光纖通信技術在配網自動化中的應用

曹華卿

（山西思極科技有限公司，山西 太原 030032）

在配網通信網絡中，點多、覆蓋面廣、分散是其主要特征，工作人員在選擇區域配網的具體通訊情況時，必須充分考慮實際情況，以確保正確的決策。傳統的電纜線路已經無法滿足現代社會發展的要求，為了保證人們生產生活的正常進行，需要對其改造升級。由于城市建筑物的阻礙、高負荷和復雜的雜散電波等多種因素的影響，無線通信在應用過程中面臨著相當大的挑戰。為了滿足當前的需求，就要采取先進的通信手段來提高供電質量和運行效率。在配電網通信技術中，光纖通信技術以其高效的通信容量、卓越的安全性、快速的傳播速度和遠距離的傳輸能力而備受青睞。

1 光纖通信的特點

光纖通信技術運用光作為載波，以光纖為傳輸媒介，實現信息的傳輸。它具有頻帶寬，容量大，保密性好等特點，已廣泛應用于國民經濟和國防建設中。在光纖的構成中，主要包括如下結構和作用：①纖芯、包層和涂層是不可或缺的元素。它們分別由不同材料制成。內芯較細，為10～100 μm；②中間層，即被稱為包層的區域；③涂層則為保護層，主要起保護和絕緣的功能。在信號傳遞的過程中，纖芯扮演著不可或缺的角色；④包層和纖芯的折射率呈現出明顯的差異，表明它們在光學性能方面存在顯著的差異；光纖的保護可以得到更好地提升，只需施加涂層技術即可。

隨著光纖通信技術的廣泛應用，不難發現，相較于傳統的信息通信技術，先進的光纖通信技術具備著極為顯著的優越性。

（1）具備出色的抗電磁干擾能力。電磁波本身存在一定程度的能量損耗和頻率衰減等問題，這一特點導致信號傳輸效率降低，進而影響了人們日常工作與生活質量。當信號在傳播過程中受到電磁干擾時，通信技術的傳輸效果將受到嚴重的削弱。相較于傳統通信技術，光纖通信技術展現出了更為卓越的電磁干擾抵御能力。所以，通過將石英與光纖混合使用可以有效提升光纖通信技術的抗電磁干擾性能。在光纖制造中，石英具有相對較高的抗損性和絕緣性能，是一種不可或缺的材料。在石英材質的影響下，光纖通信技術的電磁干擾抵抗能力得到了顯著的提升。由于光纖通信系統內部沒有任何電氣線路連接，因此不會受到電磁場以及其他電磁干擾。光纖具有傳輸容量大、抗干擾能力強等優點。因為光纖通信技術的廣泛應用，電力系統的供電穩定性得到了保障，從而滿足了用戶對于電力供應的需求。我國積極推廣光纖通信技術，充分利用其強大的抗電磁干擾能力，從而極大地拓展了光纖通信技術的應用范圍。

（2）傳輸容量大。光纖作為現代重要通訊工具，其自身具備著諸多優勢。目前，光纖通信技術已經成為現代信息技術領域應用較為廣泛的一項關鍵技術。為滿足人們對信息傳輸效率和質量的需求，光纖通信技術被廣泛應用，以確保信息傳輸的高效性和準確性。光纖具有較高的損耗性能，能夠有效減少線路鋪設成本，光纖通信技術的廣泛應用，極大地擴展了信號頻帶得到，同時負載范圍也得到了顯著的擴大。光纖通信技術賦予了網絡架設多個中繼站的能力，從而提高了信號傳遞的靈活性。光纖通信技術在信號傳輸中扮演著至關重要的角色，它的重要性不言而喻，必須更加重視光纖通信技術的研究和應用，以確保其在未來的發展中發揮更大的作用。

（3）安全性強。在信息傳遞的過程中，必須加強信息數據的安全性，以確保信息不會被遺漏或泄漏。光纖具有非常好的抗電磁干擾性能，同時還能保證較高的傳輸速率。光纖通信技術已然呈現于公眾視野之中，可以對電磁波和電磁輻射等干擾因素起到屏蔽的效果，被廣泛地應用在各種領域當中。光纖通信技術比傳統的通信技術有著更好的安全性，有助于保證安全傳遞數據信息。光纖通信技術能夠通過薄層將光信號吸收，避免受到外界其他信號的干擾，確保光信號能夠準確持續地傳播。此外，光纖通信技術還具有較好的保密性能，可以避免外界對自身信息造成影響。由于光纖通信有著較高的安全性，所以很多非法監聽行為得到了阻止。電力企業通過在配網系統中應用該技術能夠實現信息傳輸保密性和完整性的顯著改善，從而保障信息傳輸的安全性。

（4）損耗少。目前使用的光器件主要是石英光纖。在電力傳輸領域，光纖通信技術以其低損耗的特性而備受青睞。因為石英材料本身就具有較好的光學特性和機械性能，所以其作為光纜原材料可以有效提高光纖損耗水平。在電力工業發展過程中，需要考慮到光纖損耗對其影響，而石英光纖損耗率一般小于20 dB/km。相較于石英光纖損耗率，其他材質的電纜普遍表現出更高的損耗速率。通過使用光纜線路來進行電力傳輸是目前最常用的方式。

（5）所需材料充足。在現代社會中，信息傳輸主要依靠光纜和光纖來完成。相對于傳統通信技術而言，光纖通信技術具備材料豐富、成本低廉等應用優勢。石英，作為光纖通信技術的主要材料，在我國得到了充分的應用，這不僅有助于降低通信成本，還可以將同通信效果的穩定性提高。

2 光纖通信技術的應用

2.1 無保護組網的規劃

在配網自動化系統中，若存在一座110 kV變電站和五個10 kV開閉站，則應采用鏈型網絡部署模式。在每個主干網上安裝一個子站，用于對各分場的開關量信號進行集中監測和控制。OLT設備是變電站內的一項重要設備，其主要負責的是監控終端數據的收集整理，并且將整理結果傳輸到總站。

ONU設備主要借助無源分光器和主干線光纖連接，同時其作為獨立的設備設置于開閉站中，如果某個設備發生故障，那么其他設備可以依然正常運轉，避免相互影響。為了實現變電站和開閉站之間的通信溝通，可以采用48芯ADSS光纜或非金屬阻燃管道光纜，而網絡多級分路處理則需要使用非均勻分光器。然而，單鏈網絡組成的主干光纖難以有效實現網絡保護。

2.2 全線路保護組網規劃

工作人員可以以配電自動化系統為基礎做好星型主網的開閉位置的合理布設。根據配電自動化系統實施情況，對不同類型的配變進行相應改造后，實現配網自動化。在建設配電網自動化通信系統中，工作人員可以采用和鏈型結構相一致的方法合理配置變電站的OLT設備。該方法可以實現對變電站內所有線路終端及配變終端等進行集中監控管理。通過采用雙PON口的方式，工作人員在OLT設備中接入ONU，將PON的作用充分發揮出來。

2.3 “手拉手”保護組網規劃

如果兩個變電站和五個開閉站中采用自動化系統，工作人員可以按照手拉手的模式進行主網保護，以確保通信線路的安全。采用該方案可以實現兩個變電站間信息共享和互操作，從而降低了繼電保護裝置配置難度。在實施具體的設置過程中，工作人員應合理地配置兩個變電站的OLT設備，借助ONU設備實時采集匯總所有終端數據信息，通過高效的通信實時檢測接口和主站運行情況。

2.4 架空地線復合光纜

在電力通信系統中，企業所用光纜多為鋁線、鋼芯、光纖等共同組成，常見三種類型的光纜為骨架式光纜、層絞式光纜和中心束管式光纜。三種光纜均有較好的力學性能和抗拉性。這種綜合光纜具有較高的機械強度、耐磨性和導電性，在電力系統中具有較好的應用效果，保證了電力系統的穩定運行。為擴大光纜的負載范圍和避免復合光纜材料構成上的缺陷，需采用雙層保護套隔離紫外線照射光纜，使光纜達到架空效果，使其性能最大化。

2.5 光復用技術的應用

在光復用技術中，波分復用、頻分復用和光時分復用是重要組成內容，其應用對實現光復用起著至關重要的作用。①WDM技術可實現同一條光纖路徑上的多個光載波發射，大大提高信號傳輸速率，并具有雙向信號傳輸特性。②可利用不同的光電頻率進行頻分多路復用以實現不同種類的信號的傳送，是一種有效的信號傳送方案。③利用光編碼多路復用技術，對信號進行編碼和解密，可以有效提高信號的傳輸速率，并保證傳輸過程的安全。

3 配網自動化中光纖通信技術的實踐應用

3.1 比較分析擴容與網絡規模

由于工業以太網具有成本低、可靠性高和易于實現等特點，因此非常適合用于電力自動化控制系統。該網絡架構具有高度的靈活性和簡潔性，對于網絡規劃的要求并不苛刻，適用于各種不同的網絡架構。為了將工業以太網進一步擴容，工作人員可以在其中加入光鏈路和新的交換設備，簡化了擴容工作。由于其傳輸距離遠超過EPON系統，因此其傳輸范圍也相應地擴大，帶寬需求比較大的情況下能滿足業務流量增長的要求。在控制組件環網以太網數量時，不應過度限制設備數量，以便于維護，建議控制以太網數量在50個以內。

在進行擴容操作時，EPON系統需要進行光路器的更換，以實現分路器的增加，從而提高了分路器光的方向。由于光器件的數量較多，如果只考慮單個元件的話，會導致成本過高，同時也不便后期維護和管理。因此，工作人員在設計EPON系統中要做好光功率余量和光纖資源的預留，保證后續能夠更好地完成擴容工作，從而提高系統的性能和可靠性。為了提高傳輸效率，在新增的節點上設置了有源器件，并且可以對每個子模塊進行獨立操作，這樣就能使整個網絡具有更強的靈活性和擴展性。為確保網絡擴容，建議在新增節點上引入OMU和分光器。對于有源器件來說，因為其具有很好的性能，已經廣泛運用到了各種場合之中。

3.2 對比分析業務安全接入情況

局域網是工業以太網操作的基礎，以太網本身不存在安全認證工作，通過借助局域網的認證功能有助于提高其使用的安全性。在具體應用中，系統通過802.1x協議對用戶的訪問進行限制。

在EPON中，各種機制被廣泛地應用于網絡、系統管理以及用戶體驗等各個方面。第一，在EPON系統中，每一個網絡節點發送的數據很難被其他網絡節點接收到，所以不能竊取上行鏈路信息。相反地，下行鏈路采用廣播模式，根據邏輯鏈路的識別，由ONU判斷是否接收。第二，針對加密數據處理，提出了三重加密計數法，OMU生成密鑰，并定期更新密鑰，保證了數據的安全可靠。第三，支持多種ONU身份驗證訪問，包括混合身份驗證，MAV身份驗證，LOID加密碼驗證，防止未經身份驗證的ONU進入系統。第四，為用戶提供身份驗證服務，幫助用戶識別所關聯的端口；該系統還可以對用戶的身份信息和密鑰進行協商，從而保證通信的安全性。第五，保護性能。DHCP在IP/MAC保護方面發揮著重要作用。該系統能夠支持用戶上報，還能夠有效監控認證工程，過濾掉系統中存在的危險因素，允許接入通過認證的源MAC和源IP，通過這種方式控制非法操作，避免違法分子的侵入。

4 發展趨勢

隨著科技的迅猛發展，我國的智能化技術水平不斷提升，并呈現出日益深入的趨勢。電力系統中應用了越來越多的技術，其中人工智能就是比較常見的一項。目前，電力系統已經逐漸走向了信息化和數字化。在未來，電網會進一步加大智能化技術的應用，電力行業也會逐漸朝著智能化方向發展。智能電網是未來電力行業發展的主要趨勢，有助于配網發展水平的提升，供電可靠性的優化。在智能電網不斷發展的同時，電力系統數據采集、傳輸、處理等方面會進一步加大數字化和自動化技術的應用，這就要求配網工作人員能夠不斷學習和掌握先進科學技術，從而有效解決傳統配網工作中所面臨的一系列難題，實現智能化管理。數字化時代下，自動化運行的局限性在于，一旦技術系統出現問題，就會對配網的運營和發展造成極其嚴重的負面影響。這是因為數字化、自動化技術的應用是建立在人工操作基礎之上的，如果沒有良好的技術支持和維護手段，那么很可能會導致一些事故發生。因此，研究人員應積極探索數字化和自動化技術，以提升其發展水平，從而為智能配網的穩定運行奠定堅實基礎。

5 結語

電力企業想要保證為用戶提供優質、可靠、穩定的電能，就要合理利用通信技術。光纖通信技術有著較高的安全性和傳輸穩定性，已經得到了廣泛的應用。通過對光纖通信技術進行合理利用，能夠實現電力系統的高效穩定運行。目前，積極采用光纖通信技術，加強電力系統的自動化調度，以提升電網的運行效能，已成為當務之急。