超長站距光傳輸技術(shù)及其在電力系統(tǒng)的運用分析

陸華 黃傳峰

【摘要】眾所周知，當前超長站距光傳輸技術(shù)的應用前景非常廣闊，因此，有必要分析和探討其在電力系統(tǒng)中的應用?；诖耍@篇文章主要從三個方面對其運用進行分析，首先分析超長站距光傳輸三個主要技術(shù)，其次對其具體應用進行探討，最后，將其在電力系統(tǒng)中應用的注意事項闡述出來，希望給有關(guān)機構(gòu)提供參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】超長站距光傳輸技術(shù);電力系統(tǒng);光放大技術(shù);色散補償技術(shù)

中圖分類號：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.09..010

在社會經(jīng)濟不斷進步與發(fā)展的今天，電力能源發(fā)揮的作用越來越重要。由此判斷未來在建設電網(wǎng)工程中，對于大容量和長距離會提出更高要求，在這樣的背景條件下，超長距離光傳輸技術(shù)應運而生，它符合未來電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢，能夠有效滿足各種需求。但是當前在多種因素影響和作用下，其應用還存在一些問題，導致其應有的價值和功能沒有得到充分發(fā)揮，很大程度上影響國家整體電網(wǎng)建設。

1. 超長站距光傳輸技術(shù)分析

1.1. 超長站距光傳輸系統(tǒng)主要指標

1.1.1. 發(fā)送光功率

一般2.5GSDH系統(tǒng)光卡的發(fā)光功率在0dBm左右，通過增加增益來提升發(fā)送光功率，從而達到延長傳輸距離的目的。

1.1.2. 接收靈敏度

滿足誤碼要求條件下的最小接收光功率，目前市場上常見的SDH系統(tǒng)大多是標準化產(chǎn)品，OPA接收靈敏度一般為-38dBm。

1.1.3. 系統(tǒng)色散容限

在長距離傳輸系統(tǒng)中，傳輸距離受限于系統(tǒng)的色散容限。最大距離≤系統(tǒng)色散容限/光纜色散系數(shù)。如果這個最大距離不能滿足應用要求，就需要進行色散補償。

1.2. 光放大器技術(shù)分類

光放大器是一種不需要經(jīng)過光/電/光的變換而直接對光信號進行放大的有源器件，能高效補償光功率在光纖傳輸中的損耗，延長通信系統(tǒng)的傳輸距離，擴大用戶分配網(wǎng)覆蓋范圍，是新一代的長距離、大容量、高速光通信系統(tǒng)和光纖CATV、用戶接入網(wǎng)等光纖傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。至今已經(jīng)研制出的光放大器有兩類，即光纖放大器和半導體放大器，每類又有不同的應用結(jié)構(gòu)和形式。如表1所示

相比之下，摻鉺光纖放大器（EDFA）得到了最為廣泛的應用，在SDH和WDM系統(tǒng)中，使用最多的也是摻鉺光纖放大器。

1.2.1. 摻鉺光纖放大器

研究發(fā)現(xiàn)，在石英光纖的芯層之中，如果摻入一些三價稀土金屬元素，如Er（鉺）、Pr（鐠）、Nd（釹）等，即形成了一些特殊的光纖，這種光纖在泵浦光的激勵下可放大光信號。目前應用最為廣泛的是摻鉺光纖放大器（EDFA），其特點是高增益、低噪聲、能放大不同速率和調(diào)制方式的信號，并能在近幾十納米范圍內(nèi)同時放大多波長信號，對偏振不敏感。

1.2.2. 拉曼放大技術(shù)拉曼

此技術(shù)以光學中拉曼散射效應影響非線性規(guī)律為基礎研究制作而形成，傳輸?shù)膹姳闷止獠ɡ鲆嬗绊懝饩€中弱信號，從而使放大過程得以實現(xiàn)。與此同時，借助光纖本身放大作用，拉曼放大技術(shù)無需有針對性的降低光纖功率，就可以有效放大光傳輸。此技術(shù)的優(yōu)點非常明顯，它的適用性非常廣泛，能夠在所有不同規(guī)格光纖中得到應用，因此，現(xiàn)階段在通信工程光纖放大傳輸中此技術(shù)得到廣泛應用。

1.2.3. 色散補償技術(shù)

色散影響中繼距離，這是因為傳輸脈沖受到色散影響之后會變寬，進而有脈沖碼間干擾發(fā)生。想要將色散克服掉，就要將色散補償技術(shù)應用于超長站距光傳輸系統(tǒng)中?，F(xiàn)階段，最常用的色散固定式器件有補償色散光纖（簡稱DCF）和光纖光柵（簡稱C-FBG）。對于DCF而言，它的器件帶非常寬，可以補償各個波長，然而，它的補償值具有單一性特征，不能對波長色散進行有效準確控制。C-FBG就是順著光纖方向逐步縮短光柵周期，它的補償具有針對性，波長不同，補償也有差異，此種補償方式在未來有廣闊的發(fā)展前景。

2. 電力系統(tǒng)應用超長站距光傳輸技術(shù)

2.5Gbit/s是電力系統(tǒng)通信光纖線路的一般傳輸速率，接下來以此為根據(jù)，提出210km及275km兩種站距下的應用方案。最常應用的光纖是G.652，其衰減系數(shù)通常在一定范圍內(nèi)，具體工程實踐中可以將其看作為0.21dB/km。在超長站距的光方法系統(tǒng)設計時，通常需要考慮衰減限制的再生段距離計算和色散限制的再生段距離計算。

衰減限制的再生段距離計算采用ITU-T建議G.691最壞值法，按下式進行計算：L=（Ps-Pr-Pp-ΣAc-Mc）/（Af+As）。對于色散受限系統(tǒng)，色散受限最壞值計算方法為：L=Dmax/|D|（光纜型號G.652，色散系數(shù)|D|取18ps/nm.km）。

210km跨距及275km跨距的傳輸跨段損耗計算如表2所示，傳輸跨段設計拓撲如圖1所示：

系統(tǒng)配置 OEO8000ps EFEC/nm，前置放大器PA;19dB增益光放BA;（19+38） OEO8000ps EFEC/nm，前置放大器PA;19dB增益光放BA;RA拉曼放大器;（19+52）

3. 超長距光傳輸技術(shù)應用的注意事項

第一，在建設電力通信工程過程中，必須要從實際情況出發(fā)，以實際通信網(wǎng)絡發(fā)展情況及規(guī)劃為依據(jù)，對站距進行科學設計。防止過度重視超長，反而對匹配技術(shù)有所忽視，從而造成光傳輸中產(chǎn)生中斷信號情況，最終對電力系統(tǒng)正常運行產(chǎn)生不利影響。

第二，科學合理掌控入纖光功率。如果入纖光具有較大功率，就會導致光纖變熱，對光纖造成損害。對于連接活動器而言，其光功率大于20dBm時，就會使損壞危險產(chǎn)生。在計算和設計電力系統(tǒng)通信工程過程時，控制功率富余度十分關(guān)鍵，保持10dMb以下功率具有必要性和重要性。

第三，提高應用拉曼放大器應用力度，增加應用遙泵放大器試點。當前拉曼放大器具有較成熟的應用案例，設備價格也出現(xiàn)一定程度下降趨勢，在保證電力系統(tǒng)具有高度穩(wěn)定性和可靠性基礎上，可以進行廣泛應用。

第四，對各個器件包括拉曼、色散、遙泵等模塊進行規(guī)范化和標準化管理。現(xiàn)階段，一些銷售拉曼等器件的廠家，同時綁定光端設備進行銷售，卻不能兼容其他廠家光端設備，從而不利于組網(wǎng)系統(tǒng)和管理網(wǎng)絡，使工程投入資本大幅度提升。

第五，促進各個光放器件網(wǎng)絡監(jiān)管功能的提升。在標準化、規(guī)范化這些器件條件下，還要增加通用網(wǎng)管接入性能，對于網(wǎng)絡管理而言，能夠?qū)ぷ鳡顩r進行全過程監(jiān)控，同時其配置具有動態(tài)化特點，可以對色散、功率值進行改進，從而有利于更加靈活的建設網(wǎng)絡。

4.結(jié)束語

綜上所述，在電力系統(tǒng)中運用超長站距光傳輸技術(shù)意義重大，一方面能夠滿足未來電網(wǎng)不斷發(fā)展的需求，另一方面其應用前景十分廣闊。當前在應用過程中仍然存在一些不足，這就需要相關(guān)人員從實際情況出發(fā)，對色散補償技術(shù)和相關(guān)放大技術(shù)進行科學合理化處理并對其應用要求進行滿足，同時將數(shù)值控制工作做好。全面推廣和應用超長站距光傳輸技術(shù)，促進電力系統(tǒng)的持續(xù)、健康發(fā)展。

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