淺談光纖通信技術(shù)在電力系統中的應用

　　電力系統是我國經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )進(jìn)步的重要組成部分，下面是小編搜集整理的一篇探究光纖通信技術(shù)在電力系統應用的論文范文，歡迎閱讀參考。

　　摘 要：電力系統是我國的基礎性能源供應架構之一，也是覆蓋范圍最廣的持續供能網(wǎng)絡(luò )。截至到2010年，我國330kv及以上線(xiàn)路長(cháng)度達到了9.51萬(wàn)公里，預計在“十二五”期間新增電網(wǎng)長(cháng)度為1.32萬(wàn)公里。龐大的電力系統不僅帶動(dòng)了風(fēng)能、水能和太陽(yáng)能等新能源的發(fā)展，更是形成了規模宏大的電力系統通信網(wǎng)絡(luò )。本文將通過(guò)對光纖通信在電力系統中的應用介紹，詳細闡述在不同應用層面的作用和特點(diǎn)，進(jìn)而提出針對現代電網(wǎng)系統通信的合理化建設建議。

　　關(guān)鍵詞：光纖通信;電力系統;電力通訊網(wǎng);應用

　　從通訊網(wǎng)絡(luò )的角度來(lái)說(shuō)，電力系統的通訊網(wǎng)絡(luò )是目前國內大型的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )之一。它承擔著(zhù)電力系統所有的語(yǔ)音、數據、視頻和寬帶業(yè)務(wù)，其中也包含常規電信業(yè)務(wù)、內部呼叫和自動(dòng)化辦公業(yè)務(wù)等。從整體上說(shuō)，電力系統的通信網(wǎng)絡(luò )與電力輸送網(wǎng)絡(luò )一樣，都是不可或缺且十分重要的，它的整體性和穩定性將直接影響到供電系統的安全。

　　事實(shí)上，光纖通信技術(shù)已經(jīng)超越了本身業(yè)務(wù)，成為近幾十年來(lái)最前沿的綜合性技術(shù)。結合電力系統自身的需要，它可以為電網(wǎng)系統提供快速監測、故障定位、遠程監控等功能，成為我國電網(wǎng)系統應用層的主力輔助部分。從以上功能不難判斷出，光纖通信在作用范圍上主要擊中在電網(wǎng)自動(dòng)化控制方面和通信平臺，作用的對象主要包括主站系統，子站系統以及饋線(xiàn)端。

　　一、在電力系統自動(dòng)化中的應用

　　電力系統是我國經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )進(jìn)步的重要組成部分，由于我國的國土面積廣大，東西部能源和技術(shù)分配不均勻，因此需要架設大量長(cháng)距離電力傳輸線(xiàn)路，進(jìn)而形成了態(tài)勢復雜的電網(wǎng)系統。根據現實(shí)情況分析，電力在運輸過(guò)程中不僅要確保高效、經(jīng)濟，同時(shí)要盡量減少線(xiàn)路損耗的情況;從網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路的運營(yíng)角度來(lái)說(shuō)，大量繼電器信號傳輸接受和反應設備，成為最重要的解決途徑。

　　在這個(gè)基礎上形成的電力通信網(wǎng)絡(luò )主要包括三個(gè)方面，分別是通信站、中轉站和調度部門(mén)。這些部門(mén)之間采取專(zhuān)用的光纖局域網(wǎng)(電力專(zhuān)業(yè)網(wǎng)的一部分)進(jìn)行互聯(lián)。要實(shí)現互聯(lián)的穩定性和安全性，就必須考慮到通信網(wǎng)絡(luò )受到電力磁場(chǎng)的干擾問(wèn)題，在以往的情況中這種現象很普遍，維修成本居高不下;而光纖通信技術(shù)可以很好的解決這一問(wèn)題。

　　普通光纖的直徑在三毫米到九毫米之間，屬于單模光纖，多模光纖的最大直徑也在五十毫米單位以下;光纖通信技術(shù)的良好延展性和融合性，使它在短時(shí)間內就成為了重要的現代化通信手段之一，并且在電力系統的應用方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。從光學(xué)通信的技術(shù)上講，光纖通信技術(shù)之所以收到青睞，主要是因為自身的優(yōu)勢決定的，其中包括：良好的抗干擾性、大容量長(cháng)距離傳輸、體積小質(zhì)量輕、使用壽命長(cháng)和環(huán)保低消耗等等。

　　在電力系統中，可以通過(guò)上下級來(lái)劃分，用于體現出不同的控制權限。一般來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)規模的大小決定了其在電網(wǎng)系統中的地位，特別大的主站層可以劃分為中心主站和區域站兩層，主站層和子站層之間的通信要求可靠性和安全性，所以一般都會(huì )采用光纖通信技術(shù)。

　　(一)電力系統自動(dòng)化通信的特點(diǎn)分析。

　　電網(wǎng)系統自動(dòng)化是近年來(lái)我國重點(diǎn)實(shí)施的項目，光纖通信之所以能夠成為電網(wǎng)通信的基礎性設施之一，主要是符合在監控、檢測、隔離等方面的特點(diǎn)。在進(jìn)行通信設施建設的同時(shí)，首先要考慮的是電網(wǎng)建設所面臨的現狀。國家電網(wǎng)覆蓋了我國大部分人口聚居地，電站呈點(diǎn)狀分布，所面臨的自然環(huán)境和地理環(huán)境多種多樣。

　　我國電網(wǎng)的特點(diǎn)是采集點(diǎn)多，但是規模較小，可產(chǎn)生的有效數據也很少，所以不可能架設專(zhuān)門(mén)的設備建立起通訊機房，同時(shí)要耗費人力物力進(jìn)行職守;在這種情況下，電力系統自動(dòng)化的建設就顯得尤為重要，而電力系統自動(dòng)化的實(shí)現，對通信模塊的要求有十分迫切。

　　環(huán)境的復雜性意味著(zhù)通信模塊必須承受惡劣的天氣條件和自然條件，并要配合電力系統自動(dòng)化功能的實(shí)現，這就對其在功能和組成上提出了更高的要求，如：防雷擊、防腐蝕等。以往的通信模塊中所普遍采用的雙絞線(xiàn)、電力載波等通信模塊非常容易收到破壞和干擾，而且在地理的故障解決方面缺乏有效解決方案。

　　(二)電力系統通信網(wǎng)絡(luò )的設計

　　電力系統自動(dòng)化實(shí)施的基礎是快速可靠的通信網(wǎng)絡(luò )，這已經(jīng)是不爭的事實(shí)。光纖通信技術(shù)結合快速以太網(wǎng)的拓撲模式，利用先進(jìn)的虛擬總線(xiàn)控制技術(shù)，可以實(shí)現龐大的電網(wǎng)系統終端信息收集，同時(shí)進(jìn)行快速遍歷和檢測。

　　從結構上來(lái)說(shuō)，虛擬總線(xiàn)的控制平臺主要是通過(guò)對直接下一層節點(diǎn)發(fā)布指令，為了盡量減少時(shí)間延遲，配合光纖通信網(wǎng)絡(luò )和智能技術(shù)，在較高權限的設定下，可以直接進(jìn)行控制。但在實(shí)際操作中并不提倡這樣做，原因是越級管理可能造成系統指令的重復發(fā)送，不利已外部通訊設備的維護�？梢越�立起有效的預警機制，如報警裝置，強制提醒裝置等等。在組網(wǎng)的過(guò)程當中，要充分考慮到自動(dòng)化設計的節點(diǎn)較多這一問(wèn)題，對于同一級別的采取指令分級分批發(fā)送，通過(guò)建立數據模型在短時(shí)間內篩選出特許機制，以應對多變的外部電力環(huán)境。

　　此外，值得一提的是防雷擊保護措施。伴隨著(zhù)電力自動(dòng)化系統工作的通信模塊位于戶(hù)外，雖然光纖通信線(xiàn)路具有很好的保護層，但受到較大外力強壓的時(shí)候依然存在斷網(wǎng)風(fēng)險。

　　二、配電網(wǎng)通信平臺上的應用

　　“十二五”期間，我國提出了“智能電網(wǎng)”的建設規劃，國家電網(wǎng)公司表示將全面加強對“智能電網(wǎng)”的建設和推進(jìn)工作，以實(shí)現配電網(wǎng)自動(dòng)化的目的。利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)等可以構建完整的電力自動(dòng)化系統，而在整個(gè)配電網(wǎng)中，通信平臺是至關(guān)重要的。

　　但是，配電網(wǎng)的通訊方式與變電站的通訊方式截然不同的兩種情況。就結構來(lái)說(shuō)，要根據實(shí)際的工作環(huán)境進(jìn)行劃分，導致拓撲結構復雜，組點(diǎn)分散，通信點(diǎn)多等特征。在以往的工作中，配電網(wǎng)的通訊設施大多采用電纜施工，但效果并不理想。至今為止，電纜傳輸信號差的缺陷仍然無(wú)法解決;在無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)方面，雖然可以解決地理環(huán)境的限制問(wèn)題，但是依然收到信號差的問(wèn)題，同時(shí)無(wú)線(xiàn)通訊的費用要高出很多。 　　結合兩種情況，光纖通信技術(shù)可以完美的解決二者的缺陷，因此是配電網(wǎng)通信平臺的不二選擇。

　　(一)配電網(wǎng)中光纖通信網(wǎng)絡(luò )架構分析

　　光纜的鋪設與配電網(wǎng)中電力電纜的鋪設實(shí)現一致。一方面，可以減少重復施工帶來(lái)的額外支出，另一方面，可以確保兩者之間配合的緊密性，也便于后期的維護與管理。但是，光纖的局部構建與通信拓撲有關(guān)，并非是單純的地理關(guān)系。

　　目前來(lái)看，常用的通信架構主要有兩種。

　　第一，采用P2P(點(diǎn)對點(diǎn))的網(wǎng)絡(luò )架構。兩個(gè)同等功率的變電站對一片區域實(shí)行電力輸送，并形環(huán)狀結構，性能比較穩定。這種結構最大的優(yōu)點(diǎn)是，同時(shí)實(shí)現了電力和網(wǎng)絡(luò )部分的保護，除非環(huán)狀結構內兩個(gè)電站全部失去功能，才會(huì )導致中間環(huán)節的節點(diǎn)失去通信功能。但是這種情況發(fā)生的概率較小。

　　第二，采取單電源樹(shù)形架構。對于用電規模較小的區域，可以采用這種方式，也可以更好的發(fā)揮光纖通信長(cháng)距離的優(yōu)勢，在配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò )通信部分使用的較為頻繁。

　　(二)配電網(wǎng)中光纖通訊的優(yōu)勢

　　配電網(wǎng)的服務(wù)對象很多，除了優(yōu)質(zhì)用電區的城市、工業(yè)區之外，還有包含廣大的農村地區，涉及到高中低三個(gè)配電級別，任務(wù)非常繁重。除了要做到安全、穩定之外，更重要的是實(shí)現實(shí)施監控和對故障的判斷功能。

　　光纖產(chǎn)品的種類(lèi)很多，性能各不相同，在實(shí)際的電力系統中所使用的光纖主要有兩種：(1)架空地線(xiàn)光纖。這種光纖產(chǎn)品在設計上增加了隔熱層，材料是熱塑膠，可以發(fā)揮最大的保護作用，所采用的激光焊接技術(shù)延長(cháng)不銹鋼管道實(shí)現延伸，距離超過(guò)一萬(wàn)米，而且可以有效的防止雷擊破壞;(2)全介質(zhì)自承式光纜。這種光纜的質(zhì)量很輕，不僅具備很好的防雷擊性，而且具有很好的抗電磁干擾性。

　　從長(cháng)遠發(fā)展角度出發(fā)，配電網(wǎng)的通訊模塊必須滿(mǎn)足故障率低于電力系統的需求，否則視為本末倒置，會(huì )額外加重電力系統的負擔。鑒于電力電纜的鋪設與通信線(xiàn)纜的鋪設在施工方面的平等性，選取優(yōu)質(zhì)高效的通訊材料和技術(shù)也就成了關(guān)鍵。光纖通信的基本物質(zhì)是光纖、光源和光檢測器，無(wú)論是從光纜的結構還是特性上來(lái)說(shuō)，都具有極高的穩定性，外界潮濕、腐蝕、雷擊等行為對其影響很小，因此具有很強的優(yōu)勢。

　　三、結束語(yǔ)

　　目前我國正處于“十二五”發(fā)展的攻堅階段，電力系統的完善和進(jìn)步，將進(jìn)一步推動(dòng)我國經(jīng)濟和社會(huì )現代化建設。工信部所發(fā)布的數據顯示，“十二五”期間我國光纖基礎設施投資規模將達到5000億元。光纖材料技術(shù)和光纖通信技術(shù)的應用范圍將隨著(zhù)時(shí)間發(fā)展越發(fā)拓寬，作為電力系統中重要的一部分，光纖通訊設備及技術(shù)運用仍然在不斷的發(fā)展，相信隨著(zhù)科技的進(jìn)步和新材料的研究，光纖產(chǎn)品會(huì )逐漸呈現出多元化的特征，在電力系統中也會(huì )發(fā)揮更重要的作用。

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