光纤通信技术在电力系统中的运用(共3809字)

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摘要近年来,光纤通信技术在电力系统中的应用逐步深入,不仅提升了电力系统的处理速度,还提高了系统的传输承载能力,并助推电力系统逐步朝着超长距离传输、超大容量与超高速趋势发展。文章结合光纤通信技术应用优势,就其在电力系统中的应用加以探讨,以供参考和借鉴。

关键词光纤通信技术;电力系统;应用

1光纤通信技术及特点

光纤通信技术,即光导纤维通信技术之简称,是指以光纤为传输媒介、以光波为信息载体实现信息传递的通信形式。其具有如下特点:1)通信成本低。大规模的推广和应用不可避免地需要考虑成本问题,光纤通信技术亦然,如何以最低成本获取最大利益,乃光纤通信技术应用之首要目标。就当前传输材料而言,石英材料在传输领域损耗最低,若可突破非石英材质应用壁垒,将进一步降低光纤通信技术的损耗。相较其他通信技术,光纤通信技术不仅性能大幅提升,而且通信运营成本十分低廉。2)抗磁干扰强。作为光纤通信技术的主要使用材料,石英具有较强的抗腐蚀、绝缘性能。此外,石英材料超强的抗电磁干扰能力,保障了通信数据流的稳定性,极大地提升了光纤通信技术在强电环境下的应用效果。3)所需空间小。光纤传输芯极细,且为多芯传输,因而光缆直径小,极大地节约了空间,增强了其在特殊环境的应用。4)通讯容量大。光纤通信较微波通讯容量高出数十倍,与电缆铜线相比,光纤带宽要大得多,其与密集波技术的融合应用,有助于充分发挥带宽优势。5)保密性能佳。电磁波传播极易引发信息泄露,但光纤通信可有效避免此类问题,光信号泄露不会引发信息丢失,极大地确保了通信过程的安全性、可靠性。

2光纤通信技术在电力系统中的应用优势

光纤通信技术的良好性能与特点,赋予其在电力系统中独特的应用优势,具体体现如下。

2.1有助于满足各类复杂系统需求

由于电力系统通信过程复杂,若运用传统通信方法势必会降低电网的输出效率,但光纤通信可满足不同接口需求,因而无需转化接口方式,实现了中断线输导与通信网络拓展性能的提升。此外,电力系统对于实时性要求较高,而光纤通信技术可以保障系统数据的实时传输,提升了电力通信效率。

2.2有利于增加系统灵活性与可靠性

随着信息时代的到来,电力通信网络所面临的挑战日趋严峻,所需承担的使命越来越多,而光纤通信技术的应用有助于电力系统通信灵活性的提升,光纤通信强大的抗磁干扰性能,有助于减小外部环境对电力系统的干扰,有效控制电力通信安全事故的发生,提升电力通信网络的安全性、可靠性。

2.3有益于减少电力系统传输损耗

较其他传导介质而言,光纤数据传输过程损耗更低,有助于最大限度地保障数据完整性,促进其在长跨距传输中的应用。随着电力系统的发展,电力通信所覆盖范围不断扩大,而光纤通信技术的应用不仅可以降低信息传输中的数据损耗,还有利于充分发挥光纤长距离传输优势,减少中继站建设,降低电力系统通信与运行成本。

3光纤通信技术在电力系统中的具体应用

与邮电公用网络相比,电力系统通信对于可靠性、业务容量要求更高,因此,还需紧密结合电力通信特点与系统特征,促进光纤通信技术在电力系统中的有效应用,主要包括如下方面。

3.1架空地线复合光缆

架空地线复合光缆包括三层,从外到内依次为铝线、钢芯、光纤。依循光缆结构的差异性可将其分为三类,即层绞式光缆、骨架式光缆、中心束管式光缆。在电力系统中应用此类光缆,有助于提升系统导电性能、机械强度,提升使用过程的安全性,具有较高的抗外力破坏性能。当前,此类光缆在多应用于110kV线路之中,可实现电力输电线路、复合光缆同步建设。由于光缆短路电流输出采用铝合金、纯铝丝保护材料,因而设计时还需考虑系统的负荷量,具体应用过程中,应对该电缆采取有效的保护措施,利用双层保护套等方式,避免紫外线的危害。更换地线时,应保障其原有性能,确保更换后系统的安全、稳定运行。

3.2光复用技术

该技术极大地促进了光纤通信技术的应用与发展,其主要包括3种:1)波分复用技术。是指在一根光纤上同时传播多种波长的光载波,以提升光纤传播能力,利用波长方向差异实现单根光纤的双向传送,提升其在电力通信应用中的灵活性。2)频分复用系统。该系统中,相邻峰值波长间隔不超过1nm,光载波之间的间隔较密,因而可运用于大容量、高速电力通信系统、分配式电力网络系统之中,传统合波器、分波器频分复用系统器件无法对光载波加以区分,因而可采用高分辨率可调谐光滤波器等技术。3)光码分复用技术。该技术可直接实现光编码与解码,提升光信道的复用及信号交换性能,提升网络容量,解决抗干扰与抗多径衰落等系列问题,增强电力通信的安全性、保密性。

3.3金属自撑架空光缆

此类光缆结构复杂,多借助于高模量塑料管套,引入防水物,再将光纤套入其中,光缆中心还需进行加强处理,四周需涂抹聚乙烯,以增强套管的防水性、耐热性,管套中涂抹油膏以保护光纤结构,增强对余长的控制,提升光缆抗拉性能。此外,此类光缆外管套光滑异常,有助于减少安装摩擦,避免紫外线的危害。具体在电力系统应用中,还需防水化合物的加入,以增强光纤防水性能。

3.4非金属自撑架空光缆

此类光缆抗拉性能强,最大距离长达1km,主要采用芳纶纤维构成,该材料质轻、强度大、防弹力强,其采用松套层绞方式加以套装,因而具有较强的抗电腐蚀能力。此类光缆多用于200kV及以上高压输电线路,施工与维护中无需停电即可操作,过程简便,但也存在部分缺点,如干带电荷容易引发放电,一旦光缆落灰,将导致电场均匀性降低,继而引发漏电现象。此外,一旦线路放电,会导致光缆表层遭受灼伤,破坏光缆线路。

3.5电力调度自动化

光纤通信技术还可用于电力系统自动化调度,其提供支持电网正常运行的多重结构,例如,该技术可使发电厂与其它下级调度中心有效通信,确保各操作间的融合性以及自动化控制操作的便捷性。鉴于光纤通信技术隶属于高度统一的集中自动化控制方法,因而可对电气系统运行状态加以实时监控。在该技术支持下,电气系统反应速度可保持在0.01~0.05s之内,实现系统运行的同步监控。此外,光纤通信技术的应用有助于电力系统自动监控的优化,一方面,其能够确保监控系统及时针对系统运行问题作出预警,另一方面,其可对监控视角加以优化,确保监控过程无死角。与此同时,光纤通信可为电力系统科学管理模式提供精准的信息,如以全微机化控制模式为基础的电磁装置设备就是极具代表性的例子。

3.6光联网系统

光联网系统在电力系统中也有广泛应用,由于其增加了网络范围与节点数量,因而赋予光网络超大容量,强化了网络透明性,实现了与多个电力系统及信号的有效连接,提升了网络灵活性,促进了电力通信效率与性能提升。一旦电力系统出现故障,光联网可迅速恢复网络,最大限度地降低故障危害,减少建网、运行与维护成本。此外,基于光纤通信的光放大、光交换技术促进了光放大器的研发,为全光网络、光弧子通信提供了技术支持,可有效解决电子交换容量问题,提升透明度与速率,节约电力建网与网络升级的成本。

4结论

一言以蔽之,光纤通信技术强大的应用优势促进了其在电力系统带宽、电力生产、电力通信中的深入应用,有助于保障电力系统运行的安全性、稳定性、可靠性。当然,当前光纤通信技术的应用仍存在诸多难点,还需进一步加强研究,以促进其在电力行业中发挥更大的作用。

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作者:裴晨宇 单位:大同大学

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