光纖通信技術在電力通信網(wǎng)建設中的運用分析

宋 燦

（國家電網(wǎng)有限公司客戶服務中心 信息運維中心，江蘇 南京 211161）

0 引 言

光纖通信技術作為高新技術，屬于信息化科學的研究范疇，主要使用光導纖維進行信號與數(shù)據(jù)的傳輸，從而實現(xiàn)終端的良好通信。盡管當下國家電網(wǎng)已建設了一套相對完善的電力通信機制，但仍無法滿足智能化技術背景下社會對產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出的要求?；诖?，本文將結(jié)合光纖通信技術的應用，開展電力通信網(wǎng)建設方法的研究，通過引進新技術，創(chuàng)新電力資源通信渠道，為實現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模的高效運轉(zhuǎn)提供技術參考。

1 光纖通信技術在電力通信網(wǎng)中的應用方式與優(yōu)點

光纖通信技術的抗干擾能力強，為電力通信網(wǎng)的規(guī)劃與建設提供了相對便利的條件，在其中的應用渠道具備多樣性的特點[1,2]。綜合我國電網(wǎng)運維現(xiàn)狀，進一步研究光纖通信技術的應用及顯著優(yōu)勢。光纖通信技術在電力通信網(wǎng)中的應用主要有地線復合光纜和全介質(zhì)自承式光纜兩種，以其為例說明光纖通信技術的應用優(yōu)勢。地線復合光纜（Optical Power Grounded Waveguide，OPGW）在架空地線中光纖傳輸?shù)幕A上，供應光纖通信單元，光纖單元受地損傷較小。全介質(zhì)自承式光纜（All Dielectric Self Supporting，ADSS）纏繞光纖束在中心件上，并執(zhí)行絕緣和防水等加固措施，形成組合光纖，具有傳輸色散低、支持惡劣環(huán)境以及傳輸耗能低等特點[3-5]。光纖通信技術在電力建設中所展示的優(yōu)勢是極其顯著的，要保障電力通信的連貫性，下述將基于技術的應用開展電力通信網(wǎng)建設方法的深入研究。

2 基于光纖通信技術的電力通信網(wǎng)建設方法

2.1 電力通信網(wǎng)分布式發(fā)電行為約束

考慮到不同規(guī)模的配電站運行中，會由于兼容量超負荷現(xiàn)象而出現(xiàn)抬高節(jié)點電壓的問題，因此根據(jù)電力通信網(wǎng)的分布式結(jié)構(gòu)特征，提出支持通信網(wǎng)信息交互的發(fā)電行為約束工作，以發(fā)電站往年壽命周期作為發(fā)電行為約束的目標，設計通信過程中電網(wǎng)通信的DG目標[6,7]。目標函數(shù)為：

式中，F(xiàn)為電網(wǎng)發(fā)電約束目標；Cg為通信信道可承受的最高信號容量；r為成環(huán)率；Cm為電力通信網(wǎng)的容量負荷值；n為主動約束行為次數(shù)。調(diào)整約束目標與傳輸信道的信號容量值，設計發(fā)電約束目標，并調(diào)整帶電變壓設備上一側(cè)可變的轉(zhuǎn)接頭，從而降低電力通信網(wǎng)絡中電力負荷值。

2.2 基于光纖通信技術的選取電網(wǎng)通信等級

電力通信網(wǎng)建設中，需考慮到電網(wǎng)母線電壓等級劃分受信息中繼站與通信總站點比值的影響[8,9]。此外由于交流通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)中傳輸電壓等級尚未有明確的劃分標準，因此在進行光導電力傳輸時，大多信號傳輸工作均按照信號攜帶電流與電壓值的大小進行劃分[10]。電力通信網(wǎng)的通信等級為：

式中，P為等級目標；c為交流電網(wǎng)建設的總成本；U為額定承受電壓；u為分布式電源電壓；x為電力通信容量；c1(·)為通信投資成本；c2(·)為電網(wǎng)運行中投入成本；c3(·)為停電成本。以通信信道電壓作為等級傳輸目標，根據(jù)電力信息傳輸?shù)膶嶋H需要，當傳輸電壓范圍在220～400 V之間，將其劃分為高電壓傳輸?shù)燃墸糜隍?qū)動小型用電設備，當?shù)陀?20 V時，將其劃分為低壓傳輸?shù)燃?，用于滿足不同類型用電設備的通信與供電需求。綜上所述，最終通信網(wǎng)的建設需要根據(jù)信號帶電能力決定。

2.3 二次電力通信網(wǎng)布局規(guī)劃

在光纖通信技術選取電網(wǎng)通信等級的基礎上，規(guī)劃二次電力通信網(wǎng)布局。設計二次電力通信網(wǎng)布局規(guī)劃流程如圖1所示。

由圖1可知，計算二次電力通信網(wǎng)布局規(guī)劃函數(shù)，在滿足二次專項規(guī)劃條件的情況下，求解二次規(guī)劃，建設二次電力通信網(wǎng)布局規(guī)劃矩陣。通過引入可靠性指標，修正二次電力通信網(wǎng)布局規(guī)劃矩陣，以此完成二次電力通信網(wǎng)布局規(guī)劃，實現(xiàn)電力通信網(wǎng)建設。

3 對比實驗

3.1 實驗準備

圖1 電網(wǎng)布局實施二次規(guī)劃流程

根據(jù)電力通信網(wǎng)的運行方式及基本需求，實驗環(huán)境設置如下。電力通信網(wǎng)運行環(huán)境系統(tǒng)為R4×128.10.156版本的Windows Server 2020，開發(fā)工具為20.48.12版本的Eclipse development tool，數(shù)據(jù)庫為Oracle Database，服務器為Tomcat 6.0.8，插件為3.5.1版本的TWaver。電力通信信號的傳輸速率為1 100～2 200 b/s，采樣頻率為50 kHz，載波為15 kHz，結(jié)合電力通信軟件隨機生成500個信號。

3.2 實驗結(jié)果分析

分別利用本文提出的基于光纖通信技術的電力通信網(wǎng)建設方法與傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)建設方法，在上述實驗運行環(huán)境下構(gòu)建電力通信網(wǎng)，實驗結(jié)果如表1所示。

表1 兩種電力通信網(wǎng)建設方法實驗結(jié)果對比

由表1可知，本文建設方法實現(xiàn)1～23 MW及23 MW以上的通信信道輸送容量，符合低配、中配以及高配電力通信網(wǎng)的建設標準，而傳統(tǒng)建設方法針對僅可實現(xiàn)15 MW的通信信道輸送容量，僅符合低配和中配電力通信網(wǎng)的建設標準。通過對比實驗證明，本文提出的基于光纖通信技術的電力通信網(wǎng)建設方法能夠滿足范圍更廣的電力通信網(wǎng)建設，具有更高的應用價值。

4 結(jié) 論

本文針對當前電力通信網(wǎng)在建設過程中存在的問題，開展對其運用分析研究，將光纖通信技術引入到建設方法設計中，提出應用范圍更廣的建設方法，并將該方法引用到實際電力企業(yè)中，可為其后續(xù)規(guī)模不斷擴大提供支撐。