光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用

徐曉海，徐 佳

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇鎮(zhèn)江供電分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000； 2.國(guó)電南瑞科技股份有限公司電網(wǎng)事業(yè)部營(yíng)銷中心江蘇銷售部，江蘇 南京 211100）

0 引 言

光纖通信技術(shù)因其強(qiáng)大的信息傳輸能力以及成本的低廉，一經(jīng)問(wèn)世就受到了全世界的關(guān)注，并且迅速風(fēng)靡全球。利用這種全新的技術(shù)，人們可以根據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行靈活的組網(wǎng)。經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，光纖技術(shù)已經(jīng)在很多行業(yè)普及。例如，在電力行業(yè)中，運(yùn)用光纖技術(shù)對(duì)其調(diào)動(dòng)的自動(dòng)化工作就帶來(lái)了很大的便利。

1 光纖通信技術(shù)簡(jiǎn)介

光纖通信技術(shù)就是以光纖作為傳輸?shù)慕橘|(zhì)，在兩個(gè)不同的地點(diǎn)之間建立起信息的高速傳遞的一種通信方式[1]。光纖的主要材料是纖芯，外表包裹著包層與涂層，光纖的直徑一般只有幾微米，利用纖芯的折射率與包層折射率不同這一特點(diǎn)，令光信號(hào)在纖芯內(nèi)形成完全反射，也就是光信號(hào)的傳播。而最外面的涂層則主要負(fù)責(zé)提高光纖線纜的韌性，對(duì)于光纖線纜起到保護(hù)作用。當(dāng)要開(kāi)始進(jìn)行信息傳輸時(shí)，首先在發(fā)送端將想要傳輸?shù)男畔⑥D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后將電信號(hào)調(diào)制到激光發(fā)射器所發(fā)出的光束上，光束的強(qiáng)度根據(jù)電信號(hào)頻率的變化而發(fā)生變化，最后在接收端根據(jù)光束前度的變化情況將光信號(hào)復(fù)原為原始的電信號(hào)，最終完成信號(hào)傳輸工作。

2 光纖通信技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

2.1 較高的抗電磁干擾能力

石英是制作纖芯的主要材質(zhì)，這種材質(zhì)抵抗干擾的能力十分出眾，而且質(zhì)地相對(duì)堅(jiān)韌，不易損壞，同時(shí)石英還具備了很強(qiáng)的絕緣性。這些特點(diǎn)使得由石英制作而成的光纖具備了抵御外界環(huán)境中電磁干擾的能力。無(wú)論是地球大氣電離層變化所產(chǎn)生的磁場(chǎng)波動(dòng)還是人類日常生活中產(chǎn)生的電磁擾動(dòng)，都不會(huì)對(duì)光纖產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上的影響。即便是在某些特殊的情況下出現(xiàn)了一定量的電磁波泄漏，這些泄漏的電磁波也不會(huì)對(duì)整個(gè)光纖通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。這種優(yōu)秀的抗干擾能力滿足了人們對(duì)于信息傳輸穩(wěn)定性的需求，因此光纖通信技術(shù)得以被廣泛應(yīng)用。

2.2 傳輸容量大

隨著信息全球化的不斷深入，人們對(duì)于信息傳輸?shù)乃俣纫约皽?zhǔn)確率有了越來(lái)越高的要求，光纖通信技術(shù)的出現(xiàn)很好地滿足了人們這方面的需要。與傳統(tǒng)的利用電纜進(jìn)行信息傳輸?shù)姆绞较啾龋饫w這種新興的通信技術(shù)可以有效拓寬信號(hào)頻帶，并且大大增加了負(fù)載的范圍。這是由于石英材質(zhì)的纖芯具有體積小、重量輕、材質(zhì)損耗量低等特點(diǎn)，能夠有效減少外部環(huán)境因素對(duì)于信號(hào)的影響[2]。此外，由于光纖通信技術(shù)允許在信號(hào)傳遞的過(guò)程中建立多個(gè)中繼站，因此其網(wǎng)絡(luò)架設(shè)的靈活性大大增加，同時(shí)也大幅度降低了信息傳輸?shù)某杀尽?/p>

2.3 保密性優(yōu)越

光纖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常的特殊，借助于光在其內(nèi)部的不斷折射來(lái)完成信號(hào)的傳遞工作，在進(jìn)行傳輸?shù)倪^(guò)程中如果出現(xiàn)了被遺漏的光信號(hào)，可以通過(guò)在光纖外部包裹的不透明包層進(jìn)行充分的吸收，很難利用其他設(shè)備來(lái)獲取這些遺漏的光信號(hào)。與傳統(tǒng)的電波傳輸進(jìn)行比較，這種以光作為傳播媒介的信息傳遞方式更難被監(jiān)聽(tīng)到，能夠在最大程度上保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性。這對(duì)于一些關(guān)鍵部門的信息傳遞工作有著非常重要的意義。

2.4 材料充足

傳統(tǒng)的信號(hào)傳遞都是通過(guò)電纜來(lái)進(jìn)行的，而制作電纜需要用到大量的銅，對(duì)于金屬資源的依賴導(dǎo)致了無(wú)法降低電纜的制作成本。而光纖線纜中主要的成分是石英，即二氧化硅，這種材質(zhì)在我國(guó)的儲(chǔ)量非常的豐富，因此光纖線纜的制作成本與傳統(tǒng)的電纜相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，這也是光纖通信網(wǎng)絡(luò)得以迅速普及的一個(gè)主要原因。

3 電力系統(tǒng)自動(dòng)化中光纖通信技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 通信通道的配置方法

在闡述光纖通信技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用方式前，首先要明確電力行業(yè)中通信系統(tǒng)的主要配置。一般主要分為發(fā)電廠、配電系統(tǒng)以及輸變電系統(tǒng)等板塊，在其通信系統(tǒng)運(yùn)作的過(guò)程中，信息采集與信號(hào)傳輸是保證該系統(tǒng)得以正常工作的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。運(yùn)用光纖通信技術(shù)可以很好地滿足電力通信系統(tǒng)對(duì)于信息采集以及信號(hào)傳輸?shù)囊螅虼似湓陔娏ο到y(tǒng)調(diào)度中發(fā)揮了非常重要的作用。

光纖通信技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行靈活的組網(wǎng)工作，目前比較常見(jiàn)的組網(wǎng)方式有星形、樹(shù)狀、單纖網(wǎng)、雙纖網(wǎng)、多環(huán)相交及多環(huán)相切等方式。對(duì)于目前的電力行業(yè)，在調(diào)度自動(dòng)化方面主要運(yùn)用的是樹(shù)狀組網(wǎng)以及環(huán)狀組網(wǎng)兩種方式。同時(shí)，針對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)中環(huán)路節(jié)點(diǎn)多的特點(diǎn)，為了降低信號(hào)傳輸設(shè)備在傳遞信號(hào)的過(guò)程中出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，大部分的電力企業(yè)都采用了雙光纖環(huán)路進(jìn)行組網(wǎng)。這種組網(wǎng)方式屬于自愈型網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)就在于在通信網(wǎng)絡(luò)中增加了可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換功能的信號(hào)收發(fā)裝置，即環(huán)路切換器。如果在實(shí)際的工作中由于某些原因光纖線路出現(xiàn)了故障，那么借助環(huán)路切換器就可以迅速組建成新的光纖傳輸路徑，進(jìn)而保證電力調(diào)度工作的穩(wěn)定進(jìn)行。

3.2 在保護(hù)輸電線路中的應(yīng)用

在整個(gè)社會(huì)信息化程度越來(lái)越高的背景下，人們對(duì)于通信的要求也越來(lái)越高，日常的工作以及生活都離不開(kāi)高速的信息傳遞。特別是對(duì)于一些提供基礎(chǔ)服務(wù)的關(guān)鍵部門，對(duì)于信息傳遞的效率以及可靠性更是有著嚴(yán)格的要求。以電力系統(tǒng)為例，無(wú)論是對(duì)于復(fù)雜供電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度還是保證繼電工作的平穩(wěn)運(yùn)行，都需要快捷且準(zhǔn)確的信號(hào)傳輸作為技術(shù)支撐[3]。因此，需要借助光纖通信技術(shù)對(duì)輸電線路進(jìn)行有效的保護(hù)。一旦供電系統(tǒng)受到一些因素的影響而發(fā)生了故障，為了保證電力的正常供應(yīng)，相關(guān)的維修人員必須要在第一時(shí)間對(duì)故障進(jìn)行處理，一方面是要迅速判斷出故障發(fā)生的具體位置，另一方面是要詳細(xì)了解故障發(fā)生的原因，并且做好維修的準(zhǔn)備工作，通過(guò)快速的處理來(lái)保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。想要做到這種快速反應(yīng)，就離不開(kāi)光纖通信技術(shù)，無(wú)論是故障報(bào)告的發(fā)送還是故障預(yù)警，都需要借助快捷且穩(wěn)定的光纖技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳遞。除了這種快速響應(yīng)機(jī)制外，運(yùn)用全線速動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)模式也能夠?qū)﹄娏W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的保護(hù)。這種保護(hù)所能發(fā)揮的效果直接影響到了高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定性，是電力工作中非常重要的一種保護(hù)手段。如果高壓線路發(fā)生故障，那么安裝在高壓線兩端的縱連保護(hù)設(shè)備就可以借助于交換信息的方式來(lái)迅速確定故障的大致地點(diǎn)，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，而光纖線纜抗干擾能力強(qiáng)、信息容量大的特點(diǎn)，十分適用應(yīng)用于全線速動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)模式中。

3.3 提高通信容量

由于光纖線纜構(gòu)造的特殊性，在進(jìn)行信號(hào)線路架構(gòu)時(shí)可以在中間建設(shè)多個(gè)中繼站。大量中繼站的建設(shè)一方面讓光纖通信網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)變得更加靈活，另一方面也能夠提高信號(hào)傳遞的容量。目前，我國(guó)大部分的變電站都安裝了光纜以及光端機(jī)，使變電站之間能夠開(kāi)展高效的通信業(yè)務(wù)。針對(duì)調(diào)動(dòng)自動(dòng)化這一板塊，也可以借助PMC 設(shè)備來(lái)接收實(shí)時(shí)傳遞的各種信號(hào)以及數(shù)據(jù)。目前，光纖通信技術(shù)已經(jīng)滲透到了整個(gè)電力系統(tǒng)中，無(wú)論是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)還是遠(yuǎn)程信息業(yè)務(wù)都需要光纖通信技術(shù)作為其技術(shù)支撐。借助于這種高效的信息傳遞模式，提高了電力通信的容量，為該行業(yè)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.4 其他方面用途

光纖通信技術(shù)還在其他的方面發(fā)揮著重要的貢獻(xiàn)。想要完善供電網(wǎng)絡(luò)中調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，其他通信系統(tǒng)的幫助是必不可少的，如視頻監(jiān)督系統(tǒng)、五防系統(tǒng)以及直通電話等。這些系統(tǒng)的共同優(yōu)化才能確保調(diào)動(dòng)自動(dòng)化的不斷完善[4]。而這些輔助系統(tǒng)的優(yōu)化與升級(jí)自然也離不開(kāi)光纖通信技術(shù)的加持，如果缺少了光纖通信技術(shù)或者與其結(jié)合的程度不高，那么這些系統(tǒng)的優(yōu)化工作就會(huì)變得異常困難，最終也會(huì)影響調(diào)動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

4 結(jié) 論

電力網(wǎng)絡(luò)想要發(fā)展，其調(diào)動(dòng)的自動(dòng)化是繞不開(kāi)的一項(xiàng)工作。調(diào)度的高度自動(dòng)化不僅可以優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，而且可以對(duì)電力保護(hù)以及運(yùn)行管理進(jìn)行升級(jí)，從而提高電力供應(yīng)的整體水平。要想提高調(diào)度的自動(dòng)化程度，就離不開(kāi)光纖通信技術(shù)的幫助，借助其強(qiáng)大的抗干擾能力以及迅捷的傳輸速度，可保證調(diào)度自動(dòng)化工作的穩(wěn)步進(jìn)行。