光通信技術在電力通信系統(tǒng)中的應用研究

國網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司 張博倉 楊曉銳 宋婷婷 呂佳育 吳 濤

華信咨詢設計研究院有限公司 張穎烽

1 引言

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電力通信系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要性越來越凸顯。電力通信系統(tǒng)是保障電力系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定的關鍵，其通信需求也越來越高。傳統(tǒng)的電力通信方式存在著通信帶寬小、安全性差、可靠性低等問題，無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的通信需求。光通信技術以其高速、大容量、高可靠性的優(yōu)勢成為電力通信系統(tǒng)的研究熱點，其中波分復用、OTN 和ROADM技術更是得到了廣泛的應用。

2 光通信技術在電力通信系統(tǒng)中的應用

2.1 波分復用技術

波分復用技術是一種光通信技術，其主要原理是利用光的不同波長將多個光信號共同傳輸在同一光纖中，從而實現(xiàn)對帶寬資源的充分利用。在電力通信系統(tǒng)中，波分復用技術可以實現(xiàn)多種不同通信協(xié)議的同時傳輸，從而降低了通信的成本和復雜度。

波分復用技術在電力監(jiān)測方面的應用可以將來自不同監(jiān)測點的信號傳輸?shù)酵还饫w中，從而實現(xiàn)對電力監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸和監(jiān)測，提高了電力監(jiān)測的效率和準確性。在故障診斷系統(tǒng)和調度指令下發(fā)系統(tǒng)中，波分復用技術可以實現(xiàn)多種不同通信協(xié)議的同時傳輸，減少了通信的成本和復雜度，提高了通信的效率和可靠性[1]。

波分復用技術可以將多個光信號通過同一光纖進行傳輸，節(jié)省了通信成本，提高了通信效率和可靠性。同時，該技術的靈活性和可擴展性也為電力通信系統(tǒng)的未來升級和擴展提供了良好的基礎。在電力數(shù)據(jù)傳輸和電力調度中，波分復用技術可以實現(xiàn)多種不同通信協(xié)議的轉換和集成，提高了數(shù)據(jù)處理效率和通信可靠性。

2.2 OTN 技術

OTN 技術（Optical Transport Network）是一種高速、高效的光傳輸網(wǎng)絡技術，主要是為了將不同協(xié)議的光信號進行透明傳輸。在電力通信系統(tǒng)中，OTN 技術可以實現(xiàn)多種不同通信協(xié)議的轉換和集成，從而降低了通信的成本和復雜度。

在電力數(shù)據(jù)中心中，OTN 技術可以將來自不同數(shù)據(jù)源的信號通過不同的通道進行傳輸和集成，實現(xiàn)對電力數(shù)據(jù)的高速傳輸和實時處理。同時，OTN技術還可以對傳輸數(shù)據(jù)進行加密、壓縮和糾錯處理，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯暾訹2]。在電力調度中心中，OTN 技術可以實現(xiàn)不同的調度指令和設備狀態(tài)信息的透明傳輸，減少了通信的復雜度和成本。

OTN 技術的優(yōu)點在于其高速、高效、安全和可靠性。OTN 技術可以將多個不同協(xié)議的光信號進行透明傳輸，同時還可以實現(xiàn)對傳輸數(shù)據(jù)進行加密、壓縮和糾錯處理，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院屯暾?。此外，OTN 技術還可以靈活配置網(wǎng)絡拓撲結構，提高了通信網(wǎng)絡的可擴展性和可靠性。

2.3 ROADM 技術

ROADM 技術（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer）是一種光分路交換技術，可以實現(xiàn)對光信號進行靈活的調度和管理。在電力通信系統(tǒng)中，ROADM 技術可以實現(xiàn)靈活的光網(wǎng)絡拓撲結構，從而提高了網(wǎng)絡的可擴展性和可靠性。

在電力監(jiān)測方面，ROADM 技術可以實現(xiàn)對來自不同監(jiān)測點的光信號進行集中處理和管理，從而提高了電力監(jiān)測的效率和準確性。在電力調度方面，ROADM 技術可以實現(xiàn)對來自不同調度指令和設備狀態(tài)信息的光信號進行靈活調度和管理，降低了通信的成本和復雜度。在電力傳輸方面，ROADM 技術可以實現(xiàn)對電力信號進行靈活調度和管理，從而提高了電力傳輸?shù)男屎涂煽啃浴?/p>

ROADM 技術的優(yōu)點在于其靈活性、可擴展性和可靠性。ROADM 技術可以實現(xiàn)對光信號的靈活調度和管理，從而可以根據(jù)實際情況對光信號進行動態(tài)路由和調度，提高了傳輸效率和可靠性。同時，ROADM 技術還可以實現(xiàn)靈活的光網(wǎng)絡拓撲結構，從而提高了通信網(wǎng)絡的可擴展性和可靠性，為未來的網(wǎng)絡升級和擴展提供了更多的選擇和可能性。

3 研究案例

某電力公司在其電力監(jiān)測系統(tǒng)中采用了波分復用技術，該系統(tǒng)由多個監(jiān)測點組成，每個監(jiān)測點都需要傳輸大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的通信方式存在著帶寬不足、信號干擾等問題，無法滿足監(jiān)測系統(tǒng)對實時性和準確性的要求。為了解決這一問題，該公司引入了波分復用技術，將不同監(jiān)測點的光信號分配到不同的波長上，從而實現(xiàn)了多個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)在同一光纖中的傳輸。波分復用技術路線如圖1所示。

圖1 波分復用技術路線

在波分復用技術的實現(xiàn)過程中，該公司采用了DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）技術，即利用非常接近的波長之間的間隔來傳輸大量的數(shù)據(jù)。通過DWDM 技術，該公司將不同監(jiān)測點的光信號分配到不同的波長上，并將這些波長的光信號合并到同一根光纖中進行傳輸。這種方式有效地提高了監(jiān)測系統(tǒng)的帶寬利用率和傳輸效率，同時減少了光纖數(shù)量，節(jié)約了通信成本。

采用波分復用技術，該公司的電力監(jiān)測系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸和監(jiān)測，提高了電力監(jiān)測的效率和準確性。同時，由于采用了DWDM技術，該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)傳輸，滿足了監(jiān)測系統(tǒng)對帶寬和傳輸速率的要求。這種技術的應用，為電力監(jiān)測系統(tǒng)的建設和維護帶來了巨大的便利和效益。

該公司在其電力調度中心中采用了OTN 技術，該中心需要處理大量的數(shù)據(jù)流，包括電力調度指令、電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)信息等。傳統(tǒng)的通信方式難以實現(xiàn)多種不同通信協(xié)議的轉換和集成，使得數(shù)據(jù)處理效率較低。為了解決這一問題，該公司引入了OTN 技術，通過對不同通信協(xié)議的透明傳輸和轉換，實現(xiàn)了多種不同數(shù)據(jù)流的集成和處理，提高了數(shù)據(jù)處理效率和通信可靠性。

在OTN 技術的實現(xiàn)過程中，該公司采用了OTN 交換機，將不同通信協(xié)議的數(shù)據(jù)流通過OTN 技術進行透明傳輸和轉換。這種方式實現(xiàn)了多種不同數(shù)據(jù)流的集成和處理，提高了數(shù)據(jù)處理效率和通信可靠性。同時，該公司還采用OTN 技術在其電力通信系統(tǒng)中建立了多層次的網(wǎng)絡拓撲結構，從而提高了通信網(wǎng)絡的可靠性和可擴展性。

OTN 網(wǎng)絡不僅提供傳統(tǒng)波分 DWDM 系統(tǒng)的網(wǎng)絡層面保護，還能夠在光鏈路層面提供保護和恢復功能。這種保護可以采用多種方式，包括光通道層面的1+1保護、子波長層面的SNCP 保護以及保護與恢復的結合等，以確保業(yè)務正常運行。OTN 網(wǎng)絡通過系統(tǒng)的GMPLS 智能性來實現(xiàn)這種保護。

根據(jù)現(xiàn)有的OTN 網(wǎng)絡部署規(guī)模和容量，可以為暫未提供保護的SDH 2.5G 鏈路提供保護路徑。這種解決方案作為一種臨時措施，可以有效減輕因割接引起的人工配置工作量，也可以作為主用鏈路故障情況下的備用鏈路， SDH 2.5G 鏈路遷移如圖2所示。

圖2 SDH 2.5G 鏈路遷移

通過OTN 技術的應用，該公司的電力調度中心實現(xiàn)了多種不同通信協(xié)議的集成和處理，提高了數(shù)據(jù)處理效率和通信可靠性。此外，采用OTN 技術建立的多層次網(wǎng)絡拓撲結構，也為未來的網(wǎng)絡擴展和升級提供了良好的基礎，使得電力通信系統(tǒng)的可擴展性得到了提高。這種技術的應用，為電力調度中心的建設和維護帶來了巨大的便利和效益。

該公司在其電力傳輸系統(tǒng)中采用了ROADM 技術，該系統(tǒng)需要將電力信號從一地傳輸?shù)搅硪坏兀渲行枰?jīng)過多個光纖節(jié)點。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡結構固定且剛性，無法根據(jù)實際情況對光信號進行靈活的調度和管理，導致了通信效率較低和網(wǎng)絡擴展困難。為了解決這一問題，該公司引入了ROADM 技術，實現(xiàn)了光信號的靈活調度和管理，可以根據(jù)實際情況對光信號進行動態(tài)路由和調度，從而提高了傳輸效率和可靠性。

在ROADM 技術的實現(xiàn)過程中，該公司采用了光網(wǎng)絡交換機和WSS（Wavelength Selective Switch）等設備，將光信號進行靈活的調度和管理。這種方式可以根據(jù)實際情況對光信號進行動態(tài)路由和調度，從而提高了傳輸效率和可靠性。同時，該系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結構也可以根據(jù)實際需求進行靈活配置，為未來的網(wǎng)絡升級和擴展提供了更多的選擇和可能性。

通過ROADM 技術的應用，該公司的電力傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)了光信號的靈活調度和管理，提高了傳輸效率和可靠性。此外，該系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結構也可以根據(jù)實際需求進行靈活配置，為未來的網(wǎng)絡升級和擴展提供了更多的選擇和可能性。這種技術的應用，為電力傳輸系統(tǒng)的建設和維護帶來了巨大的便利和效益。

4 結語

本文通過對波分復用、OTN 和ROADM 三種光通信技術在電力通信系統(tǒng)中的應用進行研究，發(fā)現(xiàn)這些技術可以在不同的場景中發(fā)揮作用，如電力監(jiān)測、電力數(shù)據(jù)中心和電力調度中心、電力傳輸?shù)?。采用這些光通信技術可以提高電力通信系統(tǒng)的效率、可靠性和靈活性，滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的通信需求。

在電力監(jiān)測方面，采用波分復用技術可以實現(xiàn)電力監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸和監(jiān)測，提高了電力監(jiān)測的效率和準確性。在電力數(shù)據(jù)中心和電力調度中心方面，采用OTN 技術可以實現(xiàn)多種不同通信協(xié)議的轉換和集成，從而提高了數(shù)據(jù)處理效率和通信可靠性。同時，ROADM 技術可以實現(xiàn)靈活的光網(wǎng)絡拓撲結構，從而提高了電力傳輸?shù)男屎涂煽啃浴?/p>

光通信技術的應用使得電力通信系統(tǒng)的建設變得更加高效和便捷，不僅可以提高通信的效率和可靠性，同時也可以降低通信成本和復雜度。在未來的發(fā)展中，這些光通信技術還將會不斷地進行創(chuàng)新和完善，為電力通信系統(tǒng)的發(fā)展帶來更多的可能性和機遇。

本文研究了波分復用、OTN 和ROADM 三種光通信技術在電力通信系統(tǒng)中的應用，發(fā)現(xiàn)這些技術在電力監(jiān)測、電力數(shù)據(jù)中心和電力調度中心、電力傳輸?shù)炔煌瑘鼍爸邪l(fā)揮著重要的作用。這些技術的應用使得電力通信系統(tǒng)的建設變得更加高效和便捷，也為電力通信系統(tǒng)未來的發(fā)展帶來了更多的機遇和挑戰(zhàn)。