光纖通信技術在電力通信網建設中的運用分析

宋 燦

（國家電網有限公司客戶服務中心 信息運維中心，江蘇 南京 211161）

0 引 言

光纖通信技術作為高新技術，屬于信息化科學的研究范疇，主要使用光導纖維進行信號與數據的傳輸，從而實現終端的良好通信。盡管當下國家電網已建設了一套相對完善的電力通信機制，但仍無法滿足智能化技術背景下社會對產業發展提出的要求。基于此，本文將結合光纖通信技術的應用，開展電力通信網建設方法的研究，通過引進新技術，創新電力資源通信渠道，為實現電網大規模的高效運轉提供技術參考。

1 光纖通信技術在電力通信網中的應用方式與優點

光纖通信技術的抗干擾能力強，為電力通信網的規劃與建設提供了相對便利的條件，在其中的應用渠道具備多樣性的特點[1,2]。綜合我國電網運維現狀，進一步研究光纖通信技術的應用及顯著優勢。光纖通信技術在電力通信網中的應用主要有地線復合光纜和全介質自承式光纜兩種，以其為例說明光纖通信技術的應用優勢。地線復合光纜（Optical Power Grounded Waveguide，OPGW）在架空地線中光纖傳輸的基礎上，供應光纖通信單元，光纖單元受地損傷較小。全介質自承式光纜（All Dielectric Self Supporting，ADSS）纏繞光纖束在中心件上，并執行絕緣和防水等加固措施，形成組合光纖，具有傳輸色散低、支持惡劣環境以及傳輸耗能低等特點[3-5]。光纖通信技術在電力建設中所展示的優勢是極其顯著的，要保障電力通信的連貫性，下述將基于技術的應用開展電力通信網建設方法的深入研究。

2 基于光纖通信技術的電力通信網建設方法

2.1 電力通信網分布式發電行為約束

考慮到不同規模的配電站運行中，會由于兼容量超負荷現象而出現抬高節點電壓的問題，因此根據電力通信網的分布式結構特征，提出支持通信網信息交互的發電行為約束工作，以發電站往年壽命周期作為發電行為約束的目標，設計通信過程中電網通信的DG目標[6,7]。目標函數為：

式中，F為電網發電約束目標；Cg為通信信道可承受的最高信號容量；r為成環率；Cm為電力通信網的容量負荷值；n為主動約束行為次數。調整約束目標與傳輸信道的信號容量值，設計發電約束目標，并調整帶電變壓設備上一側可變的轉接頭，從而降低電力通信網絡中電力負荷值。

2.2 基于光纖通信技術的選取電網通信等級

電力通信網建設中，需考慮到電網母線電壓等級劃分受信息中繼站與通信總站點比值的影響[8,9]。此外由于交流通信網結構中傳輸電壓等級尚未有明確的劃分標準，因此在進行光導電力傳輸時，大多信號傳輸工作均按照信號攜帶電流與電壓值的大小進行劃分[10]。電力通信網的通信等級為：

式中，P為等級目標；c為交流電網建設的總成本；U為額定承受電壓；u為分布式電源電壓；x為電力通信容量；c1(·)為通信投資成本；c2(·)為電網運行中投入成本；c3(·)為停電成本。以通信信道電壓作為等級傳輸目標，根據電力信息傳輸的實際需要，當傳輸電壓范圍在220～400 V之間，將其劃分為高電壓傳輸等級，用于驅動小型用電設備，當低于220 V時，將其劃分為低壓傳輸等級，用于滿足不同類型用電設備的通信與供電需求。綜上所述，最終通信網的建設需要根據信號帶電能力決定。

2.3 二次電力通信網布局規劃

在光纖通信技術選取電網通信等級的基礎上，規劃二次電力通信網布局。設計二次電力通信網布局規劃流程如圖1所示。

由圖1可知，計算二次電力通信網布局規劃函數，在滿足二次專項規劃條件的情況下，求解二次規劃，建設二次電力通信網布局規劃矩陣。通過引入可靠性指標，修正二次電力通信網布局規劃矩陣，以此完成二次電力通信網布局規劃，實現電力通信網建設。

3 對比實驗

3.1 實驗準備

圖1 電網布局實施二次規劃流程

根據電力通信網的運行方式及基本需求，實驗環境設置如下。電力通信網運行環境系統為R4×128.10.156版本的Windows Server 2020，開發工具為20.48.12版本的Eclipse development tool，數據庫為Oracle Database，服務器為Tomcat 6.0.8，插件為3.5.1版本的TWaver。電力通信信號的傳輸速率為1 100～2 200 b/s，采樣頻率為50 kHz，載波為15 kHz，結合電力通信軟件隨機生成500個信號。

3.2 實驗結果分析

分別利用本文提出的基于光纖通信技術的電力通信網建設方法與傳統電力通信網建設方法，在上述實驗運行環境下構建電力通信網，實驗結果如表1所示。

表1 兩種電力通信網建設方法實驗結果對比

由表1可知，本文建設方法實現1～23 MW及23 MW以上的通信信道輸送容量，符合低配、中配以及高配電力通信網的建設標準，而傳統建設方法針對僅可實現15 MW的通信信道輸送容量，僅符合低配和中配電力通信網的建設標準。通過對比實驗證明，本文提出的基于光纖通信技術的電力通信網建設方法能夠滿足范圍更廣的電力通信網建設，具有更高的應用價值。

4 結 論

本文針對當前電力通信網在建設過程中存在的問題，開展對其運用分析研究，將光纖通信技術引入到建設方法設計中，提出應用范圍更廣的建設方法，并將該方法引用到實際電力企業中，可為其后續規模不斷擴大提供支撐。