光波分復(fù)用技術(shù)在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用

李 琦，金 翠

（內(nèi)蒙古電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

1 光波分復(fù)用

光波分復(fù)用技術(shù)是在1根光纖中同時(shí)實(shí)現(xiàn)多波長光信號傳輸，該技術(shù)在電力系統(tǒng)中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。在信號發(fā)射端通過不同波長的光信號組合進(jìn)行耦合處理，之后通過光纖完成信號傳輸，信號接收端能夠結(jié)合實(shí)際使用需求完成對信息進(jìn)行進(jìn)一步解讀與處理[1-3]。

光波分復(fù)用的應(yīng)用主要有2種構(gòu)成形成，即單纖雙向傳輸、雙纖單向傳輸。單纖雙向傳輸雖然技術(shù)相對簡單，但在作業(yè)過程中需要考慮雙向隔離、抑制干擾、雙向放大器的選擇等要素。當(dāng)前電力系統(tǒng)中運(yùn)用最為廣泛的是雙纖單向傳輸方式，傳輸效率較高[4-6]。

基于信道間隔的布置，要求保證系統(tǒng)運(yùn)行波長，使得光源波長能夠處于光濾波器帶寬區(qū)間內(nèi)，并與電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境相結(jié)合，將運(yùn)行精度控制在一定限度內(nèi)。對于波分復(fù)用光源，要求具有標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定的波長和符合色散要求的容納值，選擇適宜的外調(diào)制技術(shù)，并有效處理激光、電信號之間的關(guān)系[7]。

波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的質(zhì)量在很大程度上受到光分波合波器的影響，要求保證光分波/合波器能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)傳輸與管理。電力系統(tǒng)運(yùn)行中常見的復(fù)用器件包括熔錐型波分復(fù)用器、干涉濾波器、集成光波導(dǎo)器件以及角色散器件等，主要構(gòu)建的分析指標(biāo)有插入損耗、相鄰?fù)犯綦x度、中心波長，對采集系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而保證系統(tǒng)性能良好，符合電力系統(tǒng)運(yùn)行高要求[8,9]。

2 電力通信系統(tǒng)骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)

當(dāng)前電力生產(chǎn)系統(tǒng)中的多項(xiàng)大顆粒業(yè)務(wù)內(nèi)容的傳輸均使用了光波分復(fù)用技術(shù)，利用數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)與同步數(shù)字體系（Synchronous Digial Hierarchy，SDH）光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)完成電力系統(tǒng)運(yùn)行的相關(guān)業(yè)務(wù)?；诟咚侔l(fā)展的網(wǎng)絡(luò)型業(yè)務(wù)需求在電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中建立綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，為電力安全生產(chǎn)提供保護(hù)措施。運(yùn)行過程中，利用光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)完成各分區(qū)業(yè)務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺提出更高的要求[10]。電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)分類與承載方式如表1所示。

表1 電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)分類與承載方式

電力系統(tǒng)發(fā)展過程中，需要對各配電網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行延伸。在配電通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中，需要解決終端用戶電表與智能網(wǎng)關(guān)之間的通信、智能網(wǎng)關(guān)與調(diào)度自動化主站之間的通信等問題。網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、設(shè)備配置以及通信方式應(yīng)與當(dāng)前電力用戶的實(shí)際開展需求相結(jié)合，構(gòu)建適度超前、智能可控的網(wǎng)絡(luò)，滿足電力管理、售電營業(yè)、客戶服務(wù)等需求。利用光波分復(fù)用技術(shù)構(gòu)建電力系統(tǒng)發(fā)展平臺，以此促進(jìn)寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為系統(tǒng)運(yùn)行提供多種模式，包括行政交換、變電站視頻監(jiān)控、電力調(diào)度交換、視頻會議、輸電線路繼電保護(hù)以及遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)交換等，不斷優(yōu)化電力系統(tǒng)發(fā)展中的各項(xiàng)內(nèi)容。

3 光波分復(fù)用技術(shù)在電力系統(tǒng)通信的應(yīng)用

電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的波分復(fù)用設(shè)備存在一定局限性，配置較為復(fù)雜，能夠起到的保護(hù)作用較為有限。為此要求波分設(shè)備能夠組網(wǎng)，并支持帶寬點(diǎn)播、光虛擬專網(wǎng)等，促進(jìn)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)高效管理，提高業(yè)務(wù)調(diào)度效率。網(wǎng)狀組網(wǎng)與虛擬交換環(huán)網(wǎng)狀組網(wǎng)是智能光網(wǎng)絡(luò)的主要組網(wǎng)方式，能夠完成設(shè)置端到業(yè)務(wù)端的自動配置，實(shí)現(xiàn)多方向組網(wǎng)，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的便捷性。同時(shí)，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠結(jié)合客戶的實(shí)際需求進(jìn)行業(yè)務(wù)調(diào)整，從而為客戶提供差異化的服務(wù)。

系統(tǒng)無須補(bǔ)償?shù)淖畲髠鬏斁嚯x為20 km，在超過20 km的情況下要求進(jìn)行色散補(bǔ)償。運(yùn)用光波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，結(jié)合基礎(chǔ)速率的改變情況，基于光纜傳輸總?cè)萘吭谝欢ǚ秶鷥?nèi)適當(dāng)提升每根光纖的傳輸容量，可以對傳輸管纜芯數(shù)進(jìn)行擴(kuò)容升級，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。聯(lián)合運(yùn)用光波分復(fù)用技術(shù)與IP技術(shù)，針對不同業(yè)務(wù)完成路由器數(shù)據(jù)傳輸，簡化系統(tǒng)設(shè)備配置。對于220 kV變電站建立針對電力調(diào)度數(shù)據(jù)交換網(wǎng)的運(yùn)行體系，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行過程中各項(xiàng)內(nèi)容的有效整合與利用。

系統(tǒng)運(yùn)行過程中采用異步映射運(yùn)行方式，利用指針調(diào)節(jié)與適配支路信號，使之與線路傳輸比特速率相適應(yīng)，避免出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。在信號傳輸過程中，結(jié)合本地高精度時(shí)鐘源，設(shè)置一種合成支路輸出的信號時(shí)鐘。利用光波分復(fù)用技術(shù)擴(kuò)大系統(tǒng)運(yùn)行范圍，豐富電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)線路管理，在更廣的范圍內(nèi)完成信息傳輸。

光波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用過程中具有更強(qiáng)的可重構(gòu)性、透明性，由此構(gòu)建系統(tǒng)性的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)網(wǎng)路信息處理與恢復(fù)能力。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況構(gòu)建數(shù)據(jù)連接與分析渠道，建立數(shù)字光網(wǎng)絡(luò)，以此簡化電路開通工作，避免增加單個(gè)波長的工作量。針對電路系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況構(gòu)建相應(yīng)的性能監(jiān)測機(jī)制，包括故障分析、故障隔離、故障趨勢分析以及系統(tǒng)運(yùn)行失效預(yù)測等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況的有效管理。

有效監(jiān)測與分析電力系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)際情況，在本地網(wǎng)元中收錄大量的信息數(shù)據(jù)，在短期內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)對大量運(yùn)行信息的有效處理，并將信息反映在實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器中，有效判斷當(dāng)前電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況。結(jié)合設(shè)備運(yùn)行過程中的頻率標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值與實(shí)際波長情況，利用波分測試儀構(gòu)建相應(yīng)的頻率調(diào)試工作體系，對電力系統(tǒng)運(yùn)行通道進(jìn)行相應(yīng)管理與維護(hù)。

結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建針對電力系統(tǒng)故障情況的分析管理機(jī)制，結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的實(shí)際情況獲取實(shí)時(shí)信息，包括業(yè)務(wù)終結(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備情況等，分析系統(tǒng)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)狀態(tài)。建立系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)控模塊，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行中的各項(xiàng)信息構(gòu)建預(yù)警體系，由此綜合分析當(dāng)前系統(tǒng)各個(gè)模塊的運(yùn)行情況，包括歷史記錄情況、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的告警情況等。記錄用戶運(yùn)行實(shí)際情況，根據(jù)相應(yīng)信息分析當(dāng)前接口管理中的所有配置運(yùn)行情況，例如時(shí)間信息、用戶ID信息等。

構(gòu)建相應(yīng)的安全管理方式，在用戶網(wǎng)元級操作前進(jìn)行必要的認(rèn)證與授權(quán)，使得每個(gè)網(wǎng)元能夠直接接入遠(yuǎn)端，并對本地大量的用戶信息進(jìn)行有效管理與控制。例如，通過本地TL1接口，將信息初始化表示為登錄進(jìn)程認(rèn)證用戶ID。對用戶密碼進(jìn)行加密處理。對用戶身份認(rèn)證與管理構(gòu)建EMS級證實(shí)，簡化原有的認(rèn)證環(huán)節(jié)。加強(qiáng)對用戶的安全管理，構(gòu)建一整套安全管理體系，包括用戶賬號接入權(quán)利、管理員級別管理、安全記錄監(jiān)控以及強(qiáng)制對話結(jié)束等項(xiàng)目。除此之外，根據(jù)用戶的實(shí)際運(yùn)行情況構(gòu)建一套獨(dú)立的審核管理機(jī)制，包括相關(guān)用戶情況、用戶執(zhí)行動作、信息操作結(jié)果等，將用戶信息進(jìn)行周期性上傳與審核。

4 結(jié) 論

隨著我國電力系統(tǒng)和智慧電網(wǎng)的快速發(fā)展，專用纖芯繼電保護(hù)等業(yè)務(wù)對電力系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出了更高要求，光波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用能夠有效滿足各類業(yè)務(wù)對電力通信容量的要求。電力光纖通信網(wǎng)建設(shè)中，通過光波分復(fù)用技術(shù)能夠有效利用現(xiàn)有電力通信光纖資源，對提升電力系統(tǒng)承載業(yè)務(wù)容量起到了重要的技術(shù)支持作用。未來建設(shè)中應(yīng)當(dāng)不斷深入探索，提升光波分復(fù)用技術(shù)的利用率。