淺談光纖通信技術在電力系統中的應用

淺談光纖通信技術在電力系統中的應用

　　電力系統是我國經濟發展和社會進步的重要組成部分，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絡。截至到2010年，我國330kv及以上線路長度達到了9.51萬公里，預計在“十二五”期間新增電網長度為1.32萬公里。龐大的電力系統不僅帶動了風能、水能和太陽能等新能源的發展，更是形成了規模宏大的電力系統通信網絡。本文將通過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，進而提出針對現代電網系統通信的合理化建設建議。

　　關鍵詞：光纖通信;電力系統;電力通訊網;應用

　　從通訊網絡的角度來說，電力系統的通訊網絡是目前國內大型的專用網絡之一。它承擔著電力系統所有的語音、數據、視頻和寬帶業務，其中也包含常規電信業務、內部呼叫和自動化辦公業務等。從整體上說，電力系統的通信網絡與電力輸送網絡一樣，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。

　　事實上，光纖通信技術已經超越了本身業務，成為近幾十年來最前沿的綜合性技術。結合電力系統自身的需要，它可以為電網系統提供快速監測、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自動化控制方面和通信平臺，作用的對象主要包括主站系統，子站系統以及饋線端。

　　一、在電力系統自動化中的應用

　　電力系統是我國經濟發展和社會進步的重要組成部分，由于我國的國土面積廣大，東西部能源和技術分配不均勻，因此需要架設大量長距離電力傳輸線路，進而形成了態勢復雜的電網系統。根據現實情況分析，電力在運輸過程中不僅要確保高效、經濟，同時要盡量減少線路損耗的情況;從網絡線路的運營角度來說，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。

　　在這個基礎上形成的電力通信網絡主要包括三個方面，分別是通信站、中轉站和調度部門。這些部門之間采取專用的光纖局域網(電力專業網的一部分)進行互聯。要實現互聯的穩定性和安全性，就必須考慮到通信網絡受到電力磁場的干擾問題，在以往的情況中這種現象很普遍，維修成本居高不下;而光纖通信技術可以很好的解決這一問題。

　　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;光纖通信技術的良好延展性和融合性，使它在短時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揮著重要作用。從光學通信的技術上講，光纖通信技術之所以收到青睞，主要是因為自身的優勢決定的，其中包括：良好的抗干擾性、大容量長距離傳輸、體積小質量輕、使用壽命長和環保低消耗等等。

　　在電力系統中，可以通過上下級來劃分，用于體現出不同的控制權限。一般來說，電網規模的大小決定了其在電網系統中的地位，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，所以一般都會采用光纖通信技術。

　　(一)電力系統自動化通信的特點分析。

　　電網系統自動化是近年來我國重點實施的項目，光纖通信之所以能夠成為電網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。在進行通信設施建設的同時，首先要考慮的是電網建設所面臨的現狀。國家電網覆蓋了我國大部分人口聚居地，電站呈點狀分布，所面臨的自然環境和地理環境多種多樣。

　　我國電網的特點是采集點多，但是規模較小，可產生的有效數據也很少，所以不可能架設專門的設備建立起通訊機房，同時要耗費人力物力進行職守;在這種情況下，電力系統自動化的建設就顯得尤為重要，而電力系統自動化的實現，對通信模塊的要求有十分迫切。

　　環境的復雜性意味著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化功能的實現，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、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)電力系統通信網絡的設計

　　電力系統自動化實施的基礎是快速可靠的通信網絡，這已經是不爭的事實。光纖通信技術結合快速以太網的拓撲模式，利用先進的虛擬總線控制技術，可以實現龐大的電網系統終端信息收集，同時進行快速遍歷和檢測。

　　從結構上來說，虛擬總線的控制平臺主要是通過對直接下一層節點發布指令，為了盡量減少時間延遲，配合光纖通信網絡和智能技術，在較高權限的設定下，可以直接進行控制。但在實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送，不利已外部通訊設備的維護。可以建立起有效的預警機制，如報警裝置，強制提醒裝置等等。在組網的過程當中，要充分考慮到自動化設計的節點較多這一問題，對于同一級別的采取指令分級分批發送，通過建立數據模型在短時間內篩選出特許機制，以應對多變的外部電力環境。

　　此外，值得一提的是防雷擊保護措施。伴隨著電力自動化系統工作的通信模塊位于戶外，雖然光纖通信線路具有很好的保護層，但受到較大外力強壓的時候依然存在斷網風險。

　　二、配電網通信平臺上的應用

　　“十二五”期間，我國提出了“智能電網”的建設規劃，國家電網公司表示將全面加強對“智能電網”的建設和推進工作，以實現配電網自動化的目的。利用計算機技術、網絡技術、電氣自動化技術等可以構建完整的電力自動化系統，而在整個配電網中，通信平臺是至關重要的。

　　但是，配電網的通訊方式與變電站的通訊方式截然不同的兩種情況。就結構來說，要根據實際的工作環境進行劃分，導致拓撲結構復雜，組點分散，通信點多等特征。在以往的工作中，配電網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法解決;在無線通信技術方面，雖然可以解決地理環境的限制問題，但是依然收到信號差的問題，同時無線通訊的費用要高出很多。 　　結合兩種情況，光纖通信技術可以完美的解決二者的缺陷，因此是配電網通信平臺的不二選擇。

　　(一)配電網中光纖通信網絡架構分析

　　光纜的鋪設與配電網中電力電纜的鋪設實現一致。一方面，可以減少重復施工帶來的額外支出，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，并非是單純的地理關系。

　　目前來看，常用的通信架構主要有兩種。

　　第一，采用P2P(點對點)的網絡架構。兩個同等功率的變電站對一片區域實行電力輸送，并形環狀結構，性能比較穩定。這種結構最大的優點是，同時實現了電力和網絡部分的保護，除非環狀結構內兩個電站全部失去功能，才會導致中間環節的節點失去通信功能。但是這種情況發生的概率較小。

　　第二，采取單電源樹形架構。對于用電規模較小的區域，可以采用這種方式，也可以更好的發揮光纖通信長距離的優勢，在配電網自動化實現的過程中，網絡通信部分使用的較為頻繁。

　　(二)配電網中光纖通訊的優勢

　　配電網的服務對象很多，除了優質用電區的城市、工業區之外，還有包含廣大的農村地區，涉及到高中低三個配電級別，任務非常繁重。除了要做到安全、穩定之外，更重要的是實現實施監控和對故障的判斷功能。

　　光纖產品的種類很多，性能各不相同，在實際的電力系統中所使用的光纖主要有兩種：(1)架空地線光纖。這種光纖產品在設計上增加了隔熱層，材料是熱塑膠，可以發揮最大的保護作用，所采用的激光焊接技術延長不銹鋼管道實現延伸，距離超過一萬米，而且可以有效的防止雷擊破壞;(2)全介質自承式光纜。這種光纜的質量很輕，不僅具備很好的防雷擊性，而且具有很好的抗電磁干擾性。

　　從長遠發展角度出發，配電網的通訊模塊必須滿足故障率低于電力系統的需求，否則視為本末倒置，會額外加重電力系統的負擔。鑒于電力電纜的鋪設與通信線纜的鋪設在施工方面的平等性，選取優質高效的通訊材料和技術也就成了關鍵。光纖通信的基本物質是光纖、光源和光檢測器，無論是從光纜的結構還是特性上來說，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，因此具有很強的優勢。

　　三、結束語

　　目前我國正處于“十二五”發展的攻堅階段，電力系統的完善和進步，將進一步推動我國經濟和社會現代化建設。工信部所發布的數據顯示，“十二五”期間我國光纖基礎設施投資規模將達到5000億元。光纖材料技術和光纖通信技術的應用范圍將隨著時間發展越發拓寬，作為電力系統中重要的一部分，光纖通訊設備及技術運用仍然在不斷的發展，相信隨著科技的進步和新材料的研究，光纖產品會逐漸呈現出多元化的特征，在電力系統中也會發揮更重要的作用。

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