛，其具有诸多优点，对于促进电力行业发展发挥重要作用。而且其在不断发展过程中，研究出了很多具有不同实用性的光纤。除了应用较为普遍的普通光纤之外，一些专用的特种光纤也被大量使用在电力通信中，从而进一步优化电力通信的性能，主要包括以下几方面：

（一）地线复合光缆（OPGW）

光缆是指架空地线内含光纤，在电力传输线路中，包含供通信用的光纤单元。这种光缆在使用过程中，需要确保在设置光纤基础上，保证地线的电性能和机械性不会受到影响。另外，光纤单元同样也要保证完整性。

（二）光纤复合相线（OPPC）

光纤复合相线作为一种新型的特种光缆，是基于传统相线结构，使光线单元复合在导线中，其主要是借助了电力系统所拥有的线路资源。尤其是电力配网系统，为了防止在电磁兼容、路由协调等方面，在外界的干扰下发生问题，其具备了传输电能功能与通信功能。

（三）全介质自承式光缆（ADSS）

此光缆的特点为：传输损耗小、色散低、光缆的机械性能和环境性能较好。同时其也具有良好的结构，能保证在恶劣的自然环境之下，光纤不受影响。而且由于光缆都是非金属结构，重量较轻、架设比较方便。而且其还具备抗电磁干扰能力较强、抗外界环境能力较强等优点。对于全介质自承式光缆，要注意防止其在使用过程中发生腐蚀现象。例如，某地区所属光纤通信线路，曾经出现过光缆在使用几年后，发生被烧断的事故。同样还有其它类似事故发生，对这些事故进行分析，原因主要是由于在110kv～220kv高压电网中，光纤通信系统应用全介质自承式光缆在安装时，没有选择合适的位置，或者相关安全保护措施未做好，发生光缆被电腐蚀、断缆等危险情况是有很大可能的。但是可采用以下两种方式，一是对全介质自承式光缆以及其它部件喷涂“增水剂”；二是喷涂云母雾粉基、陶瓷粉基等绝缘剂，以阻止电腐蚀现象的发生。以下为全介质自承式光缆组成，包括：光纤、缆芯填充油膏、杯套管、中心加强件、聚乙烯内护套、包带、芳纶纤维、外护套，根据实际情况，有的光缆可能会存在的填充绳，具体如图1所示。

四、光纤通信技术在电力通信网建设中的应用

（一）同步数字体系（SDH）

这是一种综合信息传送网络，是由线路传输、复接以及交换功能为一体，由统一网管系统操作，此种体系在使用过程中，具有自我保护能力以实现电力系统的高可靠性。而且其对于光接口与电接口进行统一规范，使得两者兼容性得到了较大的提高。而且同步数字体系应用同步复用的方法，采用的是字节间插的方式，将低速信号复用到高速信号中。而且在此过程中，存在的大量字节，能增强网络监控功能。以下为同步数字体系传输图示，体系组成中保护路径较多，其中包括接入环、汇聚环以及核心环，将所需信息传输到需求方。具体如图2所示。

（二）智能光网络（ASON）

智能光网络可直接在光层上按需提供服务，具备灵活性强、可拓展性高的特点。另外，在光传输组网技术上叠加基于IP技术的网络智能化技术，可使其存在一定智能性。在此过程中，主要是由用户端首先发起相关的业务请求，自选路由，借助信令控制的方式，完成业务的相关需求。在此过程中，网络连接具有自动性。

由于当前电力光纤通信网需要进行优化，才能满足未来业务的增长需要。因此，将智能光网络引入到电力通信网中，有以下几方面优点：一是网络业务的配置进一步优化，提高业务提供的效率；二是其应用另一种组网方式，可以提升业务生存性，存在不同的保护和恢复方式，对于网络多点故障，具有一定的抵抗作用；三是在提供业务等级方面，具有一定的灵活性，可以满足当前信息技术快速发展背景下，不同用户的服务需求；四是能有效降低维护难度，提高业务的调配效果，从而提高相关的运营效率。此外，引入智能光网络技术既能强化配电网、通信网服务速度，扩大业务种类，也能与当前网络进行融合，朝着全智能的方向发展。

图1 全介质自承式光缆组成

图2 同步数字体系传输

（三）分组传送网（PTN）

图3 分组传送网组成

图4 以太无源光网络组成

分组传送网在进行组网设计时，需要对电力通信网的特点进行分析，通过分层结构的方式，将地区及网络结构分为三层，分别为接入层、汇聚层、骨干层。另外，为了保证电力通信网安全的运行，通信网必须具备网络及保护能力，这是为了确保传输的准确性，以及使传输的组件不被破坏，而且不同层应用的保护类型也不尽相同，具体以实际情况为根据进行保护层的应用。而且其主要有环网与线网保护等。在现有的电力通信网络资源中，应该以网络建设的实际情况和发展方向为依据，逐步过渡到同步数字系数与分组传送网，最终实现分组传送网独立组网。以下为分组传送网组成图示，如图3所示。

（四）以太无源光网络（EPON）

作为一种新型的光纤接入网络技术，主要是点到多点的结构方式，而且是以无源光纤的方式进行传输的。基于以太网提供相关业务，其在物理层以及链路层上，分别使用了pon技术以及以太网协议，并且借助pon的拓扑结构接入以太网。因此，它具有以太网技术以及pon技术的优点，低廉的成本、较高的宽带、高拓展性、高效率的服务重组、管理便利性等等。

除此之外，使用以太无源光网络拓扑技术，会优化开通业务的性能，使其更加便利迅速，并且会存在多种检测方法，以确保后期的维护，并对故障点进行精确的判断。而且随着电力系统的飞速发展，以太无源光网络在宽带、保护性、智能性、性价比方面都具有一定的优势，所以将其更好地应用于电力配用电网系统，确保其运行过程中具有全面的保障性。以下为以太无源光网络的组成图示，主要分为三部分，从左到右分别为：核心网、接入网、驻地网。以太无源光网络是一种共享媒质和点到点网络的结合。从下行方向上来看，其具备共享媒质的连接性质。但是从上行方向上来看，其行为性质类似于点到点网络。以下分别对下行方向与上行方向进行分析。

下行方向：如图中所示，OLT发出的以太网数据报在通过无源光分路器，或者是几级分路器后，被传送到所有ONU。这种行为特征与共享媒质网络的性质是一样的。但是，从下行方向进行分析，由于以太网存在广播特性，与以太无源光网络结构匹配：一些数据包，ONU的提取。

上行方向：以无源光合路器的方向特性为依据，无论哪一个ONU发出的数据包仅仅到达OLT，却无法到达另外的ONU。以太无源光网络在上行方向上存在行为特点，和点到点网络是一样的。但是，这个过程却不与实际意义上的点到点网络相同，在以太无源光网络中，任何一个ONU的冲突域都是相同的――来源不一样的ONU的数据包，如果在同一时间段内进行传输作用可能会产生冲突现象。在这种情况下，从上行方向进行分析，以太无源光网络需要采用某种相应的功能机制，来防止数据发生冲突现象。具体如图4所示。

五、结束语

总之，在当前电力能源需求较大的情况下，光纤通信的应用推动了电力行业进一步发展，使电力通信网建设具有成本低、容量大、业务多以及智能化的特点，有效保障电网生产的正常运行，给电力企业带来了巨大的经济效益。除此之外，光传输组网新技术的大量应用，不仅在推动我国智能电网建设发挥重要作用，而且电力通信技术的大力发展，也是确保电力网稳定运行的基础。