淺析電力系統通信中光纖通信的發展前景

【摘要】本文介紹了光纖通信在電力系統中應用，并與其他傳統通信方式進行比較，探討了光纖通信在電力系統中的應用現狀和主要特點以及發展的必然性。光纖通信技術具有傳統電力系統通信技術不可比擬的優勢，被越來越廣泛的應用在電力系統的通信中。介紹了電力系統中光纖電氣信號通信過程，闡述了電力系統中光纖通信的優點，同時對光纖通信新技術在電力系統中的應用進行了展望。

【關鍵詞】光纖;通信;發展;內涵;特征

引言

隨著電力系統不斷擴大，超高壓輸電和大容量變電所不斷發展，電力網綜合自動化監測控制系統和通信系統的水平需求也不斷提升。當前，在電力系統中的通信技術主要有微波通信技術，導引線通信技術以及電力載波通信技術等，在上述電力系統的通信技術中，使用最多的是電力載波通信技術。然而電力系統中電力載波通信技術的抗干擾性及系統容量已經不能滿足當前電力系統的發展，同時隨著光纖技術的不斷提高，更重要的是光纖制作成本在不斷降低，這使得電力系統中光纖通信在得到了越來越廣泛的應用，正逐漸變成電力系統通信的主干技術。

1.光纖通信的內涵

1.1 自激光器和低損耗光纖問世以來，光纖通信系統以其技術、經濟上無可比擬的優越性而迅速崛起，并風靡全球。該系統是以光纖為傳輸介質，以光為載波信號傳遞信息的通信系統，整個系統由電端機、光端機、光纜和中繼器構成。光纖可分為單模光纖（SMF）、多模光纖（MMF）、長波長低射散光纖（LMF）、保偏光纖（PMF）及塑料光纖（POF）等很多種：常用的為單模和多模光纖，多模光纖就是傳輸多個光波模式，而單模光纖只傳輸一個光波模式。單模光纖比多模光纖傳輸距離長，目前一般地，光信號在多模光纖內可傳6km左右，在單模光纖內可傳30km。因此，單模光設備的價格要高于多模光設備。實用的光纖通常都是由多根光纖、加強芯、保護材料、固定材料等組合成光纜構成的傳輸線。

1.2 光纖MODEM可完成光信號與數字信號之間的相互轉換。光纖MODEM一般有一個以上的數據口用以傳遞同步或異步信號。通信速率可達到2Mbps或更高，配網常用的通信速率一般為同步N*64K或異步19200bps以下。故足以滿足配網通信的需要，光纖按照MODEM的連接;另外，還有一種光纖MODEM具有雙環自愈功能。這一功能使通信的可靠性大大增強。

1.3 A，B，C三點是通過自愈光MODEM實現的雙環網，若在D點發生故障，光路在A站和C站愈合（環回），使通信不受影響，同時向主站發出相應的告警及定位信號，使維修人員及時修復故障段光纜。

2.光纖中電力系統電氣信號的通信過程

光發射機，中繼器，光纖以及光接收機共同組成了光纖通信。光纖通信中電信號通過光發射機轉變為光信號，而電信號又通過光接收機轉變成電信號。利用電調制器實現了將信息向合適信道傳輸信號的轉化，通常情況下將信息轉變為數字信號。而通過光調制器實現將電調制器的信號向合適光纖信道傳輸光信號的轉化，通過中繼器實現放大信號的目的。光纖傳輸以后比較微弱的光信號利用光探測器將其轉變為電信號，利用電解調器放大光信號，從而實現了將原信號的輸出，如此，完成了光纖在電力系統通信中的信號一次傳輸。

3.電力系統中光纖通信的特征

相對于傳統的電力通信方式，光纖通信具有以下優點：

3.1 光纖通信具有非常大的通信容量。當前一般情況下，一對光纖能夠滿足幾百路甚至幾千路通過，一根光纜中可以包括幾十根光纖甚至幾百根的光纖。

3.2 由于光纖通常由硅或者玻璃制成，原料來源非常豐富，因此，無疑節約了金屬材料的使用。

3.3 在電力系統通信中，光纖通信具有非常好的保密性，不易受外界電磁的干擾，同時不怕雷擊，防腐蝕，不怕潮濕，敷設也非常方便。

3.4 由于光纖通信沒有感應性能，因此，對于電力系統通信中容易受到地電位升高影響，暫態過程影響和其他干擾的金屬線路之間，光纖通信技術無疑是最為理想的通信技術。

4.光纖通信的發展前景

目前光纖通信已經進入了第五代，其高速率和大容量的特點大大促進了社會的發展，隨著世界信息化程度的日新月異，對通信速率、通信距離、通信容量的要求也更加強烈。

4.1 光傳送網新技術

當前，和諸如傳輸40GE/100GE的網絡具有緊密關系的高速傳輸技術主要要看了40Gbit/s與100Gbit/s兩種技術，這兩種傳輸技術主要包括了編碼的調制技術，非線性抑制技術，色散的補償技術以及OSNR保證對策。長距離的支撐技術主要有新型調制編碼技術、多種增強型的前糾錯（FEC）技術、采用電均衡功能的接收機、喇曼放大技術、動態增益均衡和功率調整技術等。大容量體現在時分復用、頻（波）分復用、碼分復用和偏振復用等。為了實現大容量光纖通信，頻分復用技術，波分復用技術，偏振復用技術，時分復用技術以及碼分復用技術在未來電力系統光纖通信中的應用將會越來越廣泛。

4.2 光接入網新技術

基于當前電力系統通信中光纖通信接入技術在實現時存在的差距，光纖的接入技術主要包括了EPON技術（以太無源光網絡），GPON技術（基于ITU-TG984標準的新寬帶無源光網絡）基于星型結構以太網接入技術以及基于樹型拓撲的APON/BPON技術。這幾種PON技術的差異主要體現在分光比，傳輸距離，上下行速率，QoS及維護管理和業務支持能力等。一般，GPON的多業務支持能力優于EPON，但 EPON 實現起來相對簡單一些。基于星型拓撲接入技術是基于傳統以太網的接入技術，適合于光纖資源非常豐富或者單用戶帶寬需求非常大的地區（單纖只能連接單個用戶），應用范圍相對狹小，不是主流的光接入技術的發展方向。

4.3 光交換新技術

在光網絡中光交換是其典型屬性，同時也是光纖通信技術發展的關鍵性技術。當前，基于實現特征與交換顆粒進行光交換技術的劃分，可以分為OPS即光分組交換，OBS即光突發交換，OCS即光路/波長交換。OCS主要以波長為交換單位，業務交換顆粒最大，實現最簡單，但統計復用特性/帶寬利用率最差;OPS "主要以分組為交換單位，業務交換顆粒最小，實現非常復雜，但統計復用特性/帶寬利用率最好;OBS主要結合OCS和OPS的特點，業務交換顆粒中等（突發分組），實現難度中等，統計復用特性/帶寬利用率也是中等。基于光路/波長光交換技術與光分組交換技術的光突發交換技術，相對來說較為容易實現，同時，寬帶利用率和復用特性能較好，因為光突發分組交換技術從實現，寬帶利用率等方面綜合考慮，其性能最高，因此，在未來電力系統通信中光纖通信的應用中，光突發分組交換會處于主導位置。

5.結語

光纖通信作為一種新型的的通信方式， 它只是剛走出實驗室開始進入現場的實用的初期階段，無論是光纖本身，還是元器件或是整個光纖通信系統，目前都還存在一些間題，有待于繼續努力研究解決。然而通過近年來光纖通信在電力系統通信中的應用現實，在電力系統中光纖技術的應用前景非常好。隨著光纖技術的日益發展，光纖技術一定會電力系統提供更大的支持，從而促進電力系統綜合自動化技術的發展。

參考文獻

[1]陳清美.光纖通信的發展及其在電力系統中的應用[J].電力系統自動化，1985（01）.

[2]邱培曦.電力系統中的光纖通信[J].電力系統自動化，1990（06）.