光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用

2019-01-14徐晓海

通信电源技术 2019年12期

徐晓海，徐佳

（1.国网江苏镇江供电分公司，江苏镇江 212000； 2.国电南瑞科技股份有限公司电网事业部营销中心江苏销售部，江苏南京 211100）

0 引言

光纤通信技术因其强大的信息传输能力以及成本的低廉，一经问世就受到了全世界的关注，并且迅速风靡全球。利用这种全新的技术，人们可以根据实际的需求进行灵活的组网。经过不断的发展，光纤技术已经在很多行业普及。例如，在电力行业中，运用光纤技术对其调动的自动化工作就带来了很大的便利。

1 光纤通信技术简介

光纤通信技术就是以光纤作为传输的介质，在两个不同的地点之间建立起信息的高速传递的一种通信方式[1]。光纤的主要材料是纤芯，外表包裹着包层与涂层，光纤的直径一般只有几微米，利用纤芯的折射率与包层折射率不同这一特点，令光信号在纤芯内形成完全反射，也就是光信号的传播。而最外面的涂层则主要负责提高光纤线缆的韧性，对于光纤线缆起到保护作用。当要开始进行信息传输时，首先在发送端将想要传输的信息转变为电信号，然后将电信号调制到激光发射器所发出的光束上，光束的强度根据电信号频率的变化而发生变化，最后在接收端根据光束前度的变化情况将光信号复原为原始的电信号，最终完成信号传输工作。

2 光纤通信技术优点

2.1 较高的抗电磁干扰能力

石英是制作纤芯的主要材质，这种材质抵抗干扰的能力十分出众，而且质地相对坚韧，不易损坏，同时石英还具备了很强的绝缘性。这些特点使得由石英制作而成的光纤具备了抵御外界环境中电磁干扰的能力。无论是地球大气电离层变化所产生的磁场波动还是人类日常生活中产生的电磁扰动，都不会对光纤产生实质上的影响。即便是在某些特殊的情况下出现了一定量的电磁波泄漏，这些泄漏的电磁波也不会对整个光纤通信网络产生影响。这种优秀的抗干扰能力满足了人们对于信息传输稳定性的需求，因此光纤通信技术得以被广泛应用。

2.2 传输容量大

随着信息全球化的不断深入，人们对于信息传输的速度以及准确率有了越来越高的要求，光纤通信技术的出现很好地满足了人们这方面的需要。与传统的利用电缆进行信息传输的方式相比，光纤这种新兴的通信技术可以有效拓宽信号频带，并且大大增加了负载的范围。这是由于石英材质的纤芯具有体积小、重量轻、材质损耗量低等特点，能够有效减少外部环境因素对于信号的影响[2]。此外，由于光纤通信技术允许在信号传递的过程中建立多个中继站，因此其网络架设的灵活性大大增加，同时也大幅度降低了信息传输的成本。

2.3 保密性优越

光纤的内部结构非常的特殊，借助于光在其内部的不断折射来完成信号的传递工作，在进行传输的过程中如果出现了被遗漏的光信号，可以通过在光纤外部包裹的不透明包层进行充分的吸收，很难利用其他设备来获取这些遗漏的光信号。与传统的电波传输进行比较，这种以光作为传播媒介的信息传递方式更难被监听到，能够在最大程度上保证传输数据的安全性。这对于一些关键部门的信息传递工作有着非常重要的意义。

2.4 材料充足

传统的信号传递都是通过电缆来进行的，而制作电缆需要用到大量的铜，对于金属资源的依赖导致了无法降低电缆的制作成本。而光纤线缆中主要的成分是石英，即二氧化硅，这种材质在我国的储量非常的丰富，因此光纤线缆的制作成本与传统的电缆相比具有很大的优势，这也是光纤通信网络得以迅速普及的一个主要原因。

3 电力系统自动化中光纤通信技术的具体应用

3.1 通信通道的配置方法

在阐述光纤通信技术在电力调度自动化系统中的实际应用方式前，首先要明确电力行业中通信系统的主要配置。一般主要分为发电厂、配电系统以及输变电系统等板块，在其通信系统运作的过程中，信息采集与信号传输是保证该系统得以正常工作的重点环节。运用光纤通信技术可以很好地满足电力通信系统对于信息采集以及信号传输的要求，因此其在电力系统调度中发挥了非常重要的作用。

光纤通信技术可以根据实际的需求进行灵活的组网工作，目前比较常见的组网方式有星形、树状、单纤网、双纤网、多环相交及多环相切等方式。对于目前的电力行业，在调度自动化方面主要运用的是树状组网以及环状组网两种方式。同时，针对电力通信网络中环路节点多的特点，为了降低信号传输设备在传递信号的过程中出现故障的风险，大部分的电力企业都采用了双光纤环路进行组网。这种组网方式属于自愈型网络，其特点就在于在通信网络中增加了可以实现自动切换功能的信号收发装置，即环路切换器。如果在实际的工作中由于某些原因光纤线路出现了故障，那么借助环路切换器就可以迅速组建成新的光纤传输路径，进而保证电力调度工作的稳定进行。

3.2 在保护输电线路中的应用

在整个社会信息化程度越来越高的背景下，人们对于通信的要求也越来越高，日常的工作以及生活都离不开高速的信息传递。特别是对于一些提供基础服务的关键部门，对于信息传递的效率以及可靠性更是有着严格的要求。以电力系统为例，无论是对于复杂供电网络的调度还是保证继电工作的平稳运行，都需要快捷且准确的信号传输作为技术支撑[3]。因此，需要借助光纤通信技术对输电线路进行有效的保护。一旦供电系统受到一些因素的影响而发生了故障，为了保证电力的正常供应，相关的维修人员必须要在第一时间对故障进行处理，一方面是要迅速判断出故障发生的具体位置，另一方面是要详细了解故障发生的原因，并且做好维修的准备工作，通过快速的处理来保证电力系统的稳定。想要做到这种快速反应，就离不开光纤通信技术，无论是故障报告的发送还是故障预警，都需要借助快捷且稳定的光纤技术进行信号传递。除了这种快速响应机制外，运用全线速动纵联保护模式也能够对电力网络进行有效的保护。这种保护所能发挥的效果直接影响到了高压电网的稳定性，是电力工作中非常重要的一种保护手段。如果高压线路发生故障，那么安装在高压线两端的纵连保护设备就可以借助于交换信息的方式来迅速确定故障的大致地点，并做出相应的反应，而光纤线缆抗干扰能力强、信息容量大的特点，十分适用应用于全线速动纵联保护模式中。

3.3 提高通信容量

由于光纤线缆构造的特殊性，在进行信号线路架构时可以在中间建设多个中继站。大量中继站的建设一方面让光纤通信网络的铺设变得更加灵活，另一方面也能够提高信号传递的容量。目前，我国大部分的变电站都安装了光缆以及光端机，使变电站之间能够开展高效的通信业务。针对调动自动化这一板块，也可以借助PMC 设备来接收实时传递的各种信号以及数据。目前，光纤通信技术已经渗透到了整个电力系统中，无论是调度自动化系统、监控系统还是远程信息业务都需要光纤通信技术作为其技术支撑。借助于这种高效的信息传递模式，提高了电力通信的容量，为该行业的发展打下坚实的基础。

3.4 其他方面用途

光纤通信技术还在其他的方面发挥着重要的贡献。想要完善供电网络中调度自动化系统，其他通信系统的帮助是必不可少的，如视频监督系统、五防系统以及直通电话等。这些系统的共同优化才能确保调动自动化的不断完善[4]。而这些辅助系统的优化与升级自然也离不开光纤通信技术的加持，如果缺少了光纤通信技术或者与其结合的程度不高，那么这些系统的优化工作就会变得异常困难，最终也会影响调动自动化技术的发展。