解析光纤通信技术在电力工程中的应用

发表时间:2020/6/9   来源:《当代电力文化》2020年3期   作者:武立欣
[导读] 随着光传输网新技术的不断应用促进了我国强智能电网的建设。光纤技术在电力通信技术的应用将成为电网稳定运行的重要保证。
        摘要:随着光纤通信在电力系统中的大规模应用,极大地推进了电力通信网络建设的廉价成本、巨大容量、多业务、智能化的建设,同时也保证了国家电网生产的安全经济稳定的运行,为国家和社会创造了巨大的经济效益和社会效益。随着光传输网新技术的不断应用促进了我国强智能电网的建设。光纤技术在电力通信技术的应用将成为电网稳定运行的重要保证。
        关键词:光纤通信技术;电力工程;应用
        1 光纤通信概述
        光纤通信作为一种激光通信的方式,凭借低成本、高效率以及便利性在各个领域广受重视。光纤通信的原理是利用玻璃拉直的光导纤维进行信息传输。光纤通信的构成包括光纤、光源以及光检测器三大组成成分。光纤通信具有一系列优势,首先光纤具有超高的通信容量,传输距离也较远,一根光纤的带宽可以达到25THz以上,传输距离至少为几十公里。并且由于光纤的制造成分为二氧化硅,因而具有轻便的质量、较细的直径,由于减少了对其他金属的消耗,可以合理的利用有限的资源。光纤通信的抗电磁干扰能力很强,信号的传输可以保证高质量,另外,光纤通信不存在辐射,不易被窃听,保密性和安全性较高。
        2 光纤通信技术的优势
        2.1 光纤通讯技术的通讯容量大,信息传播距离远
        在通讯网络中,一根光纤的带宽一般能够达到20THZ,在这种带宽范围下,可能仅需要一秒钟的时间,光纤通讯技术就能够将人类所有的文字信息资料的传输工作完成。现如今商业中使用的光纤通信技术已经达到了每秒400GBIT。同时在光纤通讯技术中,对于信息传输能量的消耗也比较小,因此光纤通讯技术的传输距离也比较远,通常情况下,光纤通讯技术不需要进行中转工作,就能够传输大约100公里左右的距离。
        2.2 光纤通讯技术对信息传输的干扰小,保密性能强
        光纤通信技术具有较强的抗干扰能力。众所周知,通信技术以电信号为主,在应用过程中,各类电磁干扰往往是不可避免的,如雷电干扰、太阳黑子活动干扰、电离层变化干扰等,此类干扰会影响信号的稳定传输,对通信设备正常使用造成影响。光纤本身制作材料为非金属材料玻璃纤维,和传统采用的铜缆线进行比较,可以发现光纤材料具有良好的绝缘性能,同时,光纤材料抗高温性、耐腐蚀性也更强。
        2.3 光纤通讯技术在传输过程中损耗较小
        就目前的通讯网看,光纤通讯技术已经被成为信息传输的主要手段,虽然光纤通讯技术的发展历程只有几十年,但是它已经被改良了好几代,在光纤通讯技术发展的初级阶段,光纤通讯技术的传播损耗度较大,通常一千米损耗要高达40分贝左右;在经历过几次改良发展之后,光纤通讯技术在信息传输中已经将每千米长度的能量损耗减低到了20分贝左右,现如今,石英光纤更是将信息传输过程中的能量损耗减低到了最低点,目前大约每千米的光纤大约损耗0.2分贝,因此说如今的光纤通讯技术在传输过程中的损耗比较小。
        2.4 光纤通讯尺寸小,重量轻
        由于硅是世界上储存量最多的半导体材料,而二氧化硅材料是光纤管道中用的最多的材料,这种材料由于内部结构比较特殊,内部的疏松孔道较多,所以该类材料的质量十分轻,所以能够大大减少铺设管道的费用。另外二氧化硅材料的安全性能也非常高,不会产生爆炸也不容易燃烧,所以可以广泛用于各个场合。光纤中的内部容积一次性可以容纳几十条信号线路,能够大幅度提高信息传输的并行效果,从广度方面提高光纤传输速率。
        3 光纤技术在电力通信中的具体应用
        3.1  OPGW光缆在电力系统光纤通信工程中的应用
        OPGW是架空地线与光缆的复合体,可并不是它们之间的简单相加。

这技术关键作用为保护输电导线,对整个输电线路起到防雷功能,提升系统的抗冲击功能;另一方面复合技术能把架空地线与光缆综合起来,完成几种信息的传输作用。光纤复合地线是在电力传输线路的地线中包括了光纤单元,这就提升了电力通信体系的可靠性与安全性,使后续的维护工作大大减轻了。光纤复合地线在带来几种优良功能的同时,也使项目的投入成本增加了,极大的限制了这技术的运用区域。通常而言,光纤通信技术大部分在新建线路或旧线路地线更换项目中应用。光纤复合地线除具有以上优良功能外,还可以满足架空地线的机械与电气功能,所以这技术可以广泛运用于全部架空地线中,对于中国的电力体系升级改造具备特别关键的实用价值。
        3.2 光纤复合相线的应用
        在光纤单元复合线路中,光纤复合相线作为一种电力光缆,在实际使用中可以有效能避免电力通信系统受到雷电袭击的影响,可以对架空线路受到阻碍及限制情况进行有效防止,防护效果相对较好。与此同时,可以利用绝缘方法来运行光缆,可以让系统电力电能得到有效节省,让电力电能使用效率和系统工程工作效率得到提升,为电力通信系统运行的安全性及稳定性提供保障。
        光纤传输组网技术:光纤传输速率还会在很大程度上受到光纤传输组网方式的影响,目前,一般将密集波分复用技术结合同步数字体系的组网方式应用进来。
        波分复用技术也被人们简称为DWDM,指的是在同一根光纤上传输多个不同波长的光信号,相邻光波波长间隔的大小和光纤传输不同波长光信号的数量呈反比的关系;通常情况下,又可以对波分复用技术进行划分,如粗波分服用技术、密集波分复用技术等,这种划分的依据是相邻峰值波长间隔的不同。
        同步数字体系指的是有效融合复接、线路传输以及交换功能等,并且信息的传输由统一网管系统来进行操作。SDH技术可以对数位信号划分等级,依据的是速度的不同,然后将复用方法和映射方法应用进来,以此来用高等级的SDH信号转换那些低等级的SDH信号,这样就可以同步进行网络的传输,对局部网络和核心网之间的接入瓶颈问题进行有效的解决,促使网络带宽的利用率得到了有效的提高。
        3.3  DWDM光纤通信技术
        DWDM,即密集型光波复用,简单地说,就是在一根光纤中,多路复用单个光纤载波的紧密光谱间距,把不同的光波波长同时进行组合和传输。PDH与SDH传输光信号的方式都是“一纤一波”,而DWDM传输光信号的方式是“一纤N波”,这样就变一根光纤为多条虚拟光纤,最大限度地利用了光纤的传输性能;增加了传输容量(与单波长传输相比,DWDM技术可以将传输容量增加几百倍),提高了传输速度,并节约了大量设备成本。1990年代,DWDM投入商用。2000年以来,地铁通信系统引入DWDM光纤通信技术,相继建成京沪穗、东南、东北、西南、西北五大DWDM光传输网络环,覆盖我国“八纵八横”地铁网。2002年4月,西北环DWDM传送网投入试运行,该网沿京广线、包兰线、京包线、承海线、石太线、宝中线覆盖六个省、三个自治区及一个直辖市,长度超过1万千米;其每对光纤复合40波光通道,每个光通道又可承载每秒10GB的通信容量,大幅增加了光纤传输容量。
        4 结语
        电力通信的可靠性直接关系到通信的质量,通过采用光纤通信技术,可以确保电力系统安全、稳定的运行。因此当前光纤通信技术受到电力通信的广泛认可,而且光纤通信技术中的组网技术,其有效的适应了电力通信的数字化发展趋势,并在一定程度上为电力通信能力的提升起到了积极的促进作用,为电网安全稳定的运行奠定了良好的基础。
        参考文献:
        [1]方跃生,陈皓,曾凡兴.光纤技术发展及其在电力通信中的应用[J].电力信息与通信技术,2014,(08):20-26.
        [2]刘权.电力通信中光纤通信技术的应用和影响探究[J].科技创新与应用,2014,(02):56.
        [3]章旺.光纤通信技术在电力系统中的应用[J].中国高新技术企业,2010,(25):76-77.
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