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

張可為

摘? 要：隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，人們對(duì)于電力的需求越來(lái)越大。當(dāng)然，電力調(diào)度所承擔(dān)的責(zé)任也就越來(lái)越大。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化工作當(dāng)中可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中的穩(wěn)定性和可靠性，也是一種影響電網(wǎng)調(diào)度的關(guān)鍵因素。光纖通信技術(shù)能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)調(diào)度提供更加安全和高效的路徑，為電力系統(tǒng)的自動(dòng)化提供了保障。本文針對(duì)光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用展開(kāi)討論。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)? 電力系統(tǒng)? 調(diào)度自動(dòng)化? 現(xiàn)代通信技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2021）07（b）-0035-03

Application of Optical Fiber Communication Technology in Power System Dispatching Automation

ZHANG Kewei

（Heilongjiang Institute of Technology， Harbin， Heilongjiang Province， 150000 China）

Abstract： With the continuous development of science， technology and economy， people's demand for electricity is increasing. Of course， the responsibility of power dispatching is becoming greater and greater. Power system dispatching automation can realize the stability and reliability of power grid operation， and it is also a key factor affecting power grid dispatching. Optical fiber communication technology can provide a more secure and efficient path for power system dispatching， and provide a guarantee for power system automation. This paper discusses the application of optical fiber communication technology in power system dispatching automation.

Key Words： Optical fiber communication technology; Power system; Dispatching automation; Modern communication technology

光纖通信是一種隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展而興起的一種新型技術(shù)，其特點(diǎn)有傳輸質(zhì)量高、通信容量大、傳輸效率高等，在現(xiàn)代的通信技術(shù)當(dāng)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。如果實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)度的自動(dòng)化，可以有效地增強(qiáng)電力調(diào)度的質(zhì)量，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)電力實(shí)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

1? 光纖通信技術(shù)的概念

實(shí)際上，光纖通信就是以無(wú)線電和光波為傳輸媒介，以無(wú)線電和光纖為傳輸介質(zhì)從一個(gè)特定的地方向另外一個(gè)特定地方傳輸?shù)囊环N網(wǎng)絡(luò)通信。光纖主要是由纖芯、包層及涂膜等部分組成，內(nèi)芯一般長(zhǎng)幾微米幾至十微米，比一根人的頭發(fā)絲都要細(xì);光纖的中間層稱為包膜，由于其對(duì)纖芯和包膜層的折射頻率不同，從而可以讓光信號(hào)在整個(gè)光纖內(nèi)部對(duì)其進(jìn)行反射和折射，即這個(gè)過(guò)程就是對(duì)光波傳播的過(guò)程[1]。

2? 電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的現(xiàn)狀

就目前的情況來(lái)看，我國(guó)的大部分的電力系統(tǒng)調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中都具有集成信息并且自動(dòng)化采集信息的功能，這樣的話，就能夠讓電氣設(shè)備當(dāng)中的若干設(shè)備之間及若干子系統(tǒng)之間進(jìn)行整合，從而形成一個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)整體，就能夠促進(jìn)不同數(shù)據(jù)之間的傳輸與共享工作[2]。例如，電力系統(tǒng)當(dāng)中調(diào)度的自動(dòng)化工作系統(tǒng)就能夠?qū)㈦娋W(wǎng)和發(fā)電廠連接起來(lái)，另外，還可以和專門(mén)負(fù)責(zé)接收監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)、測(cè)量的系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，還能通過(guò)一些特殊的程序編碼來(lái)對(duì)其進(jìn)行分類和儲(chǔ)存，從而能夠讓管理人員在進(jìn)行實(shí)際的管理工作時(shí)有一個(gè)參考。

3? 光纖通信技術(shù)的內(nèi)容

光纖通信技術(shù)本身實(shí)際主要包括光纖光纜技術(shù)、光交換技術(shù)及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，另外還有光有源器件和光無(wú)源器件等。

另外，光纖技術(shù)的發(fā)展包括2個(gè)方面的內(nèi)容：（1）通信系統(tǒng)當(dāng)中使用到的光纖;（2）特種光纖。在早期傳統(tǒng)的光纖技術(shù)當(dāng)中常常使用到的窗口只有3個(gè)，分別為850nm的第一窗口、1310nm的第二窗口及1550nm的第三窗口。隨著近幾年光纖通信技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)出了全新的L波段的第四窗口、全波光纖的第五窗口及S波段的窗口，在這當(dāng)中最為重要的窗口就是無(wú)水峰的全波窗口[3]。

3.1 有源光纖

一般來(lái)講，這種光纖通常是指摻有稀有離子的光纖，也是用來(lái)制造光纖放大器的核心物質(zhì)。另外，有著不同摻雜的光纖會(huì)被應(yīng)用到不同波段的實(shí)際工作當(dāng)中。例如，摻餌光纖放大器EDFA就主要是在1550nm附近的C、L波段當(dāng)中工作，摻鐠的光纖放大器PDFA這種主要是工作在1310nm附近的波段當(dāng)中[4]。這些摻有稀有離子的光纖也促進(jìn)了光纖通信技術(shù)的發(fā)展，有著能夠直接放大光信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，還可以延長(zhǎng)光傳輸?shù)木嚯x。

3.2 色散補(bǔ)償光纖

常規(guī)G.652光纖在1550nm波長(zhǎng)附近的色散為17ps/nm·km。如果光的速率達(dá)到了2.5Gb/s的時(shí)候，如果增加傳輸?shù)木嚯x的話，容易導(dǎo)致生成誤碼。如果是在GATV系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行使用的話，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真，主要的原因就是由于色散的現(xiàn)象使得正色散值增加讓色散現(xiàn)象加劇，從而破壞掉傳輸特性[5]。如果想要有效地解決這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該采用色散為負(fù)的光纖，也就是將反串色散系的光纖加入到正色散系的光纖當(dāng)中使用，通過(guò)抵消的作用來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的色散大小，這些反色散光纖也就是色散補(bǔ)償光纖。

3.3 光纖光柵

光纖光柵的原理是利用光纖材料的光敏性，再結(jié)合紫外光的照射，從而使光纖芯內(nèi)部折射率產(chǎn)生的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般使用到的光纖是摻鍺光纖，這種光纖結(jié)合相位模板的遮蔽功能，再用紫外光進(jìn)行照射，就能夠讓光纖芯內(nèi)部的折射率發(fā)生變化，然后經(jīng)過(guò)退火處理之后就可以長(zhǎng)期使用并且有效保存。另外，相位模板本身就是一塊特殊的光纖光柵，其正負(fù)一級(jí)的衍射光相交形成干涉條紋，這樣就能夠在光纖的芯部形成光柵[6]。光柵本身也是一種選頻器件，有效使用光纖光柵能夠制作出許多重要的光有源器件和光無(wú)源器件。另外，光纖光柵的周期是模板周期的一半。在光纖通信技術(shù)當(dāng)中常見(jiàn)的光纖光柵有色散補(bǔ)償器、增益均衡器等。

3.4 多芯單模光纖

實(shí)際上，多芯光纖是指公用一個(gè)外包層，內(nèi)部有許多根纖芯的一個(gè)整體，并且每一根纖芯都有著自己的外包層的單模光纖。這種光纖的優(yōu)點(diǎn)就是制作成本低、生產(chǎn)的成本比較普通。另外，這種光纖能夠提高光纜的集成程度，還可以降低施工的密度和施工的成本。針對(duì)于光纖光纜來(lái)講，其發(fā)展主要就是表現(xiàn)在帶狀光纖光纜的成功開(kāi)發(fā)于批量生產(chǎn)方面上，這種光纖光纜是光纖接入到局域網(wǎng)當(dāng)中必須的一種光纖光纜。目前，光纖光纜當(dāng)中所包含光纖的數(shù)量達(dá)到了數(shù)千根之上，這樣就能夠保障光纖接入局域網(wǎng)的要求[7]。

4? 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

隨著我國(guó)供電系統(tǒng)可靠性的不斷改善，在整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中的各種信號(hào)及數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中都應(yīng)該能夠滿足它們所需的穩(wěn)定與可靠，這就是對(duì)于我們?cè)陔娏ο到y(tǒng)當(dāng)中各種數(shù)據(jù)傳輸方式的基本要求[8]。而建立一種能夠?qū)Ω鞣N綜合信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)男滦凸饫w通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步成為了當(dāng)代電力系統(tǒng)的一種必然的發(fā)展趨勢(shì)和需求，光纖通信技術(shù)逐步地成為構(gòu)建電網(wǎng)的重要技術(shù)手段與關(guān)鍵性因素。目前，在我國(guó)的大型電力系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化當(dāng)中，光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。

（1）一般來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)就是由火力發(fā)電站、輸變電系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)等部分構(gòu)成。但是在一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)于信息的采集和傳遞也是它們正常工作和運(yùn)行的一個(gè)重要關(guān)鍵性因素，所以光纖通信技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化工作當(dāng)中起到了越來(lái)越重要的作用。雙光纖通信的組網(wǎng)方式尤其靈活，一般由樹(shù)型、星形、網(wǎng)狀種類等組成。根據(jù)目前我國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)在配電系統(tǒng)當(dāng)中的主要應(yīng)用特征來(lái)看，光纖網(wǎng)絡(luò)一般是采用網(wǎng)狀結(jié)合的樹(shù)型，并且這種網(wǎng)絡(luò)可以直接由計(jì)算機(jī)連接到互聯(lián)網(wǎng)上來(lái)實(shí)現(xiàn)信息和資源的分享，因?yàn)樗鼈兯诃h(huán)路中各節(jié)點(diǎn)比較多，為了有效防止這些光纖設(shè)備發(fā)生故障、通信中斷等情況發(fā)生。大多數(shù)企業(yè)都會(huì)選擇采用雙光纖環(huán)路自愈網(wǎng)的方式，并配置一臺(tái)相應(yīng)的具有自愈功能和自動(dòng)切換功能的光纖接收器[9]。

（2）另外，還可以在一個(gè)供電站點(diǎn)區(qū)域當(dāng)中同時(shí)設(shè)置多個(gè)站點(diǎn)，并且可以在不同站點(diǎn)之間采用一根光纜或者說(shuō)是一根光端機(jī)的形式來(lái)進(jìn)行開(kāi)通和傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)，并且可以在電力系統(tǒng)的調(diào)度和自動(dòng)化工作當(dāng)中增加智能的PME設(shè)備來(lái)進(jìn)行連接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和語(yǔ)音[10]。在目前的光纖通信技術(shù)當(dāng)中，光纖通訊基本上已經(jīng)承擔(dān)了整個(gè)各事業(yè)單位網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度管理自動(dòng)化、監(jiān)測(cè)視頻和一些遙感器等信息服務(wù)的運(yùn)營(yíng)工作，有效地解決了城市通訊傳輸技術(shù)上面存在的容量和質(zhì)量問(wèn)題，為城市現(xiàn)代化信息技術(shù)的建設(shè)和發(fā)展打下了一個(gè)扎實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）在對(duì)輸電線路進(jìn)行保護(hù)的工作方面當(dāng)中，光纖通信技術(shù)同樣有著重要的作用，再加上目前階段對(duì)于電網(wǎng)的可靠性不斷提出更高要求的背景之下，對(duì)于輸電線路的保護(hù)要求也越來(lái)高，重視的方面發(fā)生了改變。如果系統(tǒng)產(chǎn)生了故障的話，應(yīng)該及時(shí)排除故障，避免發(fā)生保護(hù)不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。所以，針對(duì)于保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行工作當(dāng)中，對(duì)于電網(wǎng)輸電線路的保護(hù)也起到了關(guān)鍵的作用，同時(shí)也是對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的一個(gè)保證。

（4）如果在通信的環(huán)路當(dāng)中存在有許多節(jié)點(diǎn)的話，為了避免光纜或者是光端機(jī)出現(xiàn)故障導(dǎo)致線路被中斷，應(yīng)該有效地優(yōu)化光纖線路的配置方式?，F(xiàn)在許多單位都已經(jīng)采用雙光纖自愈的方法來(lái)徹底解決這一問(wèn)題，在每個(gè)站點(diǎn)都已經(jīng)設(shè)置了能夠完全自愈的雙光纖接收器。通常情況下，在使用12芯的光纖時(shí)，只是會(huì)將其中2芯來(lái)做為信息傳輸?shù)耐ǖ?，這樣就有可能會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中形成兩個(gè)獨(dú)立的通訊環(huán)網(wǎng)。

5? 光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)的調(diào)度自動(dòng)化工作的具體應(yīng)用

在某個(gè)電力公司當(dāng)中，設(shè)置了5個(gè)110kV的變電站以與3個(gè)35kV的變電站。目的就是想要提升電力系統(tǒng)電力調(diào)度自動(dòng)化的水平，其中，光纖通信系統(tǒng)還采用了樹(shù)形和環(huán)形相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行連接，形成了一種網(wǎng)絡(luò)通信的連接方式，實(shí)現(xiàn)了將中心變電站和其他的調(diào)度中心變電站之間的有效通信連接。并且，中心變電站和其他中心變電站之間的連接方式又形成了一個(gè)環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)連接方式，能夠提升不同的變電站之間的通信效率，從而確保電力系統(tǒng)當(dāng)中的電力調(diào)度自動(dòng)化工作能夠正常運(yùn)行。電力公司在組建光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的過(guò)程當(dāng)中，可以采用雙光纖環(huán)路的自愈網(wǎng)絡(luò)，也就是對(duì)每一個(gè)變電站都配備擁有自愈功能的光纖收發(fā)器。光纜一般是采用12芯光纜，通常情況下，只需要其中的兩個(gè)芯作為A網(wǎng)和B網(wǎng)來(lái)作為兩個(gè)獨(dú)立的通信環(huán)網(wǎng)，所有的電力系統(tǒng)的調(diào)度工作都在這兩個(gè)環(huán)網(wǎng)當(dāng)中完成。如果分站接收到了兩份通信報(bào)文，那么光端設(shè)備只能選擇接受其中的一份通信報(bào)文并且傳輸?shù)絉TU;如果出現(xiàn)故障的話，就只能接受到一份通信報(bào)文，但是這時(shí)控制器會(huì)采取自動(dòng)化的工作，形成一個(gè)新的環(huán)路，實(shí)現(xiàn)了光纖通信系統(tǒng)的自愈功能。

6? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信技術(shù)的發(fā)展也是比較迅速的，利用光纖通信技術(shù)也能夠讓電力系統(tǒng)當(dāng)中的通信的質(zhì)量和速度都大大提升。光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化工作當(dāng)中的廣泛應(yīng)用滿足了對(duì)于信息的傳輸?shù)亩喾矫娴男枨?，保障了電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的可靠性和安全性，也保證了電網(wǎng)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。光纖通信技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)了我國(guó)的智能電網(wǎng)的建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)速度，也是未來(lái)的電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的一種必然選擇。

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