光纤通信技术在电力通信中的应用研究

中国电子科技集团公司第七研究所凯尔实验室 赵玉轩

一、前言

随着社会经济的进一步发展，现阶段，传统电力通信方法已经不能对人们的应用需求予以满足。以光纤为主要通信传输方式的通信网可以让信息传输速度、信息传输安全性得到提升，现阶段，光纤通信技术已经得到了广泛应用。

二、传统电力通信系统主要问题

（一）电力通信系统传输量小

在传统电力通信系统中，其信息传输量相对较少，这会对电力通信系统的运行效果受到影响。在实际运行中，需要传输数据信息、话音信号、继电保护信号、电力负荷检测信号，其传输形式包含了声音、数字、图像等，传统电力通信系统很难保证传输时效性。

（二）电力通信系统可靠性差

传统电力通信系统在运行过程中，可能会出现突变、间断等现象，这会影响多种电气设备与生产设备的正常运行，甚至会引发安全事故，为生命财产安全构成威胁。而随着自动化技术的提升，为方便统一管理，电力系统中各个设备的联系逐渐增强，如果某一环节出现问题，就有可能让整个电力通信系统瘫痪，因为其抗冲击能力差、可靠性差的问题，已经很难满足当前社会的需求[1]。

（三）电力通信系统网络结构复杂

在传统电力通信系统中，其网络结构较为复杂。在网络中，包含多种通信设备，而设备的不同导致其信息转换方式、连接方式存在差异，如用户线延伸、中继线传输、微波设备转接就存在不同通信方式，这使得其具有复杂的网络结构，也就让后期的维护管理、检修工作难度增加。

三、光纤通信技术特点

（一）抗干扰能力强

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。

（二）通信容量大

光纤通信技术具有通信容量大的特点。信号包含的最低频率到最高频率的频率范围为频带，光纤通信技术的频带相对较宽。普通微波通信频率通常在106Hz到108Hz之间，而光纤通信技术使用高频光波波长范围处于近红外区域与可见光区域中，其光波频率相对较高（大于1014Hz），也就是说，光纤通信技术的容量约为传统普通微波容量的百倍之多。现阶段，光纤通信技术虽然因为诸多客观条件与技术的限制很难达到理论上的最佳容量，但是，其依然可以实现对24万路信号的同时传输，和普通电缆线路的容量差异显而易见[2]。

（三）中继距离长

在信号传输过程中，因为传输距离的增加，普通铜缆线所传输信号损耗量会逐渐增大，因此，为控制传输信号损耗量，对通信质量提供保障，微波通信、普通电缆中继距离通常为大于1.5km，小于50km。采用光纤通信技术，可以让随着传输距离增加而出现的信号损耗量得到有效减少，其衰减量可以被控制在0.19dB以内，在长途网络、干线中具有良好的适用性。除此之外，光纤通信技术所采用材料决定了其抗电磁干扰能力更强，可以进一步减少信号损耗量。

（四）安全性能高

和传统通信技术相比，光纤通信技术具有更高的安全性能。在电波传输过程中，如果使用普通电缆线，就有可能出现电磁波泄露情况，进而让信号传输通道形成串扰，同时，随着使用时间的推移，铜线有可能会出现自然老化现象，进而让传输信号进一步衰减，让信息传输质量受到影响，让线路安全性降低。使用光纤通信技术，利用光导纤维，光波传输过程中具有较强的密闭性，结合外部环绕保护层，可以让光信号泄露情况的出现得到有效避免，也就是说，光纤通信技术在保密通信中具有良好的应用前景。

四、光纤通信技术在电力通信中的应用

（一）光纤复合相线的应用

光纤复合相线是一种融合了传统相线结构和光纤通信技术的新型技术，在具体应用过程中，主要是在过去的电力通信系统线路资源上，使用光纤技术对通信系统线路、频率以及电磁兼容性进行有效协调，进而让传统电力通信系统信息传输性能得到增强。作为一种较为新型的通信光缆，起初在150kV电力系统中得到了应用，后随着光线符合相线使用技术的进一步成熟，现阶段，在其他高压电力系统中也渐渐得到了广泛使用。在三相电力系统中，将其中一项替代为光线复合相线，可以让全新三相电力系统得以形成，进而让信息可传输数量得到增长，让信息传输质量得到提升，和另设通信线路相比，这种方法的投入成本相对较低。在具体施工中，需要利用光电子分离技术、光纤接续技术，以此来单独分离出相线光纤单元，在施工过程中，需要对接线盒予以独立设置[3]。

如在我国某地的新建35kV电网通信中，就采用了光纤复合相线技术，其光缆为16芯，在具体施工中，将OPPC光缆替代3根导线中的1根，对杆塔进行加固、加高及改造，解决了过去存在的110kV变电站与35kV变电站之间调度、通信及自动化问题。该工程之所以取得成功，主要是因为做好了五项基础工作：（1）需要依照系统对导线型号进行确定，依照参数接近原则对光缆型号进行选择，为让OPPC光缆和相邻导线弧垂张力特性维持一致，保证了其截面、直径、重量等相关参数与相邻导线接近，直流电阻和相邻导线接近；（2）需要利用OPPC专门的绝缘金具、预绞式电力金具与专用接头盒；（3）需要保证OPPC光缆悬垂线夹、耐张线夹以及终端接头盒等相关附件的绝缘性；（4）在施工过程中，需要将OPPC光缆留有一定余长，确保光纤不会出现挤压情况；（5）在光电绝缘连接中，需要使用专门的接头盒，需要使用专业技术，将全金属跳线接头盒安装在两个耐张绝缘子串间，相线导电面积需要小于有效金属导电面积。

（二）光纤复合地线的应用

光纤复合地线，也被称为光纤架空地线、地线复合光缆，利用光纤复合地线技术，可以对输电导线进行有效保护，可以让电力系统抗冲击能力得到提升，让输电线路防雷性能得到增强。同时，利用光纤复合地线技术，可以结合光缆与架空地线，进而让多种信息实现高效传输。在电力传输线路中，光纤复合地线技术的使用需要设立光纤单元，可以让其安全性、可靠性得到提升，让后期维护工作更为简单。但是，光纤复合地线技术的使用需要较多的工程投入成本，这也让此技术应用受到一定限制，通常情况下，使用此种光纤通信技术多在旧线路地线更换工程及新建线路工程中。在此类工程中使用光纤复合地线技术能够让架空地线电气性能与机械性能得到保证，这也是此种技术在电力系统改造升级架空地线中得到广泛应用的主要原因。

（三）全介质自承光缆的应用

在110kV电压输电线路、220kV电压输电线路、35kV电压输电线路中，全介质自承光缆技术得到了广泛的使用，这种技术主要是改进、升级原有线路，利用高压输电线杆，可以完成通信网络的搭建工作。组成全介质自承光缆的主要材料为非金属材料，光缆外套多采用耐电痕材料或聚乙烯材料。因此，这种全介质自承光缆技术具有较好的抗干扰性能、较高的环境适应性能和传输性能，在施工过程中，可以一起铺设全介质自承光缆和其他高压电力传输线路，外界电磁信号不会对其造成严重干扰，进而让电力通信系统建设便捷性与运行安全性得到保证。值得注意的是，在建设过程中，需要结合工程的实际情况对全介质自承光缆保护套进行合理选择，依照工作环境变化，考虑雨雪、温度以及风速等相关因素，可以完成施工计划的制定工作，进而让电力通信系统安全性得到保证。

（四）现代光纤传输组网技术

1.智能光网络（ASON）

在智能光网络应用中，用户端可以对业务请求予以动态发送，可以对路由进行自动选择，通过信令控制来拆除业务连接、建立业务连接，让网络连接智能仪光纤通信网络主要含义得以自动完成。针对未来电力用户主要需求，可以对电力光纤网络予以大规模改造，不断增加新的业务类型、不断提升服务速度，并让网络实现无缝融合，促进智能光网络的实现。

2.分组传送网（PTN）

应用分组传送网技术可以让电力通信安全性得到进一步提升，在组网过程中，需要紧密结合电力通信网特点，对样例进行分层次选取，依照地区级，可以将网络划分为三个层次，即骨干层、汇聚层与接入层。为保证电力通信网的稳定运行，需要保证网络级保护的高效性和全面性，而分组传送网可以提供有线性保护与环网保护。

3.以太无源光网络（EPON）

以太无源光网络是一种全新的光纤接入技术，其传送具有无源光纤、多点结构的特点，在太网上可以提供不同的业务传输功能，以太无源光网络拓扑技术可以让业务开通能力得到进一步提升，检验保障点的方式与后期维护方式具有专业性，可以让判断准确性、判断速度得到提升。

五、结论

综上所述，光纤通信技术具有抗干扰能力强、通信容量大、中继距离长和安全性能高的特点，可以对传电力通信中的主要问题予以有效解决，在实际应用中，光纤复合相线、光纤复合地线以及全介质自承光缆等技术的应用均可取得明显的改造效果，光纤通信技术是当前和未来的主要发展趋势，需要对其进行进一步研究，以推动我国电力通信技术的进一步发展。

[1]吴驰浩．电力通信背景下的光纤通信技术应用研究[J]．中国高新技术企业,2017(12)∶78-79．

[2]董彬彬．光纤通信技术在电力通信中的应用[J]．中小企业管理与科技(中旬刊),2015(07)∶188．

[3]田琳琳．光纤通信技术在电力通信中的应用[J]．科技与企业,2015(09)∶67．