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摘要近年來,光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用逐步深入,不僅提升了電力系統(tǒng)的處理速度,還提高了系統(tǒng)的傳輸承載能力,并助推電力系統(tǒng)逐步朝著超長距離傳輸、超大容量與超高速趨勢發(fā)展。文章結(jié)合光纖通信技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢,就其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用加以探討,以供參考和借鑒。
關(guān)鍵詞光纖通信技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用
1光纖通信技術(shù)及特點
光纖通信技術(shù),即光導(dǎo)纖維通信技術(shù)之簡稱,是指以光纖為傳輸媒介、以光波為信息載體實現(xiàn)信息傳遞的通信形式。其具有如下特點:1)通信成本低。大規(guī)模的推廣和應(yīng)用不可避免地需要考慮成本問題,光纖通信技術(shù)亦然,如何以最低成本獲取最大利益,乃光纖通信技術(shù)應(yīng)用之首要目標(biāo)。就當(dāng)前傳輸材料而言,石英材料在傳輸領(lǐng)域損耗最低,若可突破非石英材質(zhì)應(yīng)用壁壘,將進(jìn)一步降低光纖通信技術(shù)的損耗。相較其他通信技術(shù),光纖通信技術(shù)不僅性能大幅提升,而且通信運(yùn)營成本十分低廉。2)抗磁干擾強(qiáng)。作為光纖通信技術(shù)的主要使用材料,石英具有較強(qiáng)的抗腐蝕、絕緣性能。此外,石英材料超強(qiáng)的抗電磁干擾能力,保障了通信數(shù)據(jù)流的穩(wěn)定性,極大地提升了光纖通信技術(shù)在強(qiáng)電環(huán)境下的應(yīng)用效果。3)所需空間小。光纖傳輸芯極細(xì),且為多芯傳輸,因而光纜直徑小,極大地節(jié)約了空間,增強(qiáng)了其在特殊環(huán)境的應(yīng)用。4)通訊容量大。光纖通信較微波通訊容量高出數(shù)十倍,與電纜銅線相比,光纖帶寬要大得多,其與密集波技術(shù)的融合應(yīng)用,有助于充分發(fā)揮帶寬優(yōu)勢。5)保密性能佳。電磁波傳播極易引發(fā)信息泄露,但光纖通信可有效避免此類問題,光信號泄露不會引發(fā)信息丟失,極大地確保了通信過程的安全性、可靠性。
2光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢
光纖通信技術(shù)的良好性能與特點,賦予其在電力系統(tǒng)中獨特的應(yīng)用優(yōu)勢,具體體現(xiàn)如下。
2.1有助于滿足各類復(fù)雜系統(tǒng)需求
由于電力系統(tǒng)通信過程復(fù)雜,若運(yùn)用傳統(tǒng)通信方法勢必會降低電網(wǎng)的輸出效率,但光纖通信可滿足不同接口需求,因而無需轉(zhuǎn)化接口方式,實現(xiàn)了中斷線輸導(dǎo)與通信網(wǎng)絡(luò)拓展性能的提升。此外,電力系統(tǒng)對于實時性要求較高,而光纖通信技術(shù)可以保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時傳輸,提升了電力通信效率。
2.2有利于增加系統(tǒng)靈活性與可靠性
隨著信息時代的到來,電力通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的挑戰(zhàn)日趨嚴(yán)峻,所需承擔(dān)的使命越來越多,而光纖通信技術(shù)的應(yīng)用有助于電力系統(tǒng)通信靈活性的提升,光纖通信強(qiáng)大的抗磁干擾性能,有助于減小外部環(huán)境對電力系統(tǒng)的干擾,有效控制電力通信安全事故的發(fā)生,提升電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性。
2.3有益于減少電力系統(tǒng)傳輸損耗
較其他傳導(dǎo)介質(zhì)而言,光纖數(shù)據(jù)傳輸過程損耗更低,有助于最大限度地保障數(shù)據(jù)完整性,促進(jìn)其在長跨距傳輸中的應(yīng)用。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,電力通信所覆蓋范圍不斷擴(kuò)大,而光纖通信技術(shù)的應(yīng)用不僅可以降低信息傳輸中的數(shù)據(jù)損耗,還有利于充分發(fā)揮光纖長距離傳輸優(yōu)勢,減少中繼站建設(shè),降低電力系統(tǒng)通信與運(yùn)行成本。
3光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用
與郵電公用網(wǎng)絡(luò)相比,電力系統(tǒng)通信對于可靠性、業(yè)務(wù)容量要求更高,因此,還需緊密結(jié)合電力通信特點與系統(tǒng)特征,促進(jìn)光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用,主要包括如下方面。
3.1架空地線復(fù)合光纜
架空地線復(fù)合光纜包括三層,從外到內(nèi)依次為鋁線、鋼芯、光纖。依循光纜結(jié)構(gòu)的差異性可將其分為三類,即層絞式光纜、骨架式光纜、中心束管式光纜。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用此類光纜,有助于提升系統(tǒng)導(dǎo)電性能、機(jī)械強(qiáng)度,提升使用過程的安全性,具有較高的抗外力破壞性能。當(dāng)前,此類光纜在多應(yīng)用于110kV線路之中,可實現(xiàn)電力輸電線路、復(fù)合光纜同步建設(shè)。由于光纜短路電流輸出采用鋁合金、純鋁絲保護(hù)材料,因而設(shè)計時還需考慮系統(tǒng)的負(fù)荷量,具體應(yīng)用過程中,應(yīng)對該電纜采取有效的保護(hù)措施,利用雙層保護(hù)套等方式,避免紫外線的危害。更換地線時,應(yīng)保障其原有性能,確保更換后系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2光復(fù)用技術(shù)
該技術(shù)極大地促進(jìn)了光纖通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,其主要包括3種:1)波分復(fù)用技術(shù)。是指在一根光纖上同時傳播多種波長的光載波,以提升光纖傳播能力,利用波長方向差異實現(xiàn)單根光纖的雙向傳送,提升其在電力通信應(yīng)用中的靈活性。2)頻分復(fù)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)中,相鄰峰值波長間隔不超過1nm,光載波之間的間隔較密,因而可運(yùn)用于大容量、高速電力通信系統(tǒng)、分配式電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中,傳統(tǒng)合波器、分波器頻分復(fù)用系統(tǒng)器件無法對光載波加以區(qū)分,因而可采用高分辨率可調(diào)諧光濾波器等技術(shù)。3)光碼分復(fù)用技術(shù)。該技術(shù)可直接實現(xiàn)光編碼與解碼,提升光信道的復(fù)用及信號交換性能,提升網(wǎng)絡(luò)容量,解決抗干擾與抗多徑衰落等系列問題,增強(qiáng)電力通信的安全性、保密性。
3.3金屬自撐架空光纜
此類光纜結(jié)構(gòu)復(fù)雜,多借助于高模量塑料管套,引入防水物,再將光纖套入其中,光纜中心還需進(jìn)行加強(qiáng)處理,四周需涂抹聚乙烯,以增強(qiáng)套管的防水性、耐熱性,管套中涂抹油膏以保護(hù)光纖結(jié)構(gòu),增強(qiáng)對余長的控制,提升光纜抗拉性能。此外,此類光纜外管套光滑異常,有助于減少安裝摩擦,避免紫外線的危害。具體在電力系統(tǒng)應(yīng)用中,還需防水化合物的加入,以增強(qiáng)光纖防水性能。
3.4非金屬自撐架空光纜
此類光纜抗拉性能強(qiáng),最大距離長達(dá)1km,主要采用芳綸纖維構(gòu)成,該材料質(zhì)輕、強(qiáng)度大、防彈力強(qiáng),其采用松套層絞方式加以套裝,因而具有較強(qiáng)的抗電腐蝕能力。此類光纜多用于200kV及以上高壓輸電線路,施工與維護(hù)中無需停電即可操作,過程簡便,但也存在部分缺點,如干帶電荷容易引發(fā)放電,一旦光纜落灰,將導(dǎo)致電場均勻性降低,繼而引發(fā)漏電現(xiàn)象。此外,一旦線路放電,會導(dǎo)致光纜表層遭受灼傷,破壞光纜線路。
3.5電力調(diào)度自動化
光纖通信技術(shù)還可用于電力系統(tǒng)自動化調(diào)度,其提供支持電網(wǎng)正常運(yùn)行的多重結(jié)構(gòu),例如,該技術(shù)可使發(fā)電廠與其它下級調(diào)度中心有效通信,確保各操作間的融合性以及自動化控制操作的便捷性。鑒于光纖通信技術(shù)隸屬于高度統(tǒng)一的集中自動化控制方法,因而可對電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)加以實時監(jiān)控。在該技術(shù)支持下,電氣系統(tǒng)反應(yīng)速度可保持在0.01~0.05s之內(nèi),實現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的同步監(jiān)控。此外,光纖通信技術(shù)的應(yīng)用有助于電力系統(tǒng)自動監(jiān)控的優(yōu)化,一方面,其能夠確保監(jiān)控系統(tǒng)及時針對系統(tǒng)運(yùn)行問題作出預(yù)警,另一方面,其可對監(jiān)控視角加以優(yōu)化,確保監(jiān)控過程無死角。與此同時,光纖通信可為電力系統(tǒng)科學(xué)管理模式提供精準(zhǔn)的信息,如以全微機(jī)化控制模式為基礎(chǔ)的電磁裝置設(shè)備就是極具代表性的例子。
3.6光聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
光聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用,由于其增加了網(wǎng)絡(luò)范圍與節(jié)點數(shù)量,因而賦予光網(wǎng)絡(luò)超大容量,強(qiáng)化了網(wǎng)絡(luò)透明性,實現(xiàn)了與多個電力系統(tǒng)及信號的有效連接,提升了網(wǎng)絡(luò)靈活性,促進(jìn)了電力通信效率與性能提升。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障,光聯(lián)網(wǎng)可迅速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò),最大限度地降低故障危害,減少建網(wǎng)、運(yùn)行與維護(hù)成本。此外,基于光纖通信的光放大、光交換技術(shù)促進(jìn)了光放大器的研發(fā),為全光網(wǎng)絡(luò)、光弧子通信提供了技術(shù)支持,可有效解決電子交換容量問題,提升透明度與速率,節(jié)約電力建網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)升級的成本。
4結(jié)論
一言以蔽之,光纖通信技術(shù)強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢促進(jìn)了其在電力系統(tǒng)帶寬、電力生產(chǎn)、電力通信中的深入應(yīng)用,有助于保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。當(dāng)然,當(dāng)前光纖通信技術(shù)的應(yīng)用仍存在諸多難點,還需進(jìn)一步加強(qiáng)研究,以促進(jìn)其在電力行業(yè)中發(fā)揮更大的作用。
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作者:裴晨宇 單位:大同大學(xué)