劉永平

梅州供電局，廣東 梅州 514021

電力系統(tǒng)中的光纖通信網(wǎng)及其應(yīng)用技術(shù)

劉永平

梅州供電局，廣東 梅州 514021

前言

電力系統(tǒng)通信是電力生產(chǎn)及商業(yè)化的重要環(huán)節(jié)，電力通信系統(tǒng)必須有足夠的可靠性和容量以滿足電力生產(chǎn)的要求。電力通信網(wǎng)是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，是電力市場(chǎng)交易的必要手段，是電力工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié)。由于電力通信安全性要求較高，功能及性能要求高，不能通過運(yùn)營商提供的通信網(wǎng)絡(luò)承載，需要建立專用的通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字化電力通信網(wǎng)連接整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)、變、輸、配、發(fā)各個(gè)環(huán)節(jié)，為各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享平臺(tái)提供帶寬充足、可靠穩(wěn)定、安全機(jī)密的專線、數(shù)據(jù)通道使用。光導(dǎo)纖維由于其技術(shù)上的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，逐漸成為電力通信網(wǎng)的主要通信介質(zhì)。

1. 波分復(fù)用

波分復(fù)用（Optical Wavelength-Division Multiplexing，OWDM）技術(shù)是在一根光纖上同時(shí)傳送波長不同的多個(gè)光載波的技術(shù)，這一技術(shù)使光纖的傳輸能力成倍的增加。

當(dāng)相鄰的兩個(gè)峰值波長的間隔在50～100nm，稱為WDM；當(dāng)相鄰兩個(gè)峰值的波長間隔在1～10nm量級(jí)時(shí)稱為密集波分復(fù)用（Dense WDM，DWDM）系統(tǒng)；當(dāng)相鄰兩個(gè)峰值波長的間隔小于1nm時(shí)，稱為光頻分復(fù)用系統(tǒng)（Optical Frequency Division Multiplexing，OFDM或FDM）[1]。

圖1為雙向WDM傳輸系統(tǒng)工作原理圖[1][2]。

2. 光柵型波分復(fù)用器

波分復(fù)用器是實(shí)現(xiàn)不同波長的光信號(hào)合束和分開的重要器件，是實(shí)現(xiàn)WDM技術(shù)的

分析了電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的主要特點(diǎn)，介紹了光纖通信的波分復(fù)用和光柵型波分復(fù)用器的工作原理，對(duì)電力通信中光纖通信的應(yīng)用狀況進(jìn)行了概括，最后對(duì)電力系統(tǒng)中光纖通信網(wǎng)的發(fā)展做了展望。

電力系統(tǒng)；光纖通信網(wǎng)；波分復(fù)用；光柵

electric power system; fiber-optical communication network; wavelength division multiplexing; optical grating關(guān)鍵。對(duì)光柵型波分復(fù)用器來說，衍射光柵可以對(duì)包含有多個(gè)波長的光信號(hào)進(jìn)行空間分離，使不同波長的光在出射方向上分別處于不同的空間位置，從而實(shí)現(xiàn)空間分割。

圖2 光柵衍射圖樣

光柵的衍射圖樣見圖2[1]，G為光柵，設(shè)S為處于透鏡L1的焦面上的光源狹縫，假定它為無限細(xì)，光柵G有N個(gè)寬度為a的狹縫，相鄰狹縫間的不透明部分的寬度為b，自L1射出的平行光垂直的照射在光柵G上，透鏡L2將于光柵法線成θ角的光會(huì)聚于焦面上的P點(diǎn)。

其角色散為：

3. 電力通信中的光纖通信應(yīng)用

最近幾年，光導(dǎo)纖維在電力通信中的運(yùn)用更為廣泛，幾乎融入到電力通信中的各個(gè)環(huán)節(jié)里。電力系統(tǒng)光纖通信應(yīng)用包括：電力綜合通信網(wǎng)、調(diào)度通信網(wǎng)、保護(hù)裝置通信網(wǎng)、光纖通道保護(hù)、復(fù)用段保護(hù)等[2-4]。

在綜合通信網(wǎng)中引入光纖通信技術(shù)，新通信網(wǎng)絡(luò)模式的構(gòu)建開始朝著更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，對(duì)于各種專業(yè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控作用更加顯著，SDH 傳輸網(wǎng)管在綜合通信網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢(shì)更為明顯。既能實(shí)現(xiàn)通信資源的優(yōu)化配置，又能提高網(wǎng)絡(luò)的操作效率。

在調(diào)度通信網(wǎng)中引入光纖通信技術(shù)，能滿足區(qū)域通信的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化要求，并可增加許多滿足群用戶的新功能，光纖技術(shù)的先進(jìn)性使得調(diào)度通信網(wǎng)能夠發(fā)揮出更強(qiáng)的性能。

在保護(hù)裝置通信網(wǎng)中引入光纖通信技術(shù)，對(duì)各種通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加以保護(hù)，從而達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，滿足優(yōu)化操控的需要。光纖通信的高可靠性和大容量提升了保護(hù)裝置通信網(wǎng)的性能，很好的保證了電力設(shè)備性能的發(fā)揮。

在電力通信中，廣泛采用光纖通道保護(hù)。普遍運(yùn)用光纖繼電保護(hù)，借助于光發(fā)送器、光纖、光接收器等裝置組合，構(gòu)成全面性的光纖通道結(jié)構(gòu)。光纖通道保護(hù)的引進(jìn)可以避免設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)異常，防止裝置故障發(fā)生率的上升，從而避免了電力通信設(shè)備的耗損。

4. 電力系統(tǒng)中光纖通信網(wǎng)的未來發(fā)展

光通信技術(shù)的發(fā)展，將帶動(dòng)電力系統(tǒng)中光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。WDM、OTDM（光時(shí)分復(fù)用）和OCDMA（光碼分多址）等技術(shù)的結(jié)合將構(gòu)成未來光網(wǎng)絡(luò)的基本框架。WDM光網(wǎng)絡(luò)的信道數(shù)目將進(jìn)一步增加，將有能力在整個(gè)通信窗口中提供1000個(gè)波長。光交換機(jī)和光路由器將成為組建核心WDM光網(wǎng)絡(luò)的首選設(shè)備，其交換容量將突破Tbit/s的量級(jí)。相干光通信技術(shù)和新型光器件都將給光通信技術(shù)帶來革命性的發(fā)展，這一切都將推動(dòng)未來電力系統(tǒng)光纖通信網(wǎng)的極大發(fā)展。

[1]錢宗玨，區(qū)惟煦，壽國礎(chǔ)，唐余亮.光接入網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用[M].人民郵電出版社，2000,5

[2]趙云.波分復(fù)用技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用研究[J].云南電業(yè)，2011，（1）：39～40

[3]辛化梅,李忠.論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，18(4 )：95～97

[4]吳悅.電力光纖通信技術(shù)的發(fā)展研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011,30（7）：47～48

Optical Fiber Communication Network and its Application Technology in Electric Power System

Llu Yongping
Guangdong Province Meizhou Power Supp1y Bureau,Meizhou 514021,China

The main characteristics of power communications transmission network are analyzed first. Then the working principles and application of WDM and grating type wavelength division multiplexer are introduced. Finally the developing prospect of fiber-optical communication network in power system is demonstrated.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.040

劉永平，1975年出生，廣東省梅州市人，電力通信工程師，從事電力系統(tǒng)通信工作。