淺談光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要組成部分，下面是小編搜集整理的一篇探究光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的論文范文，歡迎閱讀參考。
摘 要：電力系統(tǒng)是我國(guó)的基礎(chǔ)性能源供應(yīng)架構(gòu)之一，也是覆蓋范圍最廣的持續(xù)供能網(wǎng)絡(luò)。截至到2010年，我國(guó)330kv及以上線路長(zhǎng)度達(dá)到了9.51萬(wàn)公里，預(yù)計(jì)在“十二五”期間新增電網(wǎng)長(zhǎng)度為1.32萬(wàn)公里。龐大的電力系統(tǒng)不僅帶動(dòng)了風(fēng)能、水能和太陽(yáng)能等新能源的發(fā)展，更是形成了規(guī)模宏大的電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。本文將通過(guò)對(duì)光纖通信在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用介紹，詳細(xì)闡述在不同應(yīng)用層面的作用和特點(diǎn)，進(jìn)而提出針對(duì)現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)通信的合理化建設(shè)建議。
關(guān)鍵詞：光纖通信;電力系統(tǒng);電力通訊網(wǎng);應(yīng)用
從通訊網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)是目前國(guó)內(nèi)大型的專用網(wǎng)絡(luò)之一。它承擔(dān)著電力系統(tǒng)所有的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻和寬帶業(yè)務(wù)，其中也包含常規(guī)電信業(yè)務(wù)、內(nèi)部呼叫和自動(dòng)化辦公業(yè)務(wù)等。從整體上說(shuō)，電力系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)與電力輸送網(wǎng)絡(luò)一樣，都是不可或缺且十分重要的，它的整體性和穩(wěn)定性將直接影響到供電系統(tǒng)的安全。
事實(shí)上，光纖通信技術(shù)已經(jīng)超越了本身業(yè)務(wù)，成為近幾十年來(lái)最前沿的綜合性技術(shù)。結(jié)合電力系統(tǒng)自身的需要，它可以為電網(wǎng)系統(tǒng)提供快速監(jiān)測(cè)、故障定位、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，成為我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用層的主力輔助部分。從以上功能不難判斷出，光纖通信在作用范圍上主要擊中在電網(wǎng)自動(dòng)化控制方面和通信平臺(tái)，作用的對(duì)象主要包括主站系統(tǒng)，子站系統(tǒng)以及饋線端。
一、在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用
電力系統(tǒng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要組成部分，由于我國(guó)的國(guó)土面積廣大，東西部能源和技術(shù)分配不均勻，因此需要架設(shè)大量長(zhǎng)距離電力傳輸線路，進(jìn)而形成了態(tài)勢(shì)復(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況分析，電力在運(yùn)輸過(guò)程中不僅要確保高效、經(jīng)濟(jì)，同時(shí)要盡量減少線路損耗的情況;從網(wǎng)絡(luò)線路的運(yùn)營(yíng)角度來(lái)說(shuō)，大量繼電器信號(hào)傳輸接受和反應(yīng)設(shè)備，成為最重要的解決途徑。
在這個(gè)基礎(chǔ)上形成的電力通信網(wǎng)絡(luò)主要包括三個(gè)方面，分別是通信站、中轉(zhuǎn)站和調(diào)度部門。這些部門之間采取專用的光纖局域網(wǎng)(電力專業(yè)網(wǎng)的一部分)進(jìn)行互聯(lián)。要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)的穩(wěn)定性和安全性，就必須考慮到通信網(wǎng)絡(luò)受到電力磁場(chǎng)的干擾問(wèn)題，在以往的情況中這種現(xiàn)象很普遍，維修成本居高不下;而光纖通信技術(shù)可以很好的解決這一問(wèn)題。
普通光纖的直徑在三毫米到九毫米之間，屬于單模光纖，多模光纖的最大直徑也在五十毫米單位以下;光纖通信技術(shù)的良好延展性和融合性，使它在短時(shí)間內(nèi)就成為了重要的現(xiàn)代化通信手段之一，并且在電力系統(tǒng)的應(yīng)用方面發(fā)揮著重要作用。從光學(xué)通信的技術(shù)上講，光纖通信技術(shù)之所以收到青睞，主要是因?yàn)樽陨淼膬?yōu)勢(shì)決定的，其中包括：良好的抗干擾性、大容量長(zhǎng)距離傳輸、體積小質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)和環(huán)保低消耗等等。
在電力系統(tǒng)中，可以通過(guò)上下級(jí)來(lái)劃分，用于體現(xiàn)出不同的控制權(quán)限。一般來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)規(guī)模的大小決定了其在電網(wǎng)系統(tǒng)中的地位，特別大的主站層可以劃分為中心主站和區(qū)域站兩層，主站層和子站層之間的通信要求可靠性和安全性，所以一般都會(huì)采用光纖通信技術(shù)。
(一)電力系統(tǒng)自動(dòng)化通信的特點(diǎn)分析。
電網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化是近年來(lái)我國(guó)重點(diǎn)實(shí)施的項(xiàng)目，光纖通信之所以能夠成為電網(wǎng)通信的基礎(chǔ)性設(shè)施之一，主要是符合在監(jiān)控、檢測(cè)、隔離等方面的特點(diǎn)。在進(jìn)行通信設(shè)施建設(shè)的同時(shí)，首先要考慮的是電網(wǎng)建設(shè)所面臨的現(xiàn)狀。國(guó)家電網(wǎng)覆蓋了我國(guó)大部分人口聚居地，電站呈點(diǎn)狀分布，所面臨的自然環(huán)境和地理環(huán)境多種多樣。
我國(guó)電網(wǎng)的特點(diǎn)是采集點(diǎn)多，但是規(guī)模較小，可產(chǎn)生的有效數(shù)據(jù)也很少，所以不可能架設(shè)專門的設(shè)備建立起通訊機(jī)房，同時(shí)要耗費(fèi)人力物力進(jìn)行職守;在這種情況下，電力系統(tǒng)自動(dòng)化的建設(shè)就顯得尤為重要，而電力系統(tǒng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，對(duì)通信模塊的要求有十分迫切。
環(huán)境的復(fù)雜性意味著通信模塊必須承受惡劣的天氣條件和自然條件，并要配合電力系統(tǒng)自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)，這就對(duì)其在功能和組成上提出了更高的要求，如：防雷擊、防腐蝕等。以往的通信模塊中所普遍采用的雙絞線、電力載波等通信模塊非常容易收到破壞和干擾，而且在地理的故障解決方面缺乏有效解決方案。
(二)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)
電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)施的基礎(chǔ)是快速可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，這已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)。光纖通信技術(shù)結(jié)合快速以太網(wǎng)的拓?fù)淠Ｊ剑孟冗M(jìn)的虛擬總線控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)龐大的電網(wǎng)系統(tǒng)終端信息收集，同時(shí)進(jìn)行快速遍歷和檢測(cè)。
從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，虛擬總線的控制平臺(tái)主要是通過(guò)對(duì)直接下一層節(jié)點(diǎn)發(fā)布指令，為了盡量減少時(shí)間延遲，配合光纖通信網(wǎng)絡(luò)和智能技術(shù)，在較高權(quán)限的設(shè)定下，可以直接進(jìn)行控制。但在實(shí)際操作中并不提倡這樣做，原因是越級(jí)管理可能造成系統(tǒng)指令的重復(fù)發(fā)送，不利已外部通訊設(shè)備的維護(hù)。可以建立起有效的預(yù)警機(jī)制，如報(bào)警裝置，強(qiáng)制提醒裝置等等。在組網(wǎng)的過(guò)程當(dāng)中，要充分考慮到自動(dòng)化設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)較多這一問(wèn)題，對(duì)于同一級(jí)別的采取指令分級(jí)分批發(fā)送，通過(guò)建立數(shù)據(jù)模型在短時(shí)間內(nèi)篩選出特許機(jī)制，以應(yīng)對(duì)多變的外部電力環(huán)境。
此外，值得一提的是防雷擊保護(hù)措施。伴隨著電力自動(dòng)化系統(tǒng)工作的通信模塊位于戶外，雖然光纖通信線路具有很好的保護(hù)層，但受到較大外力強(qiáng)壓的時(shí)候依然存在斷網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。
二、配電網(wǎng)通信平臺(tái)上的應(yīng)用
“十二五”期間，我國(guó)提出了“智能電網(wǎng)”的建設(shè)規(guī)劃，國(guó)家電網(wǎng)公司表示將全面加強(qiáng)對(duì)“智能電網(wǎng)”的建設(shè)和推進(jìn)工作，以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化的目的。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)等可以構(gòu)建完整的電力自動(dòng)化系統(tǒng)，而在整個(gè)配電網(wǎng)中，通信平臺(tái)是至關(guān)重要的。
但是，配電網(wǎng)的通訊方式與變電站的通訊方式截然不同的兩種情況。就結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，要根據(jù)實(shí)際的工作環(huán)境進(jìn)行劃分，導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，組點(diǎn)分散，通信點(diǎn)多等特征。在以往的工作中，配電網(wǎng)的通訊設(shè)施大多采用電纜施工，但效果并不理想。至今為止，電纜傳輸信號(hào)差的缺陷仍然無(wú)法解決;在無(wú)線通信技術(shù)方面，雖然可以解決地理環(huán)境的限制問(wèn)題，但是依然收到信號(hào)差的問(wèn)題，同時(shí)無(wú)線通訊的費(fèi)用要高出很多。 結(jié)合兩種情況，光纖通信技術(shù)可以完美的解決二者的缺陷，因此是配電網(wǎng)通信平臺(tái)的不二選擇。
(一)配電網(wǎng)中光纖通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分析
光纜的鋪設(shè)與配電網(wǎng)中電力電纜的鋪設(shè)實(shí)現(xiàn)一致。一方面，可以減少重復(fù)施工帶來(lái)的額外支出，另一方面，可以確保兩者之間配合的緊密性，也便于后期的維護(hù)與管理。但是，光纖的局部構(gòu)建與通信拓?fù)溆嘘P(guān)，并非是單純的地理關(guān)系。
目前來(lái)看，常用的通信架構(gòu)主要有兩種。
第一，采用P2P(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。兩個(gè)同等功率的變電站對(duì)一片區(qū)域?qū)嵭须娏斔停⑿苇h(huán)狀結(jié)構(gòu)，性能比較穩(wěn)定。這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電力和網(wǎng)絡(luò)部分的保護(hù)，除非環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)兩個(gè)電站全部失去功能，才會(huì)導(dǎo)致中間環(huán)節(jié)的節(jié)點(diǎn)失去通信功能。但是這種情況發(fā)生的概率較小。
第二，采取單電源樹(shù)形架構(gòu)。對(duì)于用電規(guī)模較小的區(qū)域，可以采用這種方式，也可以更好的發(fā)揮光纖通信長(zhǎng)距離的優(yōu)勢(shì)，在配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)通信部分使用的較為頻繁。
(二)配電網(wǎng)中光纖通訊的優(yōu)勢(shì)
配電網(wǎng)的服務(wù)對(duì)象很多，除了優(yōu)質(zhì)用電區(qū)的城市、工業(yè)區(qū)之外，還有包含廣大的農(nóng)村地區(qū)，涉及到高中低三個(gè)配電級(jí)別，任務(wù)非常繁重。除了要做到安全、穩(wěn)定之外，更重要的是實(shí)現(xiàn)實(shí)施監(jiān)控和對(duì)故障的判斷功能。
光纖產(chǎn)品的種類很多，性能各不相同，在實(shí)際的電力系統(tǒng)中所使用的光纖主要有兩種：(1)架空地線光纖。這種光纖產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上增加了隔熱層，材料是熱塑膠，可以發(fā)揮最大的保護(hù)作用，所采用的激光焊接技術(shù)延長(zhǎng)不銹鋼管道實(shí)現(xiàn)延伸，距離超過(guò)一萬(wàn)米，而且可以有效的防止雷擊破壞;(2)全介質(zhì)自承式光纜。這種光纜的質(zhì)量很輕，不僅具備很好的防雷擊性，而且具有很好的抗電磁干擾性。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度出發(fā)，配電網(wǎng)的通訊模塊必須滿足故障率低于電力系統(tǒng)的需求，否則視為本末倒置，會(huì)額外加重電力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。鑒于電力電纜的鋪設(shè)與通信線纜的鋪設(shè)在施工方面的平等性，選取優(yōu)質(zhì)高效的通訊材料和技術(shù)也就成了關(guān)鍵。光纖通信的基本物質(zhì)是光纖、光源和光檢測(cè)器，無(wú)論是從光纜的結(jié)構(gòu)還是特性上來(lái)說(shuō)，都具有極高的穩(wěn)定性，外界潮濕、腐蝕、雷擊等行為對(duì)其影響很小，因此具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。
三、結(jié)束語(yǔ)
目前我國(guó)正處于“十二五”發(fā)展的攻堅(jiān)階段，電力系統(tǒng)的完善和進(jìn)步，將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)。工信部所發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，“十二五”期間我國(guó)光纖基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)模將達(dá)到5000億元。光纖材料技術(shù)和光纖通信技術(shù)的應(yīng)用范圍將隨著時(shí)間發(fā)展越發(fā)拓寬，作為電力系統(tǒng)中重要的一部分，光纖通訊設(shè)備及技術(shù)運(yùn)用仍然在不斷的發(fā)展，相信隨著科技的進(jìn)步和新材料的研究，光纖產(chǎn)品會(huì)逐漸呈現(xiàn)出多元化的特征，在電力系統(tǒng)中也會(huì)發(fā)揮更重要的作用。
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