电力系统通信光纤（共12篇）
电力系统通信光纤 篇1
随着社会的发展, 人们对于信息的需求不断增加, 对通信的速度、质量要求也不断提升。自从光纤通信技术诞生后, 光纤通信系统的应用已呈几何级数增长, 也已被广泛应用于社会生产、生活的各个领域。
1 光纤通信技术简介
光纤是光导纤维的简称, 光纤通信是以光波为载频, 以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。它将电信号调制到光载波上, 通过光纤传输后再解调成电信号。由于作为载波的光波频率比电波频率高得多, 作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多, 所以相对于电缆通信或微波通信, 光纤通信具有许多独特的优点:
1.1 通信容量大
从理论上讲, 一根光纤可以同时传输1000亿个话路。虽然目前的实际应用远远未达到如此高的传输容量, 但它与传统的双绞线、同轴电缆、微波等通信技术相比, 传输容量已经高出了不止千倍、万倍。
1.2 中继距离长
由于光纤具有极低的衰耗系数, 若配以适当的光收发设备, 可使其中继距离达数百公里以上, 这是传统的电缆、微波等根本无法比拟的。
1.3 保密性能好
光波在光纤中传输时, 只在光纤的芯区内进行, 基本上没有光“泄露”出去, 因此其保密性能极好。
1.4 适应能力强
光纤通信不怕外界强电磁场的干扰, 并且具有耐腐蚀性, 对气候环境的适应能力也极强。
1.5 便于施工维护。由于光纤体积小、重量轻, 所以光缆的铺设方式灵活方便, 既可直埋、管道铺设, 又可沉到水底或架空。
1.6 价格低廉。
制造光纤的最基本原料是二氧化硅, 即砂子。砂子在自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的, 因此光纤的潜在价格可以做到十分便宜。
2 光纤通信系统的组成
光纤通信中有三个主要的技术问题:性能优良的光源、长距离传输光信号的传输介质、灵敏接收光信号并能把光信号转化为电信号的光检测器。为解决这些问题, 光纤通信系统通常由光纤、光端机、中继器、光纤连接耦合器等四个主要部分组成。
2.1 光纤。
光纤是用高纯度的玻璃材料制造而成的, 在实际中使用的是容纳许多根光纤的光缆 (每根光纤都有自己的包层) 。光纤线路的性能主要由光缆内部的光纤的传输特性决定。目前使用的光纤有多模光纤和单模光纤之分。单模光纤只传输主模, 也就是说光线只能沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散, 单模光纤的传输频带很宽, 因而适用于大容量, 长距离的光纤通信。多模光纤是在一定的工作波长下, 有多个模式的光在光纤中传输。由于色散, 这种光纤的传输性能较差, 频带比较窄, 传输容量也比较小, 传输距离比较短。
2.2 光端机。
光端机是光纤通信系统的核心设备, 光端机可分为光发射机和光接收机, 它们的性能直接影响到整个通信系统的传输质量。光发射机内有光发生器件, 能将电信号调制成光信号并耦合到光纤中进行传输。光接收机内有光检测器件, 能将来自光纤的光信号还原成电信号, 经放大、整形、再生后恢复还原输出。
2.3 中继器。
对于长距离传输的光纤通信系统, 还必须使用到中继器。中继器的作用是将经过长距离光纤衰减和畸变后的微弱光信号经放大、对失真的脉冲波形进行整形、校正生成一定强度的光信号, 继续传输以保证良好的通信质量。
2.4 光纤连接耦合器。
由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制, 因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题, 这就需要用到光纤连接、耦合器等无源器件。
3 光纤通信系统的结构
光纤通信系统按其规模和覆盖范围的不同一般可分为干线网、城域网和接入网, 三者采用不同的拓扑结构, 基本特点分别如下:
3.1 干线网。
拓扑结构主要是线形结构或网状结构。它由若干节点交换机以及连接这些交换机的光纤链路所组成。干线网通过节点交换机与城域网相连, 不仅可以实现相距遥远的节点之间的互相通信, 而且不同的城域网通过路节点交换机与干线网相连后也可以相互通信。干线网与城域网相比, 其网络规模大、覆盖范围广, 但传输速率相对较低、主要以传输数据为主要目的。
3.2 城域网。
拓扑结构主要是环形结构, 还有网状、星形、线形结构等。城域网将城域内各节点的信息传输到数据交换中心或者将数据交换中心的信息传输到各节点, 其主要功能是实现信息的汇聚与分配。
3.3 接入网。
拓扑结构主要是环形或星形。接入网是一种应用于小范围内的传输网络, 规模比城域网更小, 通常是在一个大中型企业内部或一个较小的区域内使用。接入网能够保证每个用户能灵活、方便地接入到城域网, 也同时实现了网络内部的资源共享。采用光纤作为传输介质的接入网, 传输速率可以高达1Gb/s。
4 光纤通信系统的维护
4.1 光纤通信系统资料的整理。
为了有效地对光纤通信系统进行维护, 对已经铺设好的光缆, 根据光缆线路的路径图、接头位置、铺设前后各盘光缆的各个通道 (或光纤芯序) 的损耗数据、带宽、色散、背向散射扫描曲线等数据资料要进行收集和整理, 以备进行检测、维护时加以对照分析。
4.2 定期巡查和检测。
对已铺设好的光缆线路, 要做定期的巡回检查, 及时发现光缆路由、光缆线路设备是否损坏, 一旦发现损坏应及时进行更换和修复。
4.3 定期对铺设好的光缆中继段进行损耗测试, 观察光缆的温度特性, 判断其工作是否正常, 并预告光缆线路今后的可靠性。
测试工作的频次, 可根据季节变化和外界环境变化来规定。铺设好的第一年和外界环境温度变化大时可多测几次, 一年以后逐渐减少。对损耗变化较大的通道, 还可用背向散射仪进行扫描, 重新绘出背向散射曲线, 与以前的资料进行对比分析。
5 光纤通信系统发展的趋势
5.1 新一代光纤:随着社会发展的需要已经出现了两种不同的新型光纤, 即非零色散光纤和全波光纤。
5.2 超高速系统:
传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用方式进行, 而如今要满足社会发展需要, 光纤通信应该按照光的时分复用方式进行。
5.3 超大容量波分复用系统:
如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一条光纤上传送, 则可大大增加光纤的信息传输容量, 这就是波分复用的基本思路。
5.4 全光网络:波分复用技术的实用化, 提供了利用光纤宽带的有效途径, 使大容量光纤传输技术取得了突破性的发展。
6 结束语
随着通信技术的飞速发展, 信息化已经给社会进步带来了极大的推动。光纤通信以其独特的优点被认为是通信史上的一次革命性的变革。在未来的信息化社会中, 交换大量数据的信息网络必将是由光纤通信系统来构成, 光纤通信也必将会成为未来通信技术应用和发展的主流。
摘要：光纤通信系统具有传输速率高、通信容量大、传输距离远、抗干扰能力强等特点。随着信息技术的不断发展, 光纤通信系统己被广泛应用于通讯、军事、生产、生活等各个领域。文章分析了光纤通信系统的组成、结构、维护及发展趋势。
关键词：光纤通信,系统,光端机
参考文献
[1]李玮.浅析光纤通信技术的发展与展望[J].科技风, 2009 (21) .[1]李玮.浅析光纤通信技术的发展与展望[J].科技风, 2009 (21) .
[2]李迪, 王龙稳.光纤通信发展与技术的探讨[J].硅谷, 2011 (17) .[2]李迪, 王龙稳.光纤通信发展与技术的探讨[J].硅谷, 2011 (17) .
[3]张家斌.通信网络中光纤的应用现状及发展趋势[J].通信世界, 2010 (42) .[3]张家斌.通信网络中光纤的应用现状及发展趋势[J].通信世界, 2010 (42) .
电力系统通信光纤 篇2
一、单项选择题（在每小题的备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共10分）
1．目前普遍采用的实用光纤通信系统是（）
A．相位调制直接检波通信系统B．频率调制直接检波通信系统
C．强度调制直接检波通信系统D．强度调制相干光检测通信系统
2．在目前光纤通信系统中应用最广的光纤是（A）。
A．石英系光纤B．石英芯、塑料包层光纤
C．多成分玻璃纤维D．塑料光纤
3．阶跃光纤中传导的基模是（B）
A．LP00B．LP01C．LP10D．LP11
4．石英光纤的最低损耗窗口是（）μm。
A．0.85B．1.55C．1.31D．1.33
5．光定向耦合器的作用是（）
A．把一路光分成两路光。
B．把两路光合成一路光。
C．把一路光分成两路光或把两路光合成一路光。
D．衰减光信号的大小。
6．在T＞0K时，下面说法正确的是：（）
A．高于费米能级的能级被电子占据的几率小于1/2。
B．高于费米能级的能级被电子占据的几率等于1/2。
C．高于费米能级的能级被电子占据的几率大于1/2。
D．高于费米能级的能级被电子占据的几率等于1。
7．对于光发射机的光源，说法正确的是（）
A．光源的输出光功率越大越好B．光源输出光功率不能过大
C．对光源的P-I曲线的线性要求不高D．可以使用任意发光波长的光源
8．关于光接收机的主放大器，说法正确的是：（）
A．增益大小可调B．位于均衡器之后
C．输出信号的峰峰值为几毫伏数量级D．位于前置放大器之前
9．用光纤传输监控信号时，脉冲调顶法属于（）
A．空分复用B．频分复用
C．时分复用D．码分复用
10．对于含有8个码元的一组码组10011101，若编为mB1C码，其结果是（）。
A．100111010B．100111011C．110011101D．01001110
1二、填空题（每小题1分，共10分）
11．在传播方向上有磁场分量但无电场分量的电磁波称为。
12．在光纤通信中，决定中继距离的主要因素是光纤的和。
13．光纤的是用来表示光纤捕捉光射线能力的物理量。
14．阶跃型光纤的单模传输的条件是
15．光衰减器可分为和两种。
16．激光器主要由激光物质、和激励源组成。
17．异质结半导体激光器的优点是加强了对的限制。
18．要产生光电效应，必须给PN结加上偏压。
19．APD二极管最大的特点是具有
20．中继器的作用是衰减的信号、恢复的波形，使光脉冲得到再生。
三、名词解释（每小题3分，共15分）
21．衬底辐射模
22．波导色散
23．光纤连接器
24．粒子数反转
25．光电检测器的响应时间
四、简答题（每小题5分，共20分）
26．什么是光接收机的灵敏度？若用分贝毫瓦来表示，其定义式是怎样的？
27．简述光隔离器的工作原理
28．简述半导体的光电效应。
29．简述抖动性能的定义及描述方法。
五、画图题（第30小题5分，第31、32小题各10分，共25分）
30．画出LED数字信号内调制原理图。
31．画出光纤数字通信系统的示意方框图。
32．画出外加正向偏压后P-N结的能带分布。
六、计算题（每小题10分，共20分）
33．在阶跃型光纤中，纤芯的折射指数为n1=1.50，包层的折射指数为n2=1.47。
（1）光纤放置在空气中，求数值孔径：
（2）光纤浸在水中（n0=1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角。
电力系统通信光纤 篇3
[关键词]电力系统；SDH光纤通信设备；维护内容
光纤通信系统当中的单模光纤传播途径比较简单，只允许使用一种模式对信息进行传播，这种光纤的纤芯直径普遍较小，宽带规模较大，膜间没有色散现象，运行当中要求配备半导体激励器LD对其进行激励，单模光纤适合在距离长的信息传输中应用；多模光纤实质的传播途径很广泛，主要是因为其允许多个模式同步对信息进行传播，这种光纤的纤芯直径普遍较大，可运用发光二极管LED作为主要的光源装备，这种光纤膜间有一定的色散现象，所以一般情况下应在短距离的信息传输中使用。SDH光纤通信设备具有多种性能优势，其在很大程度上能够为电力系统运行提供安全保障，但这并不意味着SDH光纤通信设备不存在故障，其在运行中也会发生一些或大或小的设备故障，这些故障对设备本身的运行及电力系统有一定的直接性或间接性影响，因此设备维护人员既要做好日常的设备维护工作，同时还需要维护人员按照故障等级对故障进行及时处理，确保SDH光纤通信设备的安全运行。
1、光纤通信技术概述
光纤通信系统是一种应用最为广泛的通信系统。其中，光纤通信系统中的单模光纤传播路径较为单一，其仅允许使用一种模式进行信息传播，该种光纤的纤芯直径一般都是比较小的，其宽带范围较大，膜间不存在色散现象，在运行过程中需要配置半导体激励器LD进行激励，单模光纤比较适合在长距离的信息传输中使用：光纤通信系统中的多模光纤的实际传播路径是非常广泛的，这主要是因为其能够允许多个模式同时进行信息传播，该种光纤的纤芯一般都是比较大的，其能够运用发光二极管LED当作是主要的光源装置，由于该种光纤膜间存在着一定的色散现象，所以，其一般是应该在短距离的信息传输中进行使用的。相较于传统的任一信息传输方式来说，光纤信息传输系统的能量损耗是最低的，就目前而言，商品性质的石英光纤的实际能量损耗可以达到低于0到20dB触的标准水平的。日后，伴随着科学技术的不断更新与发展，未来可以将非石英系统的极低耗能光纤应用在通信中，使得光纤通信系统对于更加大的无中继距离的有效跨越变为可能，这样做的目的使得实际的中继站数量可以相应被减少，起到节约运用成本的作用。目前的光纤选用的主要制作材料是石英，该种原材料有着非常优良的抗腐蚀性能以及绝缘性，其尤为突出的优势在于能够很好地抵抗电磁干扰。
2、光纤通信故障处理程序
故障发生时，维护检修人员首先要根据通讯调度说明的情况、设备告警指示以及网管系统显示，初步判断出故障的性质和影响范围，分清是网管障碍还是设备障碍，是传输设备障碍还是交换设备障碍。还是光设备障碍。如果无法迅速恢复应采取迂回电路，然后根据障碍的不同特点，采取相应的处理方法。光纤传输系统主通道障碍指光纤传输系统中断或质量劣化，可能由光端机、光缆、光中继器或相关电源设备故障引起。处理程序如下：发出告警的站首先要根据相关设备告警情况分清是否本站障碍，是否由于本站电源故障引起，同时报告主控站进行故障定位；障碍区段初步判明后，更换光盘、管理盘、切换盘、支路盘等，若无备件，采取迂回电路，恢复重要通信电路；若是线路障碍，应及时通知线路维护单位，即时进行抢修；为了迅速抢通电路，可以采取调换光芯等临时措施但应记明情况，在障碍排除后立即复原；在障碍排除后，应向通信调度汇报情况。光纤传输系统辅助通道障碍指公务联络、网管系统中断或性能劣化，一般不影响主通道畅通，因此可安排在业务空闲时间内处理。处理程序如下：对公务系统障碍，可用网管系统进行故障定位，以判明障碍区段，然后通过监测点信号测试，查出障碍位置。对网管系统障碍，一般可利用网管系统本身自诊断功能进行故障定位。辅助系统障碍排除后，要进行功能检查，以确认系统是否恢复。PCM设备障碍。PCM设备障碍有两种情况：数字部分障碍，该系统30路全断，借助自环等手段进行判断；模拟部分障碍，只影响其中一条或几条电路，障碍一般在基群复用设备，可采取换。
3、电力系统光纤通信设备的故障处理方法
3.1替换环回法
替换处理方法主要应用于设备维护人员无法判别设备中哪一器件出现故障，那么此时设备维护人员可以利用一个正常的器件将可能存在故障的器件替换，使故障得到定位。采用的器件可以是芯片，模块，还可以是一段光纤。这种方法比较适合在设备外部故障排除中应用。比如光纤设备在运行中发生中断或者交换故障等。环回法在SDH光纤通信设备故障定位时应用较为广泛，环回法中又包含了多种方式，比如外环回、内环回、支路回环、线路环回、本地环回及远端环回等方式。设备维护人员在回环操作过程中，应先进行全面的环回业务通道采样工作，在设备多个故障站点中选择一个最具代表性的站点，同时还需要在站点中选择一个故障业务通道，按照设备故障实际情况及采样相关信息画出故障业务路径图，最后进行逐段环回，实现设备故障站点的定位。
3.2告警性能分析法
告警性能分析法主要以告警与性能信息为分析依据，而告警与性能信息主要是利用SDH光纤通信设备内部的网络管理系统中获取的，这些信息具有一定的精确性与可靠性，设备故障处理人员应充分利用这些信息资源对故障进行全面分析及定位。利用告警性能分析法能够全面了解整个设备当前及历史告警信息。一般情况下告警灯常有红绿黄三色，红色是指重要告警以及紧急告警，绿色是指设备系统正常运行，黄色是指一般告警及次要告警。利用这种方法对设备故障进行分级处理，优先处理设备中的高级预警故障。当设备的某一位置发生故障时，可以对其在运行中所产生的配置数据信息进行分析，SDH光纤通信设备中的主要配置及数据有板位配置、时隙配置、线路板与支路板通道的环路设置、复用段的节点参数等，通过对这些配置数据进行有效分析对设备故障进行定位。
3.3仪表测试法
所谓的仪表测试法是指设备维护人员在故障处理过程中运用多种仪表、光反射造仪、光功率计、SDH分析仪等仪器对SDH光纤通信设备故障进行科学分析与定位。对于不同的故障现象应采用相应的仪器设备，比如针对SDH光纤通信设备业务的误码或者通断现象可以采用2M误码仪对其进行测试；还有利用万用表可以对光纤通信设备的供电电压进行测量，判断设备在运行中的电压是否正常。
4、结束语
基于SDH光纤通信设备在电力系统中的作用及重要性，对其运行安全进行全面维护尤为必要，为了提高SDH光纤通信设备的安全性能，应按照相关要求对设备进行维护操作，当设备出现故障，应根据故障实际状况选择合适的故障排除方法，从根本上实现SDH光纤通信设备维护。
参考文獻
[1]安廷爱.试论电力系统通信光纤设备维护[J].城市建设理论研究，2014
[2]丁志阳.电力光纤通信设备的运行和维护[J].科学之友，2015
电力系统通信光纤 篇4
1 光纤通信的现状分析
现如今的光纤通信新技术不断涌现, 技术水平也有了很大的提高, 这些变化扩大了光纤通信技术的运用范围, 提高了通信的能力。但面对人们的巨大需求, 仍需不断提高信息传输的速度。现在, 用户网通过接入光纤, 可以接收到各方面信息, 但在光纤的接入过程中, 它能够到达的位置不确定, 增加了接入的难度, 下面将从光纤的接入方面对光纤通信技术进行分析。
(1) 光纤宽带入户的现状。光纤宽带接入最终的方式是光纤到户, 这样用户就能够接入全光, 所以, 需要充分地利用光纤宽带的特性, 以满足用户对宽带不受限制的需求。目前我国有30多个大中城市建立了试商用网和实验网, 不少的城市制定出了光纤入户的建设和技术标准, 还有的城市实施了相应的优惠政策, 这一系列的措施为我国光纤到户的发展提供了好的条件。
(2) 光纤宽带入户的技术。目前使用的光线技术主要有2种, 即光纤有源接入和光纤无源接入技术。有源的光纤接入技术通常采用媒介转换器来实现局端和用户的连接, 它能够给用户提供高速宽带的接入。就国内光纤技术而言, FE或者GE提供的带宽, 能够满足大中型企业的需求。无源的光纤接入技术由多种PON技术组成, 如EPON、GPON及APON。其中出现较早的是APON, 我国也成功研发了APON, 但由于多种原因, APON没能在我国得到推广应用。现在我国广泛使用的GEPON也是我们自主研发的成果, 并且还出口到海外一些地区和国家。GPON芯片研发应用的时间较晚, 还不成熟, 成本也较高。但有较高的工作效率, 提供的TDM业务使用起来比较的方便, QOS的保证也较好, 因此这种技术有好的发展前景。总之, GPON和EPON技术都有优缺点, GPON技术更适合企业接入光纤宽带, 而EPON更适用于居民。
2 光纤传输系统的组成及优势
以光纤作为传输介质的光纤传输系统, 具有强大的工作效能和稳定性能, 并且还具有安全性高、视频信号保真度高等优点。因此, 在传输具有较高质量的视频图像时, 使用光纤传输系统, 图像的质量不会降低。
2.1 光纤传输系统的原理及组成
光纤传输系统实际上是以光为载体, 来传输信息的。依据电磁波谱可知, 光的传输频率要比无线电信号的传输频率要高出1000倍以上。我们还发现, 载波的频率越高, 调制到电缆上的信号带宽就会越宽。但光纤的带宽非常宽, 致使许多的光接收机和光发射机能够把很多路的电视图像信号和双向音频信号调制到同一条光纤上。事实上, 这一强大功能的实现主要依赖的是光发射端机, 它可以将电光信号进行调节和转换, 即把光纤携带的信号转换成电信号, 并解调出视频的电信号, 以供监视器的显示。该系统中, 摄像机是利用一段同轴电缆和光发射端机相连接的, 监视器和光接受端机也是通过一段同轴电缆相连接的, 而光接收端机和光发射端机是通过连接器接到光纤光缆上的。
2.2 光纤传输系统的优势
光纤传输系统和同轴电缆及铜线电缆相比, 具有高柔性、体积较小、质量轻等优势, 还能够预防许多未知的问题, 其优势具体体现在以下各方面。
(1) 光纤传输系统在进行长距离运输时, 画面的清晰度和保真度比传统的电缆或电线系统高很多。
(2) 光纤作为绝缘体, 不受雷击和电磁辐射等各种电气干扰的影响, 并且与电力线或者高压设备相接触, 也不会出现问题。
(3) 光纤传输不存在横条交扰、接地回路和图像撕扯的问题, 所以传输非常安全, 并且能很容易地发现是否有人窃听。
(4) 光纤传输受天气的影响极小, 因而光缆既可以架设到外面也可以铺设在地面。并且光纤不会轻易被腐蚀, 所以化学品不会对光缆的玻璃纤维造成不良的影响。
(5) 无论是多模还是单模的光纤, 光缆的质量要比同轴电缆轻很多、细很多, 并且使用时不需要用放大器, 所以设备容易维护, 适合远距离的传输信息。
3 光纤通信技术和光纤传输系统的应用前景
作为现代通信支柱之一的光纤通信, 在电信网中有着重要作用。光纤是传输媒介, 能为光传输巨大并且廉价的带宽。因为电信网的发展方向是将更大容量的信息传输到更远的距离, 所以有必要对光纤通信技术和光纤传输系统有更深入的研究, 以适应电信网的发展。
3.1 光纤通信技术的发展前景
目前对光纤通信超大容量、超高速度及超长距离传输的追求, 是人们的目标, 但对全光网络的追求更应是人们的梦想。光纤通信技术发展的趋势如下:
(1) 长距离地传输超大容量信息的波分复用技术, 大大提高了光纤传输系统的信息容量, 并且这种技术在未来的跨海传输系统中也有着广阔的发展前景。现在, 随着波分复用系统的迅速发挥1.6bit/s的WDM被大量使用, 与此同时全光传输的距离也在不断扩展。提高光纤传输容量的另一有效途径是使用OTDM技术和WDM增加光纤传输的信道数以提高其携带信息容量的技术相比, OTDM技术用提高单信道速率的方法来提高传输容量, 其最终实现的单信道速率可高达640bit/s, 但提高光纤通信系统的容量仅依靠WDM和OTDM技术是不够的, 可以通过将多个OTDM的信号进行波分复用, 来提高传输的容量。使用PDM技术能减弱相邻信道的相互干扰。但由于RZ编码信号在超高速的通信系统中占用的空间较小, 从而对色散管理分布降低了要求, 并且RZ编码的方式对于光纤的偏振膜色散和非线性有较强的适应力, 所以现在的WDM/OTDM系统的传输方式大都使用RZ编码。
(2) 光孤子通信技术。作为超短光脉冲ps数量级的光孤子, 位于光纤传输系统中的反常色散区, 这里的非线性效应和群速度色散相互平衡, 所以经过长距离的传输后, 光纤的速度和波形都能保持不变。在未来的通信发展中, 光孤子的发展前景主要体现在:使用高速通信, 频域和时域的超短脉冲产生和使用的技术及超短脉冲的控制技术可以使目前的速率从10~20Gbit/s提高到100Gbit/s;在增长传输的距离方面通过使用整形、再生技术、重定时和减少ASE, 光学滤波可以使传输的距离提高100000km以上。
(3) 全光网络。光纤通信技术的最高阶段是全光网, 传统光网络在节点处使用的仍是电器件, 电信网的总容量不能得到很大的提高。全光网络的信息从始至终以光的形式来交换和传输, 交换机在处理用户信息时也不在按比特, 而是依据波长定路由。建立以光交换和WDM技术为主的全光网络, 解除电光的局限成为未来发展光通信的趋势, 更是信息网络未来发展的核心。
3.2 光纤传输系统的应用前景
光纤传输系统在应用中, 通常是将多路的视频信号传输到同一条光纤上面。光线传输系统的这种多路复用使用的是技术包括光时分复用、光波分复用和光频分复用。其中光波分复用技术可以实现视频、音频、图像、文字、数据等各类媒体的混合传输, 这对于扩充网络的容量、发展宽带的新业务、挖掘光纤宽带传输的潜力和实现通信的超高速传输具有重要的意义, 特别是WDM如果加上光纤EDFA, 将对电信网产生巨大的吸引力。光频分复用有较窄的信道间隔, 所以它的突出优势首先是能极大地增加复用的光信道;其次能稳定信道之间光纤的传输。光时分复用中的OTDM技术可以有效提高传输系统的传输速率, 因而将用在扩大光纤传输系统的通信容量。
无论是从传输的信息容量方面, 传输的速度方面, 还是全光网络通信方面来说, 光纤通信技术在未来社会中的作用将越来越大, 地位也会越来越重要, 虽然目前全球光通信市场发展不太景气, 但今后随着光纤传输系统技术的进一步成熟和完善, 光纤通市场将不断扩大, 并能成为未来通信的主流。
摘要：信息时代, 通信方式发生着质的变化。光纤通信技术是构成通信的重要部分, 实现更远距离和更大容量的传输, 是光纤通信研究的重点。通信系统的整体性能需要不断提升, 文章针对光纤通信技术和光纤传输系统特性做了一些研究。主要的内容包括:学习有关光纤通信技术和传输系统的基础原理, 发展现状和影响传输系统的因素, 同时对光纤传输中光的传输性能做相关的介绍。
关键词：光纤通信,光纤传输,理论基础,发展前景
参考文献
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电力系统通信光纤 篇5
虽然光纤在近些年来发展较为迅速，但是光纤采用的材料大致都相同，主要是金属材料和非金属材料，而这两种材料主要区别就在于光导纤维中是否含有铜金属。一般情况下，在应用非金属材料过程中，主要是光缆防护装置以及光缆装置部分，而这些装置中是基本不含有铜金属，在无铜的光缆通信电路中，基本可以不考虑强电设施的干扰与影响，但是还是需要加强防护。而在应用金属材料过程中，大部分光缆传输都采用金属材质，这些装置中会含有铜金属，而强电影响的防护措施和电缆通信线路基本相同，所以铜线不会是主要的传输通信信号回路，因此需要进行防治维护。其次就是距离，接触距离的长短会造成不同程度的影响，也需要注意。以山东省级维保平台出现故障事例来看，传输网管显示京沪320G波分系统、奥运波分系统济南至泰安之间出现故障警报，据了解，是光缆传输线路出现故障，但是光缆线路在铁路禁区，无法及时处理影响火车接收信号[4]。同样的还有国网滁州公司通信系统多次发生光缆故障，暴露出厂站内光缆单沟道、通信光缆与强电电缆防火隔离等明显存在的安全隐患，修维护人员在对公司包括中心站在内的40余座变电站的站内光缆隐患排查中，排查出光缆施工绝缘不满足施工要求，电压范围均不在要求范围之内，多根光缆都未做防护处理，而经排查这些光缆都为我公司主干环网光缆目前处于运行状态。这些光缆工程是由于多年前，安装工艺规范不够细致完善，导致这些运行的光缆不能够满足目前通信十八项反措的安全需求。
电力光纤通信网的安全性建设 篇6
一、安全性建设的基本思路
从影响电力光纤通信网系统安全性的主要影响因素，即主导信息的角度出发，以电力光纤通信网管理规范及工程验收规范等为基本资料载体进行分析，发现影响电力光纤通信网安全性的因素相对较多，而且不同影响因素的影响程度也均不同，因此本文从统计学原理出发，构建了影响因素与指标评价框架，以系统认识电力光纤通信网的安全性建设内容。通过对传统电力光纤通信网安全性建设经验进行总结，本文得出电力光纤通信网安全性建设需遵照如下原则开展：首先要保证安全性建设基本思路的科学性与适用性，明确目标，客观反映建设对象的实际状况;其次要做到全面性，并确定层次分明;最后要注意可操作性与独立性，避免不同影响因素之间作用的重叠。
二、安全建设与管理的指标体系
1、安全建设指标的选择
一套行之有效的安全建设与管理指标体系的建设离不开安全建设指标的选择。这是因为安全性建设指标对于其安全性建设有着不可忽视的作用。所以，在选择安全建设指标时，一定要要以科学性、合理性、以及全面性为选择的原则。此外，在进行选择时，还可以利用权数判断法来进行有效的选择。
2、安全建设指标的有效性检验
在对安全建设指标进行选择后，需要对所选择的指标进行有效性检验，进而确保每一个指标都能够有效的反映评估对象的实际情况。而在这一过程中需要运用统计学帮助检验的完成。
3、安全建设指标的可靠性分析
安全性指标体系由于涉及的专业很多，所以，在指标的理解上也就会有很大的不同，而理解的不同也就会导致评价结果的不统一。出现这一问题的原因就是因为安全性指标体系的建设没有一定的稳定性和可靠性。所以，在电力光纤通信网的安全性建设中，对于其指标的可靠性进行分析以及鉴定是十分有必要的。
三、电力光纤通信网安全性建设的对策
通过上述分析可知，我国当前电力光纤通信网在安全性建设方面虽然在以往的基础上有了很大的发展和进步，但是就当下通信领域的发展水平来看，还不能有效的满足其发展的需求。由于安全性建设是电力光纤通信网有效运行与发展的保证，所以，通信领域必须要对这一问题加以重视和研究。笔者在此对如何加强电力光纤通信网安全性建设的对策进行了一定的研究，希望可以为其安全性建設水平的提高而献计献策。
1、加强安全因素的分析
要想加强电力光纤通信网安全性建设，可以实行的方法有很多，但是就笔者看来首先最为重要的一点就是要加强对安全性因素的分析。只有明确了电力光纤通信网的安全性因素，才有利于安全性建设的加强。那么我们就要从电力光纤通信网建设的目的进行考虑。其建设的目的就是为了保证电力信息安全的传输。所以，一切不利于、有可能影响电力信息安全传输的方面都是电力光纤通信网的安全因素。而这些因素归纳起来主要包括三个方面：第一，电力光纤通信网设备自身的状态;第二，保证电力光纤通信网电力信息安全传输的检测设备、监管系统;第三，电力光纤通信网相关操作人员的技术水平、素质水平。此外，也包括电力光纤通信网覆盖地区的环境因素。
2、增强安全建设指标体系的构建
安全建设指标体系的构建首先需要选择合适的指标，需要遵循指标体系构建的基本思路，并参照相关安全性评价指标及安全生产意见，确定电力光纤通信网的安全建设评估体系。同时还可以根据专业的定性定量分析，对指标体系与框架进行层次性分析，确定各项指标的权重，根据每项指标的特征值状况及权数对其进行取舍，将无显著性意义的指标进行剔除。
3、鉴别安全建设指标体系的可靠性
加强电力光纤通信网安全性建设，除了要做好以上几个方面外，还需要鉴别电力光纤通信网安全性建设指标体系的可靠性。而要想做好这一工作，需要从以下几个方面进行着手。首先要邀请安全性建设相关方面的权威专家对所有安全性因素进行分析和鉴定;其次要求专家在鉴定的过程中给每一个安全因素确定分值;最后，根据影响因素的分值来修订电力光纤通信网安全建设体系。但是，在这一过程中我们需要注意的是，我们不仅仅要重视指标体系的鉴定，更为重要的是安全建设指标体系的修订，进而使得安全建设指标体系能够更好的指导实践。
电力光纤通信网安全性建设的研究涉及的方面有很多，所以，对于电力光纤通信网安全性建设的研究就可以从多个方面进行研究。而以上仅仅只是笔者对于安全性建设的几个主要方面的研究，并且由于笔者对于该方面的研究能力有限，所以以上研究也比较粗略。而仅仅凭借这些研究来提高电力光纤通信网的安全性建设水平是远远不够的，因此，对于电力光纤通信网这一课题的研究还有待更多研究人士的探索。
结语
电力系统通信光纤 篇7
1 G.652和G.655单模光纤简介
国际电信联盟ITU对单模光纤/光缆已经推出了6个建议,分别是G.652(单模光纤和光缆的特性)、G.653(色散位移单模光纤和光缆的特性)、G.654 (截止波长位移单模光纤和光缆的特性)、G.655(非零色散位移单模光纤和光缆的特性)、G.656 (宽带光传输使用的非零色散光纤和光缆的特性)、G.657(接入网使用的弯曲损耗不敏感的单模光纤和光缆的特性)等。
在我国的陆地长途干线通信网中,G.652和G.655两种单模光纤使用得最为广泛,以下分别简介这2种光纤。
1.1 G.652单模光纤
G.652光纤即非色散位移单模光纤,是我国本地网光缆线路使用的主要光纤。G.652光纤具有1 310 nm和1 550 nm两个工作波段,其零色散点位于1 310 nm波段;最小衰耗点位于1 550 nm波长附近,典型值为0.22 dB/km,该波段有较大的正色散,典型值为17 ps/(nm·km)。
使用G.652光纤的传输系统,速率在2.5 Gbit/s及以下的一般为衰耗限制系统,速率在10 Gbit/s及以上的一般为色散限制系统。10 Gbit/s及以上速率的系统,在光纤中的传输距离不仅受到光纤色度色散的影响,还受到偏振模色散(PMD)的限制。
2003年,国际电信联盟在ITU-T的G.652建议书中把非色散位移光纤分为4种类型,分别为G.652.A、G.652.B、G.652.C、G.652.D,并对所有类别增加了PMD要求。目前,我国使用的ITU-T G.652建议书是国际电信联盟2006年6月批准的G.652建议书第7版。
1.2 G.655单模光纤
G.655光纤即非零色散位移单模光纤,是专门为适用于密集波分复用(DWDM)传输系统设计制造的。设计思想是在1 550 nm波段保留合理的低色散,足以支持10 Gbit/s系统的长距离传输而不需要色散补偿;同时色散值保持非零,以抑制四波混频和交叉相位调制等非线性效应的影响。
国际电信联盟经过2003年和2006年的2次修改,ITU-T的G.655建议书把非零色散位移光纤分为5种类型,分别为G.655.A、G.655.B、G.655.C、G.655.D、G.655.E。
我国从2000年起开始在长途电信骨干网上大规模地引入G.655光纤,主要应用在1 550 nm波段,开通以10 Gbit/s为基础的波分复用系统。
G.655光纤1 550 nm工作区的色散既可以为正值,也可以为负值,应根据不同的应用场合,适当选用。
2 G.652和G.655光纤组合使用的分析
使用G.655光纤替代G.652光纤进行通信,与G.652和G.655光纤组合成一条光纤链路在本质上是相同的。虽然替代可以采取部分替代或全程替代,由于在传输设备光接口模块内部使用了一段G.652的尾纤,即使是在起始端都采用G.655跳纤的全程替代,仍然存在2种不同纤芯组合使用的情况。
G.652和G.655光纤组合成的光纤链路,可以从截止波长、连接损耗、衰耗受限距离、光纤色度色散受限距离、偏振模色散受限距离、宽带色散补偿、非线性特性等方面进行分析。
2.1 截止波长
光波导的截止波长,ITU将其定义为光纤中各阶模所携带的总功率和基模功率之比降到0.1dB时的波长。可以理解为光纤从多模转变为单模的临界波长点。光要进行单模传输,必须确保其工作波长大于光纤的截止波长。
ITU定义了3种截止波长。
(1) 22 m长成缆光纤的截止波长λcc (带80 mm直径环和两端各1m的裸纤)。
(2) 2～20 m长跳纤的截止波长λcj。
(3)短于2 m长跳纤中的一次性涂覆光纤的截止波长λc(带有280 mm直径的环)。
虽然通常是λcc<λcj<λc,但是不容易建立起一个通用的定量关系。在最小工作波长上,如何保证在接头之间的最小光缆长度中能够进行单模传输,是一个关键的问题。通常截止波长λc(短于2m的长跳纤)的值相对比较大,因此在用跳纤连接G.652和G.655纤芯时,应该使用G.652跳纤。
国际电信联盟在ITU-T建议书G.652,和G.655中,规定非色散位移光纤(G.652)光缆的截止波长应不大于1 260 nm,非零色散位移光纤(G.655)光缆的截止波长应不大于1 450 nm。当二者组合使用时,线路光缆的截止波长为不大于1450 nm,因此1 310 nm波段将无法确保光的单模传输。
在G.655标准的演进过程中,已经生产并投入使用的G.655光缆种类非常之多,其中,有些G.655光缆(如朗讯公司的True Wave RS光纤)的截止波长可以达到不大于1 260 nm。
综上所述,G.652和G.655光纤组合成的光纤链路,从截止波长的角度出发,应当注意以下几点。
(1)连接G.652和G.655纤芯的跳纤,应该使用G.652跳纤。
(2) 1 550 nm波段能够确保光的单模传输,应该优先选用。
(3) 1 310 nm波段通常不能保证单模传输条件。如果确认所用G.655光纤的截止波长不大于1 260 nm,可以使用1 310nm波段。如果所用G.655光纤的截止波长大于1 310 nm,应该放弃使用1 310nm波段;如果工程或应用过程中,确实需要的,必须先进行实际试验测试,试验成功后方可使用。
2.2 连接损耗
使用G.655光纤替代G.652光纤进行通信,必然会有2种不同纤芯互接的情况。
对于光纤互连,设a光纤的模场直径为Wa,b光纤的模场直径为Wb,两种光纤对接后,模场直径引起的连接损耗可以用下式进行计算。
A=20log[(Wa/Wb+Wb/Wa)/2]±10log(Wa/Wb)
式中,光从a光纤注入b光纤时取“+”号,反之取“-”号。
这意味着,只要a、b光纤的模场直径不相同,引起的连接衰耗根据光的传输方向,有2个不相等的数值。光从模场直径较大的光纤注入模场直径较小的光纤,衰耗比较大,反之则比较小。在实际的传输系统中,以上情况通常成对出现,一加一减正好抵消,所以在计算时取其平均值,即只保留表达式中的前一项,也是可以的。
2.3 衰耗受限距离
光传输系统的衰耗受限再生段距离的计算,采用ITU-T建议书G.957的最坏值设计法,公式为:
L1=(Pt-Pr-2Ac-Pp)/(Af+As/Lf+Mc)
式中:Pt——S点寿命终了时的光发送功率(dBm);
Pr——R点寿命终了时的光接收灵敏度(dBm);
Ac——光纤配线盘上的附加活动连接器损耗(dB);
Pp——光通道功率代价(dB);
Af——再生段平均光缆衰耗常数(dB/km);
As——再生段光缆固定接头平均衰耗(dB);
Lf——单盘光缆的盘长(km);
Mc——光缆富余度(dB/km)。
通常,对于2.5 Gbit/s及以下速率的SDH系统,主要考虑的是其衰耗受限距离。当衰耗受限距离过小时,可以采用激光放大器来增加传输距离。
2.4 光纤色度色散受限距离
系统的光纤色度色散受限距离,通过下式进行计算。
L2=drs/d
其中,drs为光口的色散容限,单位为ps/nm;d为光纤的平均色散系数,单位为ps/(nm·km)。
以L-16.2光接口为例,其速率为2.5 Gbit/s,工作波长范围为1 500～1580 nm,用G.652光纤作为传输介质,drs=1 200～1 600 ps/nm,d=17 ps/(nm·km),则L2=1 200/17=70.6 km。
当光纤色度色散受限距离过小时,可以采用色散补偿技术(一般是在链路中串入负色散光纤)来增加传输距离。
2.5 偏振模色散受限距离
偏振模色散PMD指的是在光纤波导中的基膜存在两个相互正交的偏振模,由于光纤的随机性双折射现象,加上光波导受外部作用(温度、压力及其变化等),使其折射率非理想匀称分布,引起两个偏振模发生耦合,并且传播速度也不相同,从而导致脉冲展宽的现象。
偏振模色散受限距离可以用下式表达。
L3=(10BΤPMDLDV)-2
其中,B为系统速率,单位为Tbit/s;PMDLDV为PMD的链路设计值,单位为
以10 Gbit/s系统和G.652.A光纤(PMD取0.5ps/)为例,L3=(10×0.01×0.5)-2=400 km。
由于影响光缆线路偏振模色散的因素较多,除了光缆本身的影响之外,和光缆施工、应用环境也有关系,而且具有一定的随机性,实测的偏振模色散值其实是一个统计数据。在开通10 Gbit/s及以上系统前,最稳妥的办法是进行实地测试。然后,采用实测的PMD系数来计算偏振模色散受限距离,公式如下:
L4=(Pr/P)2
其中,Pr为光接口的PMD容量,单位均为ps;P为光缆实测的PMD系数,单位为ps/。
我国在2003年才引入G.652光纤的PMD指标,在此之前生产光缆的PMD值根本无法估计,只能实测。实际经验表明,确有少量老光缆路由在传输10 Gbit/s信号时有误码现象,有个别路由甚至无法开通2.5 Gbit/s系统[1]。
当偏振模色散受限距离L4过小时,目前还没有非常有效的补偿办法,只能更换光缆或缩短再生段的距离。
2.6 宽带色散补偿
对于超高速的密集波分复用系统,光纤色度色散成为限制再生短距离的主要因素,加上系统的工作波长是一个波长范围,必须在整个波长范围内进行补偿。
2.6.1 方法一
对于由不同类型光纤组成的光纤链路,可以通过改变不同光纤的长度组合,调整光纤链路的色散斜率和色散系数,使其相对色散斜率RDS (定义为色散斜率与色散系数的比值)与色散补偿光纤DCF (色散系数、色散斜率均为负值色散补偿光纤)模块的RDS匹配,达到在工作波长范围内色散和色散斜率同时补偿的目的[5]。
2.6.2 方法二
进一步研究表明,RDS理论在分析宽带色散补偿时,存在一定的局限。通过把色散系数函数化成多项式进行分析,可以达到任意精度的宽带色散补偿。例如,通过多个不同的DCF和HNLF (色散系数为恒定负值的色散补偿光纤)的组合,可实现C+L波段的完全补偿[8]。
第一个方法需要调整不同光纤的长度进行组合,在陆地通信网中的适用场合很少,在超长距离的海底光缆链路中可以考虑。据报道,在中美海缆、亚欧海底光缆SEA-ME-WE3和APCN2等海缆中采用了色散位于负区的G.655光纤,它与G.652光纤结合使用,大大提高了传输距离[9]。
第二个方法通过调整色散补偿光纤进行补偿,不需要改动原有光纤链路构成,而且理论上可以实现更为完美的补偿,应用更为灵活,适用场合更广。
2.7 光纤的非线性特性
光通信系统在没有使用光放大器的情况下,光功率不大,光纤呈线性传输特性。随着光纤放大器的应用,光达到一定强度时,光纤开始呈现出非线性特性,产生多种受激散射和克尔效应,评估起来非常复杂,通常使用计算机进行仿真计算。一般的原则是,场模直径大的光纤其有效面积也大,有利于降低光能量密度,抑制非线性特性的产生,适用于靠近光放大器的输出端;场模直径小的光纤使用分布式拉曼放大器可以获得更好的放大效果;小有效面积光纤比较适用于靠近光接收器的一端。
3 实践案例
以下列举实际工作中的一个案例加以说明。
广西电网公司的A变电所一B变电所,光缆线路全长58 km,共24芯,其中有16芯是G.652光纤,8芯是G.655光纤。16芯G.652光纤已经全部占用,G.655的纤芯却都没有使用。根据工程实施情况,需要临时调整出2芯G.652光纤给其他系统使用,考虑将原有SDH STM-4光通信系统(L-4.2光接口板)改用G.655光纤进行通信。
经此改动,82 km全段G.655光纤,两端G.652跳纤各15 m,形成不同光纤混用的模式,工作在1 550 nm波段。具体分析如下。
(1)截止波长。因为L-4.2光接口板的工作波长为1 480～1 580 nm,而;.655光纤和G.652光纤组合成的光纤链路的截止波长不大于1480 nm,所以该系统可以保证单模传输。
(2)连接损耗。在ITU-T建设书G.652和G.655中,G.652光纤的模场直径为8.6μm～9.5μm±0.6μm,G.655光纤的模场直径为8μm～11μm±0.7μm (G.655.D和G.655.E的容差为0.6μm)。如果考虑最坏的情况,即G.652和G.655光纤的模场直径分别取8.0μm(8.6-0.6)和11.7μm(11+0.7),计算得平均连接损耗为0.613 dB (取值0.65dB),加上活动连接头的附加衰耗0.5 dB,取值1.15 dB,这样的连接界面共2个,连接损耗为2.3 dB。
(3)衰耗受限距离。L-4.2光接口板的发射功率Pt为-3～2 dB,最差接收灵敏度Pr为-28 dB,光纤配线盘上的附加活动连接器损耗Ac取1.15 dB,最大光通道功率代价Pp取1 dB,平均光缆衰耗常数Af取0.24 dB/km,光缆固定接头平均衰耗As为0.1 dB,单盘光缆的盘长Lf为2 km,光缆富余度Mc取0.05 dB/km。衰耗受限距离L1=(Pt-Pr-2Ac-Pp)/(Af+As/Lf+Mc)=[-3-(-28)-2.3-1]/(0.24+0.1/2+0.05)=63.8 km>58 km。因此,衰耗情况满足要求,不需要增加光放大器。
(4)光纤色度色散受限距离。在1 550 nm波段,G.655系列光纤的中G.655.D光纤的色散系数最大,为10 ps/(nm·km),L-4.2光接口的色散容限为1 600 ps/nm。光纤色度色散受限距离L2=drs/d=1 600/10=160 km>58 km。因此,光纤色度色散情况满足要求,不需要进行色散补偿。
(5)偏振模色散受限距离。对于G.655光缆,PMD链路最大值为0.5 ps/,L-4.2光接口板的速率B=622 Mbit/s=622×10-6Tbit/s。L3=(10B×PMDLDV)-2=(10×622×10-6×0.5)-2=103 390 km>58 km。计算得到L3的数值是如此之大,完全可以忽略老光缆PMD指标不良和外界因素对PMD指标的影响,不需要对PMD值进行实际测试。通常对于低速率的系统,可以不用考虑偏振模色散的影响。
(6)宽带色散补偿和光纤的非线性特性。根据前面的计算,系统不用进行色散补偿。L-4.2光接口板的发射功率Pt为-3～2dB,功率很小,光纤不会产生非线性特性。
通过上述(1)至(6)的计算和分析,A变电所—B变电所原先使用G.652光纤进行通信的SDH STM-4系统,将线路光纤改用G.655光纤是可行的。
在实际工作中,将SDH STM～4光通信系统,切换到G.655光纤上后,系统工作正常,经测试,各项技术指标满足要求。
4 结语
当使用G.652和G.655光纤组合成一条光纤链路时,应从截止波长、连接损耗、衰耗受限距离、光纤色度色散受限距离、偏振模色散受限距离、宽带色散补偿、光纤的非线性特性等几个方面进行分析和计算。对于早期的光缆,相关指标未做规范前已经生产,如无把握,应采取最稳妥的办法,即进行实地测量,计算准确后方实施。
G.652和G.655光纤组合成的光纤链路,除了某些特定场合(例如海底光缆链路),通常都是在紧急情况下的临时做法,应结合规划和改造工程,及时恢复为原来使用相同型号光纤组成的光纤链路。
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电力系统通信光纤 篇8
随着通信网络光纤化趋势进程的加速, 我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了从主干线到接入网向光纤过渡的过程[1]。农网通信系统处于电力系统通信网的边缘, 属于支线通信网, 其网络布局比较分散, 且大部分仍以电力载波通信和微波通信为主要传输手段, 已难以满足日益增长的业务量的传输需求。如今, 以“农村电气化”的深入开展为契机, 大力加强农村电力光纤通信网的建设, 使其逐步覆盖电力线能够伸展到的各个区域, 将成为电力通信发展的新任务。建设农村电网的光纤通信网络已是必然。
1 长沙地区农网光纤通信系统接入工程概况
1.1 长沙电网通信现状
农村电力通信系统不仅需要传输调度电话, 还要传输远动、数据、图文及计算机信息等各种业务, 为农村电网生产运行、管理、基建等方面服务[2]。
2009年以前, 长沙地区35kV变电站多以电力载波通信方式为主, 存在话路数少、带宽窄、易受外界干扰和话音质量差等诸多不足, 不能满足农网现代化管理 (包括电能计量、远方监控、工业电视和变电站无人值班等) 对通信、信息的发展要求, 更无法为接入的供电营业所 (网点) 提供数据、语音传输通道和网络通道。
1.2 光纤通信网建设的必要性
电力通信网作为电网发展的基础设施, 在保障电网安全、经济运行, 提高电网企业信息化水平等方面发挥着重要的作用, 同步建设农村电力通信网也成为当前发展的必要条件之一。加快建设农村供电所及其营业网点光纤通信网, 是农电系统实施国网公司SG186工程、变座收电费为在线实时跨所跨区收费以及提高营销服务水平的重要前提。
(1) 满足信息化办公的需要。随着湖南省电力公司办公信息化、资源集约化理念的提出, 以及生产、营销、农电SG186系统平台和ERP系统的上线运行, 电力系统生产经营管理走进了信息化时代, 对通信信息化要求越来越高, 迫切需要加快中心供电所通信光纤及通信信息工程的建设。
(2) 提高营销优质服务水平, 降低生产成本的需要。目前长沙地区农村供电所为适用信息化办公需求, 信息通信通道采取租赁方式, 生产成本大幅增加;同时, 由于租赁网络通常采取低压线路寄挂方式, 受外力破坏风险大, 发生破坏时抢修时间长, 严重制约优质服务。
1.3 长沙农网网络基本情况
1.3.1 网络规模
2008～2009年, 湖南省全省建设直管县局35kV变电站通信站151个, 中心供电所通信站248个, 供电营业网点通信站56个, 通信中心站4个, 通信中继站5个;代管县公司35kV变电站通信站2个, 中心供电所通信站2个。其中, 长沙电业局建设35kV变电站通信站14个, 中心供电营业所通信站18个, 供电营业网点通信站3个, 光缆敷设总长度约397.5千米。
1.3.2 网络组织
长沙电业局建设1个地区级通信网络和4个县级通信网络, 分别为长沙地区级通信网络、长沙县级通信网络、望城县级通信网络、浏阳县级通信网络和宁乡县级通信网络。长沙地区级通信网络以长沙局为中心站点进行组网;各个县级通信网络以县局为中心站点进行组网。由于目前的农村电力通信网络拓扑整体上依赖于输电线走向, 故大体上呈星形或链状拓扑结构。
光缆线路按就近原则进行连接敷设, 以已有电力线路为光缆载体。
在长沙局中心站设地区级网管中心, 在县局设区域网管中心。
1.4 范围及原则
光缆线路的路由选择和敷设方式, 光缆芯数和结构型式的选择、杆塔结构校验等。
光纤通信系统, 包括确定光纤电路的系统指标, 中继段计算, 传输系统配置, 话路分配及通信设备配置、网管系统配置、通信电源系统等。
2 光缆线路
2.1 光缆的选型
ADSS光缆广泛应用于110kV及以下电压等级输电线路上, 特别是已建线路上使用较多。当输电线路已经架设有地线, 需要在避免停电作业等前提下, 尽快以低安装费用建设光缆系统时, 采用ADSS光缆有很大的优势[3]。
由于农村电网的电力线路均在110kV及以下因此考虑选用12芯的ADSS (G.652) 自承式光缆建设。
2.2 光缆的敷设
ADSS光缆沿相关电力线路架/敷设。将根据档距、路由断面和杆塔形式的不同, 选择不同档距的ADSS光缆和线路金具等以适应不同的安装条件。ADSS光缆架设在电力导线下方。光缆从龙门架采用埋管至变电站电缆沟, 然后沿电缆沟引入主控室 (或通信机房) 。
2.3 环境、气象条件
本工程光缆线路所经区域均属长沙地区范围, 属丘陵地带。环境、气象条件如下:
海拔高度:≤1000m平均气温:15℃
最高温度:+40℃最低温度:-10℃
最大风速:25m/s覆冰厚度:10mm
2.4 光缆特性参数
ADSS光缆的特性参数以表1中的参数作为参考, 其它方面必须满足IEEE P1222和YD/T 980-1998标准。
2.5 光纤技术要求
波长段扩展的非色散位移单模光纤 (G.652C, EB-SMF) :
模场直径: (8.6～9.5) ±0.7μm (1310nm波长)
10.5±1μm (1550nm波长)
包层直径:125.0±1μm
包层表面不圆度:<2%
模场同心度误差:<0.8μm
截止波长λC:1100～1280nm (在2m光纤上测得)
截止波长λCC:≤1260nm (在22m光纤上测得)
宏弯衰减:30mm半径, 100圈, ≤0.5dB (1550nm波长) , ≤0.5dB (1625nm波长)
零色散波长:1300～1324nm
零色散波长最大斜率:0.093Ps/ (nm2·km)
最大色散:<3.5ps/ (nm·km) (1285～1339nm波长) <18ps/ (nm·km) (1550nm波长)
偏振模色散 (PMD) :待定
损耗特性:≤0.35dB/km (1310nm波长) (成缆后单盘单芯平均值)
≤0.22dB/km (1550nm波长) (成缆后单盘单芯平均值)
在波长 (1383±3) nm的抽验衰减平均值应不大于按照IEC60793-2-250规定单模光纤经过氢气老化试验后在1310nm的规定值。
偏振模色散系数链路设计最大值PMDQ≤0.5ps/km1/2 (成缆后)
筛选强度:≥8N
固定接头损耗:≤0.03dB/个
活接头损耗:≤0.5dB/个
光纤必须符合ITU-T G.652C规定。
3 光纤通信系统设计
3.1 光纤数字传输系统
3.1.1 传输系统的选择
SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体, 并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。SDH具有路由自动选择能力, 上下电路方便, 维护、控制、管理功能强, 标准统一, 便于传输更高速率的业务等优点, 能很好地适应通信网飞速发展的需要。在电力系统通信网中, 已经大规模建设了基于SDH的骨干光传输网络, 利用SDH环路承载内部的数据、远控、视频、语音以及IP等业务。在本工程中, 亦将采用SDH作为传输系统制式。
3.1.2 组网结构
长沙地区及周边四个县局的农村电力光纤通信网络, 各110kV及以上的变电站之间主干线建设STM-4光纤链路, 35kV变电站～110kV变电站、35kV变电站～35kV变电站、35kV变电站～供电营业所 (网点) 等支线建设STM-1光纤链路。
3.1.3 系统容量
长沙农网光纤通信电路采用SDH制式。
所有主干电路的传输容量为622Mb/s, 支线电路的传输容量为155Mb/s。
3.2 光纤数字系统性能指标
本光纤数字电路系统性能指标应符合YD/T5095-2000及ITU-T建议的内容和有关国家标准、规程和规范。
3.2.1 假设参考通道 (HRP) 和假设参考数字段 (HRDS)
我国国内最长HRP长度为6900km, 其中核心网最长HRP为6800 km, 本工程采用该标准。
我国干线光缆数字线路系统的HRDS分别为420km和280km。本工程HRDS采用420km。
3.2.2 数字传输系统的误码性能指标
6800km数字通道的误码性能要求见表2。420km的假设参考数字段误码性能要求见表3。本工程设计长度的误码性能指标, 按线性关系进行折算。
3.2.3 数字传输系统的抖动性能
本工程光纤通信系统抖动性能应符合YD/T5095-2000规定的SDH网络接口和PDH/SDH网络边界的抖动性能指标。
3.2.4 数字传输系统的漂移性能
SDH网络中的任何STM-N接口上的漂移限值以最大时间间隔 (MTIE) 来规范, 应符合表4的要求。
3.3 设备配置及通道组织
3.3.1 SDH设备配置
本工程光纤通信网络中的站点分为中心站、枢纽站、末端站三种情况, 设备按光方向的多少划分为A、B、C三类。县局为中心通信站点, 采用A类设备;110kV变和部分光方向较多的35kV变为枢纽通信站点, 采用B类设备;只有一至两个光方向的35kV变和供电营业所为末端通信站点, 采用C类设备。
本工程所采用的SDH光传输设备, 如无特殊说明均配155M光板, 但A类和B类设备应具备在线平滑升级622M的功能, 能形成环形网络。业务接口为2M接口和以太网口。
3.3.2 PCM设备配置
本工程终端接入设备话路按有关的调度关系配置;站点分为中心站、枢纽站、末端站三种情况。对该三类站点分别配置三种类型设备:中心站 (县局) 配置A类设备 (DXC) ;枢纽站 (110kV变或部分35kV变) 配置B类设备;末端站 (一般为供电营业所) 配置C类设备。
A类PCM设备的2M接入能力应大于等于8个, B类PCM设备的2M接入能力大于等于2个, 具备级联后续网元功能, C类PCM设备的2M接入能力大于等于1个即可。接入业务类型为语音、四线远动信号、低速数据信号。
3.4 网络管理系统
本工程所上SDH光传输设备和PCM终端设备接入新建的农网SDH光纤通信网和PCM终端通信系统。
网管系统具备为县局、地区局二级管理功能, 即地区局为整个SDH/PCM网络的管理中心, 县局为本区域内的SDH/PCM网络管理中心, 二级管理中心的网管功能应相同。SDH和PCM设备的网管信息分别由DCC通道和TS0时隙传输, 不占用其他通道。
3.5 光纤通信电路参数计算
根据邮电部YD 5095-2000规定和传输系统的中继距离, 本工程选用单模G.652光纤, 设备各传输区段工作波长为1310nm, 按STM-1/STM-4光接口参数计算。本计算采用的计算公式分别见式 (1) 、式 (2) 。
(1) 衰减受限系统再生段距离计算公式:
式 (1) 中:
L——衰减受限再生段长度, km;
Ps——S点寿命终了时的光发送功率, dBm;
Pr——R点寿命终了时的光接收灵敏度dBm, BER≤10-12;
Pp——光通道代价, d B (取1dB或2dB) ;
∑Ac—S、R点间活动连接器损耗之和, dB (取0.5dB/个) ;
Af——光纤衰减系数, dB/km;
As——光纤固定熔接头平均衰耗, dB/km;
Mc——光缆富余度, dB/km。
(2) 色散受限系统再生段距离计算公式:
式 (2) 中:
L——色散受限再生段长度, km;
Dmax—S、R点间设备允许的最大总色散值, ps/nm;
D——光纤色散系数, ps/nm·km.
3.6 设备主要性能参数要求
3.6.1 SDH光传输设备要求
本工程的传输设备主要为STM-4 ADM型, 其性能要求如下:
(1) 可提供无需分接和终结STM-4信号, 而直接接入STM-4信号内的任何STM-1支路信号的能力。
(2) 群路侧为STM-4的光接口, 支路侧应至少可提供STM-1光接口或电接口、2Mb/s电接口、FE光/电接口。
(3) 应具有灵活的SDH VC交换矩阵, 同时支持高低阶交叉类型, 并提供从E1、STM-1、STM-4的全速率的TDM业务。
(4) 高阶交叉连接能力不低于18×18 VC-4, 低阶交叉连接能力不低于756×756等效VC-12。
(5) 应至少具备群路到支路、支路到群路、群路到群路、支路到支路等交叉连接方向, 并拥有单向、双向、广播、环回等四种连接类型。
(6) 支路接口在支路侧应可以进行任意配置。在改变和增减支路口时不应对其他支路的业务产生任何影响。
(7) 必须能直接上下2Mbit/s业务, 单子架最大下落2M数不得小于64个。
(8) 所有板卡要求能支持热插拔。
3.6.2 PCM复接设备要求
(1) 系统指标:
(1) 比特率:2048kb/s±50ppm;
(2) 帧结构及复用特性:应符合ITU-TG.704建议, 在网络节点处具有汇接不少于3方向的N×64K的交叉能力;
(3) 编码方式:单路编码, A率十三折线;
(4) 时钟源:内部或外部的2048kHz和外部的64kHz;
(5) 抖动特性:应符合ITU-TG.823建议;
(6) 接口特性:应符合ITU-TG.703建议;
(7) 线路码型:HDB3;
(8) 阻抗:75Ω、不平衡。
(2) 话路特性:应符合ITU-TG.712、TG.713、TG714建议。
(3) 二线音频话路接口:
(1) 阻抗:600Ω, 平衡
(2) 发信电平:0dBr (可调范围:+7.0～-8.0 dBr)
(3) 收信电平:-2.0dBr (可调范围:-2.0～-17.0 d Br)
(4) 反射衰减:>12dB (0.3～0.6kHz, 600Ω, 平衡) >15dB (0.6～3.4kHz, 600Ω, 平衡)
(4) 四线音频话路接口:
(1) 阻抗:600Ω, 平衡
(2) 发信电平:-14dBr (可调范围:+1.0～-14.0 d Br)
(3) 收信电平:+4.0dBr (可调范围:+4.0～-11.0 dBr)
(4) 反射衰减:>20dB (600Ω, 平衡)
(5) 二线环路信令接口:
(1) 电话机接口
(2) 交换机用户线接口
(6) E/M信令接口:
(1) 音频通道类型:四线
(2) 接线类型:Ⅴ型
(7) 异步数据接口:
(1) 接口类型:V.28、RS232
(2) 接口速率:0～19.2Kbit/s
(3) 工作模式:编码变换/取样/取样滤波
(4) 失真率:<10%
(5) 输入电压:±3～±25V
(6) 输入阻抗:3～7K ohm
(7) 输出电压:+12V/-12V
(8) 输出阻抗:300 ohm
(9) 馈电类型:内置DC/DC转换器
(8) 2Mb/s接口:
(1) 速率:2048kb/s±50ppm
(2) 线路码型:HDB3
(3) 阻抗及正常脉冲:120Ω/3V, 75Ω/2.37V编码变换/取样/取样滤波
(4) 输入端允许衰减:0～6dB (1024kHz)
(9) 电源要求:DC-48V±20%
3.7 通信电源及其它
本工程每个通信站需配置1套独立通信电源系统, 本工程新上光纤通信设备和其他通信设备将共用该通信电源系统, 通信电源监控信息接入长沙电业局通信电源监控系统。根据工程需要, 各站均配置光音数综合配线架1台。
本工程安装的通信设备 (含光纤通信、通信电源、配线设备等) 统一布置在专用通信机房或主控室内。所有通信设备均安装在标准机架内, 机架应连接到机房环行接地网。
4 总结
本设计采用SDH光端设备和ADSS光缆架设光纤通信网络, 根据电力线路走向及站点分布情况, 确定光缆地理路由及系统拓扑路由, 确定系统传输速率, 组织业务传输通道。
(1) 系统接入
本设计农网35k V变电站及供电营业所采用光纤通信接入, 在已建长沙电力光缆网络的基础上, 向下延伸到35k V变电站, 然后延伸到供电所, 遵循就近接入原则。本设计根据需要选择SDH设备组建传输网络, 速率为155Mb/s和622Mb/s。
(2) 网络组织
本设计所列35k V变电站及供电营业所在管理上隶属于各县局, 因此其业务主站也是相应的县局。本工程的建设将在两个层面考虑网络的组织形式:
物理层面:通信网络的组织服从于以各级调度中心为管理中心的结构, 实现远程站的集中控制与管理, 满足通信网络管理要求。
业务层面:构建以各县局为业务主站的逻辑子网, 实现以各县局为业务中心的业务终结和信息交换。
(3) 设备配置
本工程所选用各类通信设备分别采用同一厂家产品, 统一技术体制和标准, 实现统一组网、统一管理, 方便系统的运行维护和管理。
由于长沙地区农网35kV变电站及供电营业所 (网点) 等分布较散, 基本上呈树型与星型相结合的复合型网络结构, 各通信站点大多以单支链结构接入光纤通信网, 难以构成电路的迂回, 无法实现环形网保护, 未能充分发挥SDH特有的安全性, 故该网络的稳定性和可靠性还有待进一步完善和解决。
参考文献
[1]潘莹玉.电力系统光纤通信[J].中国电子商情, 2004 (6) :54-55.
[2]丁文彦, 常珍, 田婉华, 等.农村电网光纤通信系统的建设与应用[J].四川电力技术, 2007 (1) :59-62.
电力系统通信光纤 篇9
关键词：电力通信,光纤通信技术,应用,影响
电力通信是电网安全运行的关键环节, 更是电力安全可靠的重要支柱。随着电力工业的不断发展, 电力通信系统的要求越来越高。光纤通信的抗强电磁干扰能力非常强, 电绝缘性能高, 而且还具有容量大、传输质量高等许多优点, 特别是光纤通信的光波分复用和光交换等作用, 适应了数字化发展的要求, 更提高了电力综合通信的能力。因此, 光纤通信技术在电力通信中得到了广泛的认可与应用, 加强对光纤通信技术的研究是时代发展的需求。
一、光纤通信技术在电力通信中应用的必要性
1电力通信系统的网络结构相对复杂。在电力系统的通信中需要用到各种不同的设备, 设备不同, 接口方式与转换方式就不同。比如中继线传输、用户线延伸, 以及载波设备与微波设备的转接等。与此同时, 电力通信系统中的通信手段也非常多, 这便使得电力通信系统的网络结构日益复杂。
2电力通信系统中的信息传输量较小, 但是具有非常强的实时性。在电力通信系统中, 传输的信息不仅要继电保护信号和话音信号, 更有电力负荷监测信息和图像、数字信息, 这些信息的量并不大, 但是必须要有非常强的实时性。
3电力通信系统的通信范围非常广。在接受电力系统服务的对象中, 以通信较集中的发电厂、供电局为主, 同时还包含变电站、电管所等。因此, 电力通信系统的通信范围点多面广, 对光纤技术的应用有着一定的迫切性。
4电力通信系统对通信的可靠性和灵活性有着非常高的要求。电力系统是人们生活生产的基础, 保证稳定的电力供应是电力系统的重要工作。在电力通信系统的正常运行中, 是不允许有间断, 或者突变的现象发生的, 就要要求电力通信必须要具备非常高的灵活性和可靠性, 而光纤通信技术正是适应了这种需求。
5电力通信系统对通信技术的要求还有一个, 就是电力通信技术一定要具备非常强的抗冲击能力。电力系统一旦出现突发性故障, 就会产生非常大的波及范围, 使得通信业务量瞬间增多好几倍。因此, 在电力通信系统中应用的通信技术一定要具备非常强的抗冲击能力, 而光纤通信技术正是适应了这样需求。
二、电力通信系统中的常用光纤
我国的电力通信系统有着一定的特殊性, 建设一个光纤通信网是一项难度大、施工复杂的工程, 随着电力通信的要求不断增加, 新型的光纤也日益应用到通信网中。当前, 最常用的电力通信光纤有光纤复合地线、光纤复合相线等。
1光纤复合地线。光纤复合地线是指在电力传输线路中, 地线中含有一定的光纤单元, 这种光纤单元不仅具备地线的作用, 而且还有光纤的优点, 使用起来非常可靠, 而且不需要特别的维护。但是, 光纤复合地线还有一个非常大的缺点, 就是投资额非常大。这样的光纤比较适用于新线路的建设和旧电路的更新。电力通信系统中的光纤复合地线不仅可以保护输电线路的的雷击现象, 而且能够利用地线中的光纤传输信息, 同时还能够满足架空地线的要求。
2光纤复合地线。所谓光纤复合地线就是将光纤单元复合在输电线路相线中的一种电力光缆。光纤复合地线充分利用了电力系统的线路资源, 有效避免了与外界之间的矛盾, 是一种在电力通信系统中出现的新型光缆。光纤复合相线有效的解决了架空线路的受限问题, 避免了雷击事件的发生。与此同时, 光纤复合相线的使用, 有效地保证了地线绝缘方式的运行方式, 节约了电能。
3自承式光缆。自承式光缆分为金属自承式光缆和全介质自承式光缆。金属自承式光缆结构简单, 、成本低, 在电力系统的应用中不需要考虑短路电流和热容量等, 因此金属自承式光缆的应用非常广。全介质自承式光缆质量轻、直径小, 而且是全绝缘结构, 同时还具有相当稳定的光学性能, 能够大量减少停电的损失, 可以说是特种光纤。
三、电力光纤通信网的组网技术
(1) 波分复用技术
所谓波分复用技术就是指将许多不同波长的光信号复合到同一根光纤上, 通过再进行传输的技术。在光纤传输的过程中, 根据光波的波长将光纤的低损耗窗口进行划分, 将一个信道划分成若干个信道, 将光波视为信号载波, 然后将不同波长的信号合并到一起, 送入到同一根光纤中进行信号的传输。在信号的接收端, 再将不同波长的信号分开。不同波长的载波信号是相互独立的, 在一根光纤中能够实现多路光信号的传输。如果将两个方向的信号安放在不同的波长进行传输, 就实现了双向的传输。由于两个相邻的波峰之间的间隔不同, 波分复用技术又被分为密集波分复用技术和粗波分复用技术, 密集波分复用技术能够实现对高容量信息的传输, 是新型网络构建的最佳手段。
(2) 同步数字技术
同步数字体系是一种集复接、交换, 以及线路传输等为一体的、并由网络管理系统统一操作的信息传输网络。同步数字技术对数位信号提供一定的等级, 通过复用和映射方法, 把低级的同步数字技术转化为高级的同步数字技术, 在实现了网络同步传输的同时, 还大大提高了网络的速度, 增加了网络利用的效率。同步数字技术有效地将复接和分接技术简化了, 使通信网络的灵活性和可靠性得到了提高。同步数字体系就是一套自我保护体系, 能够使电力通信的可靠性要求得到满足, 不仅提高电力通信的传输能力, 而且安全性也较高。
四、电力系统光纤通信网的维护
当前, 光纤通信技术在电力系统中的应用日益广泛, 网络规模不断加大, 同时网络结构也越来越复杂。电力系统光纤通信网的维护是保证电力系统安全、可靠运行的关键。首先, 电力系统相关部门要加强对电力系统工作人员的业务培训, 提高工作人员的业务技能和综合素质;其次, 电力系统要加强先进设备的引进与旧设备的更新换代, 为光纤通信网络的正常运行提高有力的保障。
五、电力通信中光纤通信技术的发展趋势
1光接入网。在近几年, 网络发生了一系列翻天覆地的变化, 交换、传输等都已经更新了许多代。在未来, 网络将发展成为由软件主宰的、数字化的、高度集成的智能化网络。如今, 接入网仍然以双绞线为主, 双绞线虽然传输质量还行, 但是与光纤相比, 仍然有着一定的差距。光接入网不仅能够减少网络的维护与管理成本, 而且能够增加新的经济收入, 同时还能够建设光透明网络, 走进真正的多媒体时代。
2新型光纤的使用。当前, IP的业务量越来越大, 电信网络必须要朝着下一代的方向发展, 光纤设施正是下一代网络建设的物理基础。传统的单模光纤已经不能够满足长距离、高质量的信号传输了, 新型光纤的开发是下一代网络建设的关键, 直接关系着电力系统的发展。当前, 随着干线网的要求不断提高和城域网建设的发展, 已经有两种新型的光纤得到了广泛的认可, 一种是非零色散光纤, 另一种是无水吸收峰光纤。这两种光纤在日后的电力通信系统中势必会得到广泛的应用与发展。
3光联网。传统的波分复用系统技术尽管有着一定的优越性, 但是其灵活性和可靠性仍然不够理想。光联网改善了传统的联网的弊端, 不仅实现了超大容量的光网络, 使得网络的节点数和网络的范围不断增加, 而且还增强了网络的透明程度, 使得不同系统的不同信号都得到了有效的连接, 网络充足的灵活性大大加强。与此同时, 光联网还实现了网络的快速恢复, 恢复时间非常短, 对电力系统的正常运行造不成任何损坏。正是因为光联网有着非常多的优点, 适应了电力系统的发展需求, 因此, 世界上的一些发达国家都投入了大量的人力、物力, 和财力, 我国也正在朝着这个方向发展。光联网势必会成为继同步数字系统电联网之后的一个新的光通信的发展的高峰, 在未来的通信市场中占据举足轻重的位置, 促进电力通信迈上一个新的发展台阶。
结语
近年来, 随着科学技术水平的不断发展, 以及先进的科学技术在电力通信中的应用越来越广泛, 各种新技术、新材料层出不穷, 光纤通信技术更是得到了突飞猛进般的发展, 大大提高了电力通信的质量与能力。光纤通信技术在近几年内, 已经应用到了千家万户, 在有线通讯的广播通信、军用通信等各个领域得到了广泛的应用, 成为了电力通信的支柱技术, 促进了电力通信的持续发展。
参考文献
[1]赵泽鑫.光纤通信技术应用及发展探析[J].硅谷.2009 (11) .
[2]成雄飞.关于通讯中光纤通信技术目前应用现状的探讨[J].科技资讯.2011 (30) .
电力系统中光纤通信技术应用探讨 篇10
1、电力通信系统简介
电力通信是是电力市场运营商业化的重要前提, 实现电网调度自动化系统和安全稳定控制系统的重要基础, 是实现电力系统现代化管理的重要保障。电力通信系统是由主干线、各支干线、程控交换机、调度总机等设备组成的多功能、多用户的综合通信系统。其主干线由光纤、微波及卫星电路构成组成, 各支路采用电力线载波、特种光缆等电力系统独特的通信方式, 通信手段主要有明线、电缆、无线等方式。
随着电力系统的发展, 电力通信系统作为电力系统的专用通信系统也是需要与时俱进的。公网发展缓慢导致通信能力不足, 不能满足电力部门特殊通信需求。因此, 必须加强电力通信系统的技术提高以保证电力专业化生产高效有序地进行。电力通信业务可分为事务管理业务和关键运行业务。管理信息数据、行政、会议电话和会议电视等属于事务管理业务, 具有业务种类多、通信流量大、变化快等特点。能量管理系统、继电保护信号和调度电话、数据采集与监视控制系统、远动信号等属于关键运行业务的范畴, 要求准确性、实时性、可靠性。
20世纪70年代, 我国电力通信系统开始了初步发展, 但发展出期发展进程较为缓慢。只是在一些对信息需求量大和重要的部门采用微波通信。这段时期, 电力线载波通信一直占据着我国电力通信的主导位置。由于电力生产的特殊需求, 国家在1978年正式批准建设电力专用通信网。我国的电力通信在80年代开始的快速发展时期, 电网的快速发展也推动了电网管理和技术的提高。这一时期, 新兴的通信技术在电力系统中也得到推广和运用, 电网规模逐步增大, 大电站、大机组、超高压输电线路不断增加。1990年, 我国电力系统已建成6座卫星地面站、110KV及以上输电线载波电路、3 7条光纤电路3 3 7 k m、18000km微波电路、2万多部无线移动电台26万话路公里, 30多台程控交换机达、容量约4万门 (线) , 初步构成了以微波、卫星通信为主干线路, 主要用于部、网、省汇接中心, 电力系统内已经有200多个单位的交换机实现了直拨联网, 电力通信系统已经覆盖全国大部分省区。继军队、铁路之后, 电力通信网已成为我国第三大专用通信网。我国电力通信系统在90年代得到了进一步的发展。并成立了电力通信系统专门的建设和管理机构。
近年来以来, 电力通信系统的飞速发展, 交换网、传输网也得到进一步完善, 各种新技术新设备得到应用, 逐步引入和建立了互联网、数字数据网、支撑网、监测网。
1.1电力通信主要方式
1.1.1电力线载波通信。电力线载波通信是将话音及其他信息通过载波机变换成高频弱电流, 利用电力线路输送工频电流。电力线载波通信通道能够与电网建设同步, 具有可靠性高、投资少、见效快等优点。电力线载波通信中还有利用电力线路架空地线传送载波信号的绝缘地线载波等方法。绝缘地线载波与普通电力线载波相比, 一方面不受输电线路发生接地故障或线路停电检修等方面的影响;另一方面, 绝缘地线载波中地线处于绝缘状态, 可以避免大量的电能损耗。
1.1.2光纤通信。光纤通信有着诸多优点, 其传输容量大、频带宽、传输衰耗小、同时具有很强的抗电磁干扰能力, 光纤通信一出现便率先应用于电力部门, 且得到了迅速发展。另外在电力通信中, 一些专用特种光纤也被大量使用。
1.2电力系统通信的特点
1.2.1网络结构复杂。电力系统通信网中, 各种不同性质的设备、机型, 它们通过不同的接口方式和不同的转接方式。例如用户线延伸、中继线传输、电力线载波设备与光纤、微波等设备的转接及其他各种设备的转接等。并且通信手段也较多, 这使得电力系统的网络结构具有复杂性。
1.2.2传输信息量少、实时性强。电力系统通信所传输的信息有继电保护信号、话音信号、电力负荷监测信息、远动信号、计算机信息及其他图像信息、数字信息等, 信息量不多, 但要求很强的实时性。
(3) 通信范围点多面广。电力通信服务的对象包括发电厂、供电局等通信集中的地方, 还包括供电区内所有的变电站、电管所。
1.2.4要求有较高的可靠性和灵活性。电力是人们的生产生活乃至国民经济基础, 安全稳定电力供应工作的首要任务;在电力生产存在着不容间断性和运行状态变化的突然性, 这就要求电力通信有高度的可靠性和灵活性。
1.2.5有很强的抗冲击能力。当电力系统发生事故时, 波及的范围较广, 通信业务量会骤然增多。这就要求通信的网络结构、传输通道的配置有较强的抗冲击能力。
2、电力系统光纤通信网中特种光纤
我国电力由于电力系统的特殊性, 电力系统光纤通信网建设是一项复杂的系统工程, 一些专门用于电力光纤通信系统的的特种光纤也逐渐产生。电力特种光纤主要包括光纤复合相线、光纤复合地线、金属自承光缆、相/地线缠绕光缆、相/地捆绑光缆和全介质自承光缆等几种。目前, 光纤复合地线和光纤复合相线在我国应用较多, 以下进行介绍。
2.1光纤复合地线 (Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire:OPGW) 。光纤复合地线又称地线复合光缆、光纤架空地线, 是指在电力传输线路的地线中含有供通信用的光纤单元, 兼具地线和光纤的作用, 具有使用可靠, 不需维护等优点。但总投资额较大, 主要适用于新建线路或旧线路更换地线时使用。光纤复合地线不仅可以对输电导线抗雷闪放电提供屏蔽保护, 还可以通过复合在地线中的光纤来传输信息。除了具有优越的光学性能外, 还完全满足架空地线的机械、电气性能要求。常见的光纤复合地线主要有不锈钢管型、铝管型和铝骨架型三大类。由于我国地域广阔, 电力传输线路长, 特别是是水电资源大部分集中在西部, 而工业城市主要集中在东部沿海地区, 因此这就需要大量的长距离超高压架空线来输送电力, 光纤复合地线对于进一步发展我国电力工业, 进一步提高输电容量有着非常重要的意义。
2.2光纤复合相线 (Optical fiber Phase Conductor:OPPC) 。光纤复合相线是将光纤单元复合在输电线路架空相线中的一种用于电力通信的新型特种电力光缆。光纤复合相线充分利用电力系统自身的线路资源, 避免在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾、用于电力通信的一种新型特种电力光缆。光纤复合相线的出现, 能解决上述35k V及以下等级的架空电力线路使用光纤复合相线等受限问题, 能杜绝110k V及以上线路使用光纤复合地线因雷击而造成的光缆断纤断股事故。另外, 使用光纤复合相线, 使得使用地线绝缘运行方式成为可能, 从而节约因使用光纤复合地线逐基杆塔接地运行方式而造成的电能损失。目前, 在我国现行电网中, 3 5 K V以下的线路一般都采用三相电力系统传输, 系统的电力通信则采用传统的方式进行。
2.3金属自承光缆 (Metal Aerial Self Supporting:MASS) 。金属自承光缆和中心管单层绞线的光纤复合地线在结构上并无差异, 结构相对简单, 成本也较为低廉。金属自承光缆应用于电力系统光纤通信网时, 不必像光纤复合地线需要考虑热容量和短路电流, 也不需要像光纤复合相线那样要考虑阻抗和载流量, 因此, 金属自承光缆也在电力光纤通信网中得到较多的应用。
2.4全介质自承光缆 (All Dielectric Self Supporting:ADSS) 。全介质自承光缆光缆在我国电力光纤通信网中输电线路的35KV、110KV、220KV电压等级输电线路上广泛使用, 具有直径小、质量轻, 可以减少冰和风对光缆的影响、电力输电线跨度大、垂度大等优势。同时, 全介质自承光缆内光纤张力理论值为零, 且为全绝缘结构, 安装及线路维护时可带电作业, 这样可大大减少停电损失;具有相当稳定的光学特性, 也是得到广泛应用的特种光纤之一。
3、电力系统光纤通信网的组网技术
当前, 电力系统的光纤通信网的组网技术主要采用波分复用技术和同步数字技术相结合的技术。
3.1波分复用技术 (WDM) 。波分复用技术是指将多个不同波长的光信号复合到同一根光纤上进行传输的技术, 根据每一信道光波的波长不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道, 把光波作为信号的载波, 在发送端采用波分复用器将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端, 再由一波分复用器将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立, 从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。
根据相邻峰值波长的间隔大小, 波分复用技术又可以分为粗波分复用 (CWDM) 和密集波分复用 (DWTM) , 其中密集波分复用是指相邻波长间隔为1~10nm的波分复用技术, 是实现高容量信息传输和构建新型网络的最佳手段。WD M技术可充分利用光纤的带宽资源, 使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍, 在大容量长途传输时可大量节约光纤;利用波分复用无需对原有电力通信系统作较大的改动即可进行扩容操作。由于波分复用技术具有很多优势, 因此在电力通信系统得到广泛应用。
3.2同步数字体系 (SDH) 。同步数字系列是美国贝尔通信技术研究所提出来的先进技术, 是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由同一网管系统操作的综合信息传输网络。SDH技术通过对不同速度的数位信号提供相应的等级, 并通过标准的复用方法和映射方法, 将低等级的SDH信号复用为高等级的SDH信号, 实现网络传输的同步, 解决了局部网络与核心网逐渐的接入瓶颈问题, 大大提高了网络带宽的利用率。同步数字体系大大简化了复接和分接技术。SDH可以把2Mb/s直接复接入或分接140Mb/s, 而不必逐级进行, 上下电路方便, 大大提高了通信网的灵活性和可靠性。同时, SDH确定了全世界通用的光接口标准。这样就使得不同厂家生产的设备可以按统一接口标准互通使用, 节省网络的成本。
SDH体系同时只有一套完善的自我保护体系, 可以满足电力通信高可靠性的要求, 将SDH和DWDM技术相结合的组网技术, 在为电力通信提供高效传输能力的同时, 也保证了较高的安全性。近年来得到了广泛的应用。
4、电力系统光纤通信网的运营管理和维护
随着光纤通信在我国电力系统中的应用越来越广泛, 网络规模越来越庞大, 网络结构也越来越复杂。加强对电力系统的光钎通信网的运营管理和维护是保障电力通信系统安全稳定运行是非常重要的。要加强对电力系统专业技术人员进行业务技能培训, 使得他们务必掌握光纤通信系统的工作原理和维护技能, 并配备专业的技术设备和测试仪器, 使得光纤通信网的安全运营得到全力保障。
5、结语
随着我国国民经济的快速发展, 人们对电力系统通信系统提出了越来越高的要求。对电力系统光纤通信网的规模要以适应未来5~10年的需求为原则。要认真研究未来5~1 0年内的电力通信实际需求, 并预留足够的纤芯资源, 以适应未来电力系统通信的急速增长, 满足电力系统在管理、调度、自动化和信息系统的实际需要。
摘要：电力系统中光纤通信网在电力调度、自动化和继电保护等方面有着非常重要的作用。针对需求日益旺盛的电力系统通信需求, 务必加强对现有电力系统的光纤通信网进行研究。本文分析了当前我国电力系统中常用的特种光纤种类, 并重点分析了电力系统中光纤通信网的组网技术。
关键词：电力系统,光纤通信,特种光纤,组网技术
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电力系统通信光纤 篇11
【关键词】电力系统；光纤通信设备；SDH；维护；故障处理
目前，我国正处于三网改造的关键时期，国内大部分地区的电网基础建设都面临改革，以SDH通信设备为主的新型电网正以前所未有速度向国内各地区蔓延，为电力系统故障处理、网络运行维护以及管理提出了新要求，如何快速、准确、科学的寻找出电力系统中的各种故障并加以处理，已成为当今电力工作者研究重点，也是促进电力事业进一步发展的重要举措。
1.SDH光纤通信设备维护工作要点
随着我国社会经济的迅速发展，各种信息容量大、传输速度快、安全可靠的信息设备不断涌现，为我国社会经济的发展做出积极贡献，但由此也引发了人们对新技术、新设备使用、维护和管理探索。SDH光纤通信设备作为当今常见的信息传输技术，它以信息量大、传输效率高、安全可靠、抗干扰能力强的优势被广泛应用，但也给其管理维护工作提出了新要求。目前的电力系统中，SDH维护工作主要包含以下几方面内容。
1.1掌握线路基本情况
伴随SDH信息传输设备应用范围的不断增加，其管理工作内容越来越多、工作难度越来越大，要求运行维护管理人员必须熟悉系统的整体情况，对各种问题都能做到及时有效的处理。在具体应用工作中，工作人员要熟悉和掌握各种通信网络的基本组成、特点以及原理，其包含了光缆的长度、芯数以及连续点，甚至对光缆线路的走向、光纤信息传输衰耗因素等情况要做深入了解。
1.2掌握设备运行情况
要想切实有效的做好设备管理、维护工作，了解设备的运行情况不容忽视，它包含了通信系统中设备的构成、信息传输量、零件功能、周围环境等。并且在要工作中对设备的各种指示灯、警告灯的工作状态充分了解，熟练的掌握设备操作工作以及线路的使用情况。
1.3掌握仪表操作
SDH光纤信息传输系统中，常见的使用仪表主要有误码仪、光功率计、活路分析仪、时光反射仪等。因此对于仪表的掌握也就是掌握这些仪器的操作和使用方法，并对这些仪表自身参数以及运行机理给予重视。
2.SDH光纤通信设备的基本故障處理方法
2.1故障定位
故障定位工作的开展一般都是按照过去已经给出工作原则开展的，主要是以先外后内、先整体后单个、先主线后支线、先高级后低级的原则开展的。也就是说，在故障检查工作中，要首先检查出现故障设备的外观，应当针对外在所可能引发故障的因素进行分析，比如说短纤、线缆中断等，观察这些光缆连接似乎否正常。其次，在故障定位的时候要尽可能的定位到底是哪一个信息中转站出现了问题，然后再由整体向单个零件分析。第三，首先对整个通信线路进行分析，因为主线路板如果出现问题必然会引起支路线路板发出警告。最后，在进行故障定位和处理的时候首先要对级别高的告警装置所指出的故障进行处理，这些警告很少出现但是只要出现说明线路已经出现了严重的通信故障，必须要马上处理方可。
2.2故障检查处理中常见的故障类型
SDH通信设备故障常见种类主要包含有：光缆线路故障、单盘故障、电源系统故障、网管系统故障以及尾纤系统故障等。
2.3常见的故障处理方法
目前，随着SDH通信设备应用范围的越来越广，其作用的不断明显，这也对其日常维护、管理工作提出了新要求。目前的SDH通信设备故障处理工作中，常见的故障处理方法主要包含以下几种。
2.3.1替代法
替代法是一种极为常见的SDH设备故障处理方法，这种方法在具体应用的时候是利用一个能够正常、有效运行的设备来代替已经出现故障或者是存在故障问题的设备，这种方法的开展最终目标在于更好的实现故障排除和处理。其中所说的工作的模块涵盖了电力系统通信光纤设备的方方面面，比如说，单个设备装置、一段线缆以及一个单板、单条之路等等。这种设备维护方法主要是适用于将故障定位在单站以后以及针对单站内单板故障、支路故障进行排除的过程。拿一个单个的2兆设备出现中断故障的问题来说，此时可怀疑该设备位置的某个端口出现故障的时候可以经过网管维护中心来进行端口重置来实现该端口的有效替代；如果是在同一个单板中出现了多个支路中断的现象，可以考虑进行TP板的更换。
2.3.2环路检测法
进行设备故障定位最常用的一个手段就是构造环路检测，又可称作自环。设备的自环可以分为很多种，根据自环信号的方向可以将其分为设备外自环以及设备内自环两种，设备外自环主要用来检查对端站及传输链路的故障，设备内自环主要用来检查本站设备的故障。根据自环的信号等级可以将其分为2Mb/s自环、群路自环等方面，其中，自环主要是用来分别进行各自的单元是否有故障的相应检查的。通过设备各种不同的自环，就可逐级地分离出故障点来，实现故障排除。例如，如果整个系统不工作，怀疑某站有故障时作OM群路盘自环判定；某2M支路出现中断，怀疑该TP板故障时作单支路自环检测；值得注意的是，自环时还须注意接口特性，如是否使用75Ω阻抗信号线。
2.3.3仪表测试法
这种方法主要说的是可以通过对各种仪表设备的有效运用来进行设备传输故障的检测，其中，仪表包括光功率计以及万用表、误码仪等等方面。在实际的设备维护过程当中，可以采用相应的仪器进行准确的故障定位，这对维护人员的技术需求是非常之高的。具体来说，误码仪主要是用来进行通道通断以及误码性能的有效测试的；万用表是用来进行实际的供电电压测试的；光功率计主要是用来进行故障判断以及光强测试的。
2.4故障处理人员工作要求
①在操作机盘时，必须戴上防静电手腕，且该防静电手腕必须有安全的接地。
②当设备运行中发生故障需要更换机盘时，操作人员必须戴上防静电手腕，将拔出的机盘马上装入防静电塑料袋，放置在防静电环境。对需要送出修理的机盘，还应加防震包装，以免进一步损坏其他器件。
3.结束语
综上所述，随着我市电力通信业务的发展，新设备的大量涌入，通信网的智能化程度得到不断提高，功能日益强大，配置应用也十分复杂，通信网络的规模也将越来越大。今后，电力通信网络的运行维护管理主要依靠通信监控系统和随通信系统、设备一起引进的网络管理系统，因此维护人员应重视对网络管理系统的学习和应用，除了对通信设备的维护外，还要重视对智能化网络管理的维护工作，确保为日益增加的电力生产调度信息业务服务。 [科]
【参考文献】
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电力系统通信光纤 篇12
1 在电力通信中应用光纤技术的重要性
1.1 在电力通信系统中,网络具有复杂性
电力系统中的通信需要使用各种不同的设备,可是设备不同,接口的方式和转换的方式也就不同了,例如,用户线的延伸、中继线的传输等。除此之外,各种通信手段在电力系统中使用,增加了电力通信系统的复杂性。
1.2 电力系统传输信息实时性强
电力通信系统中传输的信息有继电保护信号、话音信号、电力负荷检测的信息和图像等,这些信息的量不大,可是实时性很强。
1.3 电力通信系统通信的范围很广
电力通信系统的主要服务对象有发电厂、供电局、变电站、电管所等,所以电力通信系统的通信系统非常的广,对光纤技术提出了更高的要求。
1.4 电力通信系统要求可靠性和灵活性较高的通信
电力系统对人们的生产和生活有很重要的影响,它的重要任务就是维持电力供应的稳定。为了维持电力通信系统的正常运作,就要避免间断或者突发情况的发生,所以要具有较高灵活性和可靠性的电力通信,为了满足这种需求就要应用光纤通信。
1.5 为了满足电力通信系统的需求,通信技术要有很强的抗冲击能力
电力系统如果突然发生故障,就会波及很大的范围,造成通信的业务量短时间内增加很多,所以电力通信系统要求通信技术具备很强的抗冲击能力,为了满足这种需求,就要应用光纤通信。
2 电力通信系统中经常用的光纤
在我国,电力通信系统是不同的,想要建设一个光纤通信网是非常困难和复杂的,时代的发展对电力通信提出了更高的要求,在通信网中也就要求更加先进的光纤。目前经常用的电力通信光纤有光纤复合地线、光纤复合相线等。
2.1 光纤复合地线
光纤复合地线指的是电力传输线路中的地线中有一定的具有地线作用和光纤优点,同时可靠性强和不需要进行特殊维护的管线单元。同时想要应用光纤复合线需要很大的投资,它主要应用于建设新线路和更新旧线路。主要作用就是防止输电线路被雷击,同时也可以通过地线中的光纤进行信息传输,将地线架空。
2.2 自承式光缆
自承式光缆主要分为两种,即金属自承式光缆和全介质自承式光缆。全介质自承式光缆的质量很轻、直径很小、结构式全绝缘的,尤其是它的光学性能非常的稳定,就能够降低停电造成的损失,这种光纤非常的特殊;金属自承式光缆具有简单的结构、较低的成本,应用与电力系统时不需要将短路电流和热容量考虑在内。
2.3 光纤复合地线
光纤复合地线指的是输电线路中一种电力光缆,这种光缆将光纤单元复合在输电线路相线中。光纤复合地线将电力系统的线路资源进行充分的利用,防止和外界发生矛盾,这是电力通信系统应用的一种新型光缆,对解决架空线路受限问题非常有效,也可以防止发生雷击时间,除此之外,在使用光纤复合相线以后,使地线绝缘的运行更加稳定,也节省了电能。
3 对电力系统光纤通信网的维护
目前,电力系统中广泛应用光纤通信技术,而光纤通信技术不断加大网络规模和网络结构的复杂性。良好的维护电力系统光纤通信网是电力系统更加安全和可靠的保证。第一,要提高电力系统工作人员的专业技能和综合素质,需要对他们就行全面的培训;第二,积极引进先进设备,更新技术和设备,维持光纤通信网络的正常运行。
4 电力通信中光纤通信技术的发展方向
4.1 光接入网
最近的几年,网络技术不断的创新和发展,网络的交换和传输不断的更新换代。将来,网络的发展趋势就是智能化网络,具有网络主宰、高度集成、数字化的特点。目前网络的接入主要是通过双绞线,虽然双绞线具有较好的传输质量,可是和光纤还是存在很大的差距。如果应用光接入网,管理和维护网络的成本就会降低,甚至可以建立光透明网络,实现真正的多媒体。
4.2 使用新型的光纤
现在,IP的业务量不断增加,电信网络也要不断的创新和发展,光纤正是其发展的基础。现在的信号传输都是远距离,并且有很高的质量要求,原来的单模光纤已经不能满足发展的要求,所以对光纤进行开发和研究是电力系统发展的需要。目前,随着不断提高的干线网要求和不断发展的城域网建设,两种新型的光纤已经得到社会各界的认可,这两种分别是非零色散光纤和无水吸收峰光纤。因为光纤的先进性,他们的应用与发展也会非常广泛。
4.3 光联网
光联网以后光网络具有很大的容量、很多的网络节点、很大的网络范围,同时网络的透明度也会增加,有效的将不同的信号连接起来,提高了网络的灵活性。除此之外,网络的恢复速度也会加快、恢复时间也会缩短,也不会影响电力系统的正常运行。很多发达国家已经投入资金、人力和物力在光联网之上,我国也将逐步迈向这条路。光联网将会在将来的通信中发挥巨大的作用,促进电力通信的发展。
5 结束语
科学技术不断发展,同时在电力通信中得到更加广泛的应用,光纤通信技术的发展也是迅猛的,将电力通信的质量和速度大大提高。而且,光纤技术在最近几年已经延伸到了很多家庭、企业、政府维持了电力通信的持续发展。
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