光纤通信在电力通信中的应用

闫治奇

摘  要：随着当前我们国家制造业的不断完善以及发展，以及我们国家工业化体制发展程度的不断成熟，用电量的加大作为从侧面证明我国生产制造业发展的一个标志正在成为一个不争的事实。电力能源系统作为工业制造的基础，必须要在技术上获得更强大的发展，才会给我们国家的经济发展提供更加强有力的支持。这也是我们国家经济腾飞的必经之路。分析现阶段我国电力工程施工建设基本情况，施工单位建设了大量的变电站，为确保电力系统的稳定性，电力企业采用光纤传输技术对于电网信号进行传输，极大地提升了电力系统运行、信息传输的稳定可靠性。

关键词：智变电站  继电保护  光纤

中图分类号：TN929                文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（b）-0005-02

1  光纤通信技术优势

首先，光纤传输具备强抗干扰能力，光纤通信不同于传统电缆通信方式，光纤通信会应用到较多的光纤材料，该材料的原材料为石英，有着非常强的绝缘性能，光纤在工作期间便可以在绝缘性能发挥之下有效规避磁场对于电能输送线路与设备运行的不良影响，使得电能在发电、输电、变电、配电过程中产生的继电保护及运动等信号可以保质保量的传输到相应地方，减少电网发生风险。

其次，光纤通信具备很大的带宽和高效的传输速率。光纤通信依靠光波在光导纤维中的反射来传输信号，光纤的损耗极低，特别是在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，无中继可传输100km以上。

最后，光纤传输技术成熟，稳定可靠。从1986第一条光缆在美国亚特兰大年投入商用以来，随着信息技术传输速度三十多年的发展日益更新，光纤技术已得到广泛的重视和应用，已经形成了国际统一的传输标准和接口规范，不同品牌、不同厂家设备接口统一，可以轻松做到相互兼容和适配。变电站综合自动化是电网调度自动化的基础和信息来源之一，信息的正确采集、预处理、可靠的传输与合理的利用是综合自动化的目标，通信设备、自动化设备等不同类型的上下游设备也可以通过FC、LC等光线接口自由连接。

2  光纤通信的应用方式

2.1 专用光纤通信

该种通信方式可以在变电站之间采用专用光纤通道的构建，此方式一般用于线路继电保护装置之间通过光纤直接连接，受到保护装置实际发光功率、收光灵敏度、光缆线路衰耗等一系列因素影响，此方式连接传输距离基本不超过100km。具体应用专用光纤通信方式时两端变电站继电保护装置通过尾纤和光缆的配线终端ODF相可靠连接，一般会使用两芯（一收一发）。此方式是将信号发送和接收端的保护装置直接以光纤连接，中间无任何传输装置，信号以光速传输是专用通信方式的应用优势，主要为继电保护可靠性明显增强，信息传输过程中的中间环节减少，缺陷在于带路操作期间，要进行光纤带路保护、本路保护的多次切换，并且接头插拔次数较多，损坏风险大[1]。

2.2 复用光纤通信

该通信方式的组成部分主要为纵联保护的各个光纤，以此在所有光纤作用共同发挥之下，便可以对变电站信号有效的传输，具体实现方式为两端站点的业务装置将信号传出一般为标准的2.048Mbit/s的信息，通过光端机标准的2M接口复用交叉为光信号，经光缆传送至对端站光端机解复用，逆向恢复信号。该方式不需要考虑业务装置的发光功率、收光灵敏度影响，因此，复用光纤通道常应用于100km及以上的数据传输。总体来看，利用此种光纤通信方式开展的信号传输工作效果好，实际应用时有着连接非常简单的接线，后续的维护工作由于可以对光端机远程操作也较为简单，但是该方式应用期间存在着的信号传输中间环节增多、切换设备所致的巡查难度大、光电转换器至光端机采用同轴电缆可能会产生电磁干扰等问题需要引起工作人员的重视[2]。

2.3 智能变电站内光纤通信的应用

智能变电站一般分为3层：过程层、间隔层、站控层。过程层包含由一次设备和智能组件构成，涉及多间隔的保护（母线保护）。间隔层设备一般指继电保护装置、测控装置、故障录波等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、智能传感器和控制器通信。在站内由光缆及光纤通信设备组建一二次设备之间信息传输的通信网络，采用数据通信网关机，提供面向主站的实时数据服务和远程数据浏览，就能满足主厂站信息交互的“告警直传、远程浏览、数据优化、认证安全”的新要求，支撑调控一体化的业务需求。

基于该方法具体应用时，一二次设备之间的数据传输由传统的信号电缆更改为通信光纤，由于光纤体积小重量轻的特点，可以有效地减少工程施工难度，抗电磁干扰的特性减少了信号在传输过程中失真和保护勿动的风险，其绝缘的特性更是杜绝了传统二次电缆短路或遭遇雷击着火的风险。该连接方式在智能变电站电力系统母线、传输线路、变压器的信号传输有着非常理想的应用效果，对于电力系统震荡、电磁干扰等外界因素的干扰作用可以进行良好的规避。光纤使得传输稳定性有着较大幅度的提高。

2.4 注意事项

影响光纤通信技术有效监测的危险因素主要包括：首先，时钟方式。现阶段智能变电站继电保护装置进行光纤通信技术应用期间，若使用复用通信方式，主要为2Mbit/s复用方式，基于该方式的光纤通信工作进行期间需要连接复用设备（SDH、PDH等），以此可保证通信设备及通信通道的信号通信性能非常强，整体通信工作的可靠性较高。但是此种复用方式应用时，易出现复用设备连接不一致情况下的信号发出、接收信号数据时钟基准不同的情况，如果连接完成的复用设备为PDH，就需要工作人员对于保护装置两端的时钟方式进行合理的优化设置，分别为主时钟、从时钟;如果复用接口与复用设备SDH连接，就要对保护装置两端时钟方式作以全部主时钟的设置，便可以规避通信问题的发生，确保通信性能良好。其次，屏蔽要求。该因素也为影响通信性能的重要因素，具体分析该因素的影响情况，发现电缆连接时判断属于同轴电缆，就需要对2Mbit/s復用方式的复用接口作以复用设备的连接，SDH与PDH均可，待成功连接之后，便可以在良好的干预电磁干扰的情况下，对于各项信号数据进行稳定的传输，分析此种复用方式的实际应用效果，可知该方式的屏蔽干扰效果非常好，但是注意如果连接的电缆并非为同轴电缆，则还是会发生屏蔽效果不良的问题，使得通信性能受影响[3]。

光纤通信需要电力企业的工作人员具备较强的光纤校验维护能力，以便对光纤保护管理界面出现的问题进行妥善处理，光缆的接续、测试需要比较昂贵的施工和测试设备，如光缆熔接机、光时域反射仪（OTDR）等专业设备;同时还存在施工工艺问题，由于基于光纤通信的工作施工时的工艺复杂，操作流程多，作业技术要求高，光纤全反射的原理造成光纤不能有过小的盘绕半径，导致实际的光纤保护工作非常容易出现误差，不利于光纤通信效果的发挥。需要人员做好施工工艺培训和技能训练，运维检修人员也要具备良好的专业技能。

3  结语

光纤通信技术属于一种新型的发展也较为成熟的通信技术，与常规的通信技术进行应用效果的对比，该技术具备通信传输速度快、大容量及损耗较少等特点，在通信领域内有着较高的应用价值，所以，该技术在智能变电站中也有着广泛应用，而传统变电站站内通信的光纤化改造也必然成为一种新的趋势。

参考文献

[1] 崔健，王惠娟.通信光缆施工在智能化变电站建设中存在的问题[J].宁夏电力，2012（5）：21-23.

[2] 何芸.继电保护中光纤通信技术应用分析[J].数字通信世界，2018（10）：155-156.

[3] 尹继春，宋鑫峰.SDH和WDM光纤技术的应用与对比分析[J].电力系统通信，2011，32（3）：62-66.