陳新南，連偉華，馬一寧

工程與應(yīng)用

OTN在電力通信中應(yīng)用的問(wèn)題探討

陳新南1，連偉華1，馬一寧2

（1.中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510663；2.南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

隨著電網(wǎng)對(duì)通信帶寬的需求逐步增長(zhǎng)，光傳送網(wǎng)（optical transport network，OTN）在電力通信中的應(yīng)用日益廣泛、深入，在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)了一系列亟待解決的問(wèn)題：OTN的長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題、雷電導(dǎo)致OPGW承載的偏振復(fù)用OTN系統(tǒng)閃斷問(wèn)題、業(yè)務(wù)需求的發(fā)展趨勢(shì)與OTN設(shè)備功能組合的匹配問(wèn)題。簡(jiǎn)要梳理、介紹了這3個(gè)問(wèn)題的背景、原理；在實(shí)際的OTN系統(tǒng)建設(shè)工程中使用前后向拉曼放大器及后向遙泵放大器，并將其光信號(hào)沿著光纖遠(yuǎn)傳的功率分布進(jìn)行了理論計(jì)算并以工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，定量證明了前后向拉曼放大器及后向遙泵放大器對(duì)OTN系統(tǒng)的單跨段傳輸距離的增益；對(duì)自然雷電導(dǎo)致光信號(hào)SOP旋轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行了理論估算并在實(shí)際系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)量，提出了對(duì)OTN設(shè)備跟蹤SOP能力的測(cè)試方法并進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試；提出了應(yīng)用分組光傳送網(wǎng)（pakect optical transport network，POTN）技術(shù)提升OTN帶寬調(diào)度靈活性的思路。

電力通信；OTN；OPGW；超長(zhǎng)距；SOP

0 引言

我國(guó)電網(wǎng)公司普遍建有電力通信專網(wǎng)，其底層是隨輸電線路架設(shè)的光纜組成的光纜網(wǎng)，這些光纜將安裝在變電站、換流站、辦公樓內(nèi)的光通信設(shè)備連接在一起組成了電力光傳輸通信專網(wǎng)。早期的電力光傳輸通信專網(wǎng)一般采用同步數(shù)字體系（synchronous digital hierarchy，SDH），光鏈路帶寬為10 Gbit/s（STM-64）、2.5 Gbit/s（STM-16）、622 Mbit/s（STM-4）、155 Mbit/s（STM-1）不等，主要承載繼電保護(hù)、安穩(wěn)控制、電力調(diào)度自動(dòng)化等以2 Mbit/s帶寬為主的生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)和以×100 Mbit/s（一般為1～10）帶寬為主的管理信息業(yè)務(wù)[1-4]。

隨著電網(wǎng)逐漸向智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，采集的數(shù)據(jù)越來(lái)越多。在這種情況下，我國(guó)電網(wǎng)公司正在建設(shè)越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心來(lái)存儲(chǔ)和處理這些數(shù)據(jù)。因此，需要越來(lái)越大的通信帶寬將這些數(shù)據(jù)從它們產(chǎn)生的地方傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。以南方電網(wǎng)為例，在“十三五”規(guī)劃期內(nèi)，便開始出現(xiàn)帶寬為×1 Gbit/s（一般為1～10）的數(shù)字化業(yè)務(wù)，其流向?yàn)槟戏诫娋W(wǎng)主站—下轄各省級(jí)電網(wǎng)公司主站、省級(jí)電網(wǎng)公司主站—下轄各地區(qū)供電局主站，且需要配置通道級(jí)保護(hù)。聯(lián)絡(luò)南方電網(wǎng)主站及其下轄的各省級(jí)電網(wǎng)公司主站的通信網(wǎng)被稱為主干通信網(wǎng)。聯(lián)絡(luò)省級(jí)電網(wǎng)公司主站及其下轄的各地區(qū)供電局主站的通信網(wǎng)被稱為省干通信網(wǎng)。南方電網(wǎng)下轄多個(gè)省級(jí)電網(wǎng)公司，每個(gè)省級(jí)電網(wǎng)公司又下轄多個(gè)地區(qū)供電局，上述多條業(yè)務(wù)疊加在主干通信網(wǎng)、省干通信網(wǎng)后，經(jīng)過(guò)光纖斷面的流量達(dá)到×10 Gbit/s級(jí)別（一般為10～40）。成熟商用的SDH設(shè)備支持的單根光纖最大帶寬為10 Gbit/s（業(yè)界曾基于SDH發(fā)展單根光纖40 Gbit/s和100 Gbit/s的技術(shù)體制，但未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和普遍商用，其隨著OTN技術(shù)的興起而逐漸銷聲匿跡）。

此時(shí)，采用SDH技術(shù)體制建設(shè)的電力光傳輸通信專網(wǎng)無(wú)法提供足夠的帶寬以滿足上述業(yè)務(wù)的需求。為了滿足這樣的需求，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司普遍選擇自建光傳送網(wǎng)（optical transport network，OTN）專網(wǎng)[5-12]。然而，當(dāng)OTN專網(wǎng)在電力行業(yè)應(yīng)用時(shí)，針對(duì)公共電信運(yùn)營(yíng)商需求而設(shè)計(jì)的商用OTN設(shè)備遇到了OTN的長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題、雷電導(dǎo)致OPGW承載的偏振復(fù)用OTN系統(tǒng)閃斷問(wèn)題、業(yè)務(wù)需求的發(fā)展趨勢(shì)與OTN設(shè)備功能組合的匹配等問(wèn)題。本文將針對(duì)這些問(wèn)題開展論述。

1 OTN的長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題

在公網(wǎng)電信行業(yè)，單跨光纜的長(zhǎng)度通常不超過(guò)80 km。通過(guò)每隔一段不到80 km的光纜設(shè)置光放站的方式將光信號(hào)放大，光信號(hào)因而可以傳輸數(shù)千千米，并仍然保持可接受的光功率和光信噪比（optical signal noise ratio，OSNR）。相比之下，電力行業(yè)的單跨光纜要長(zhǎng)得多。我國(guó)特高壓輸電線路單跨光纜長(zhǎng)度超過(guò)80 km的現(xiàn)象十分普遍，以南方電網(wǎng)為例，500 kV及以上電壓的輸電線路光纜平均長(zhǎng)度都已超過(guò)80 km，最長(zhǎng)可達(dá)420 km，而且光纜中間沒有設(shè)置光中繼站的條件。

用長(zhǎng)距離光纜來(lái)建設(shè)OTN系統(tǒng)存在諸多困難。輸電線路光纜衰減的典型值為0.19～0.25 dB/km，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離光纜的衰減，到達(dá)接收機(jī)的光信號(hào)遠(yuǎn)低于接收機(jī)靈敏度（商用OTN設(shè)備100 Gbit/s光接收機(jī)靈敏度典型值為?14 dBm），無(wú)法被正確識(shí)別。為解決該問(wèn)題，常用方法為在發(fā)送端使用摻鉺光纖放大器—功放（EDFA-BA）對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，但受光纖非線性效應(yīng)的支配，入纖光功率不能過(guò)大。如果在發(fā)送端應(yīng)用前向拉曼放大器，使光信號(hào)的放大過(guò)程分布在光纜起始端的一小段距離內(nèi)，既可以對(duì)抗衰減，又避免在某個(gè)光纖截面注入過(guò)高的光功率。在接收端使用摻鉺光纖放大器—預(yù)放（EDFA-PA）對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大也是有效的，但是光放大器在微弱光信號(hào)中引入的放大器自發(fā)輻射（amplifier spontaneous emission，ASE）噪聲會(huì)劣化OSNR，因而增益也受限。后向拉曼放大器使光信號(hào)的放大過(guò)程分布在光纜末端的一小段距離內(nèi)，而不是僅在接收端進(jìn)行放大，后向遙泵放大器由遙泵泵浦源和遙泵增益單元（摻鉺光纖）組成，將遙泵泵浦源置于接收端，將遙泵增益單元置于離接收端有一段距離的位置，使光信號(hào)在未到達(dá)光纜末端時(shí)（即未被衰減到最弱時(shí)）被放大，因而均可起到提高增益、改善OSNR的效果。

光信號(hào)在光纖中傳輸?shù)姆蔷€性薛定諤方程組[13]為：

南方電網(wǎng)在工程實(shí)踐中綜合運(yùn)用了EDFA- BA、EDFA-PA、前向拉曼放大器、后向拉曼放大器、后向遙泵放大器，在距離230 km、衰耗56 dB的單跨光纜上開通了單波100 Gbit/s商用OTN系統(tǒng)，后向拉曼放大器接收的光信號(hào)的光功率為?18 dBm，光監(jiān)控單元接收的光信號(hào)的信噪比為23 dB（標(biāo)稱信噪比門限為13 dB，預(yù)留10 dB的富裕度）。長(zhǎng)距離傳輸中應(yīng)用光放大器示意圖如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)距離傳輸中應(yīng)用光放大器示意圖

計(jì)算EDFA-BA/EDFA-PA對(duì)光信號(hào)影響的方法是：將進(jìn)入EDFA-BA/EDFA-PA的光信號(hào)功率加上EDFA-BA/EDFA-PA相應(yīng)的增益，就得到了離開EDFA-BA/EDFA-PA時(shí)的光信號(hào)功率；至于信噪比，則要根據(jù)EDFA-BA/EDFA-PA的噪聲系數(shù)予以扣減。

計(jì)算拉曼放大器對(duì)光信號(hào)影響的方法比較復(fù)雜，因?yàn)槔糯笃鞯墓ぷ髟硎茄刂饫w逐漸對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分布式放大，所以不能使用直接將放大器增益與光信號(hào)功率相加的方法進(jìn)行計(jì)算。拉曼放大器對(duì)光信號(hào)的影響可用拉曼功率耦合方程進(jìn)行描述：

而后計(jì)算遙泵放大器對(duì)光信號(hào)的影響。上述的南方電網(wǎng)實(shí)際系統(tǒng)使用了旁路遙泵放大器，遙泵增益單元位于距離接收端75 km的光纜接頭盒位置的輸電線路桿塔上，遙泵泵浦源以單獨(dú)的（與信號(hào)光所在光纖不同的）纖芯連接至遙泵增益單元中，為其提供泵浦光。這種使用方式，相當(dāng)于在距離接收端75 km的光纜接頭盒之處的輸電線路桿塔上部署了一個(gè)線路放大器，一方面進(jìn)一步放大、提升接收光功率，另一方面也引入了ASE噪聲、劣化了信噪比；但在相同的功率增益情況下，顯然在光信號(hào)距離接收端75 km的位置以EDFA放大要比在光信號(hào)接收端以EDFA放大對(duì)信噪比要更好，因?yàn)樵诮邮斩藭r(shí)光信號(hào)更弱。計(jì)算旁路遙泵放大器對(duì)光信號(hào)功率的影響的方法很簡(jiǎn)單，在整段光纖中位于遙泵增益單元的位置，光功率有一個(gè)階躍，階躍的數(shù)值就等于EDFA的增益。至于信噪比，則也是要根據(jù)旁路遙泵放大器的噪聲系數(shù)予以扣減。

綜合考慮前向拉曼放大器、后向拉曼放大器、后向遙泵放大器的影響，計(jì)算得到光信號(hào)沿著光纖遠(yuǎn)傳的功率分布。從實(shí)際系統(tǒng)中實(shí)測(cè)的接收光功率來(lái)看，計(jì)算得到的功率分布是可信的，使用前向+后向拉曼放大器+后向遙泵放大器時(shí)光信號(hào)功率分布如圖2所示。

圖2 使用前向+后向拉曼放大器+后向遙泵放大器時(shí)光信號(hào)功率分布

從圖2可知，光信號(hào)在離開發(fā)送端60 km的距離內(nèi)一直在被前向拉曼放大器放大，離開發(fā)送端30 km以內(nèi)時(shí)，拉曼增益超過(guò)光纖損耗，光信號(hào)功率逐漸上升，至離開發(fā)送端30 km時(shí)達(dá)到最高；離開發(fā)送端超過(guò)30 km以后，拉曼增益開始低于光纖損耗，光信號(hào)功率逐漸下降。使用了后向遙泵放大器情況下，在距離接收端75 km（即距離發(fā)送端155 km處）的遙泵增益單元處，光信號(hào)被放大，光信號(hào)功率有一個(gè)階躍，而后繼續(xù)被光纖損耗而逐漸降低，但光信號(hào)在距離接收端60 km（即距離發(fā)送端170 km處）以內(nèi)的距離被后向拉曼放大器放大；在距離接收端30～60 km時(shí)拉曼增益低于光纖損耗，因而光信號(hào)功率仍在下降，但下降的斜率逐漸減小，距離接收端30 km（即距離發(fā)送端200 km處）以內(nèi)時(shí)，拉曼增益超過(guò)光纖損耗，光信號(hào)功率又逐漸上升，直至到達(dá)接收端為止。

上述實(shí)際系統(tǒng)中較新的嘗試是在商用的單波100 Gbit/s OTN系統(tǒng)中綜合應(yīng)用前向拉曼放大器、后向拉曼放大器以及后向遙泵放大器。作為對(duì)比，圖2中還展示了不使用后向遙泵放大器情況下的光功率分布和極限傳輸距離?？梢姡诖藢?shí)際系統(tǒng)中，使用后向遙泵放大器將極限傳輸距離擴(kuò)展了39 km，是有效的。

南方電網(wǎng)還有更長(zhǎng)距離、衰耗更大的單跨光纜，但即便使用EDFA-BA、EDFA-PA、前向拉曼放大器、后向拉曼放大器、后向遙泵放大器，也暫不具備在這些光纜上開通OTN系統(tǒng)的條件。這些長(zhǎng)距離的光纜往往是跨省、跨地市聯(lián)絡(luò)的樞紐干線，不解決這個(gè)問(wèn)題，OTN專網(wǎng)的組網(wǎng)容量、可靠性將大受影響。針對(duì)長(zhǎng)單跨光纜定制非線性抑制算法，有希望解決此問(wèn)題，例如針對(duì)用于相位恢復(fù)的自適應(yīng)均衡器改進(jìn)其自適應(yīng)算法，可以在一定程度改善非線性相位噪聲的追蹤能力，達(dá)到抑制交叉相位調(diào)制效應(yīng)的效果。

2 雷電導(dǎo)致OPGW承載的偏振復(fù)用OTN系統(tǒng)閃斷問(wèn)題

我國(guó)電網(wǎng)公司的自有光纜中，光纖復(fù)合架空地線（optical fiber composite overhead ground wire，OPGW）光纜占多數(shù)，因而國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司建設(shè)的OTN專網(wǎng)廣泛使用了電力OPGW光纜。OPGW設(shè)置在輸電線路最高處，起到引雷等作用，OPGW光纜被金屬絞線包裹在內(nèi)，金屬絞線則螺旋絞在光纜外圈。OPGW的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示[14-16]。

圖3 OPGW的結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)雷電擊中OPGW附近時(shí)，OPGW光纜外圈的金屬絞線內(nèi)會(huì)出現(xiàn)脈沖沖擊雷電流，幅值為104～105A數(shù)量級(jí)，持續(xù)時(shí)間為10?5～10?4s數(shù)量級(jí)，雷電流的變化率高達(dá)108～109A/s數(shù)量級(jí)[17-18]，根據(jù)麥克斯韋方程組，金屬絞線內(nèi)這樣大的電流變化會(huì)產(chǎn)生平行于光纖軸向的強(qiáng)磁場(chǎng)。根據(jù)法拉第磁致旋光效應(yīng)，這一強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致光信號(hào)的SOP進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)[19-22]，法拉第磁致旋光效應(yīng)示意圖如圖4所示。

圖4 法拉第磁致旋光效應(yīng)示意圖

雷電導(dǎo)致OPGW中光信號(hào)SOP旋轉(zhuǎn)速度的估算計(jì)算式為：

雷電導(dǎo)致OPGW光纖中軸向的磁感應(yīng)強(qiáng)度的估算計(jì)算式為：

將式（3）、式（4）代入數(shù)據(jù)進(jìn)行理論估算，雷電導(dǎo)致光信號(hào)SOP的偏轉(zhuǎn)速度最高可達(dá)2×107rad/s。南方電網(wǎng)在實(shí)際自然環(huán)境下的真實(shí)輸電線路上進(jìn)行試驗(yàn)，利用投入運(yùn)行的單波100 Gbit/s OTN專網(wǎng)，將來(lái)自真實(shí)輸電線路OPGW光纜的OTN合波光信號(hào)分光后引入SOP測(cè)偏儀（該儀表可以實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前的合波光信號(hào)的SOP偏轉(zhuǎn)速度和相應(yīng)的時(shí)間），風(fēng)偏搖擺等因素導(dǎo)致光信號(hào)SOP偏轉(zhuǎn)的速度不會(huì)超過(guò)1×106rad/s，沒有其他已知因素會(huì)導(dǎo)致光信號(hào)SOP以超過(guò)1×106rad/s的速度偏轉(zhuǎn)，故而將SOP測(cè)偏儀記錄到的超過(guò)1×106rad/s的光信號(hào)SOP偏轉(zhuǎn)歸由雷電導(dǎo)致，試驗(yàn)記錄顯示，自然雷電導(dǎo)致光信號(hào)SOP的旋轉(zhuǎn)速度最快可達(dá)2.93×107rad/s，符合理論估算的范圍。

對(duì)于未使用偏振復(fù)用的通信系統(tǒng)，例如單波10 Gbit/s OTN系統(tǒng)或SDH系統(tǒng)的光接收機(jī)只對(duì)接收光功率敏感，SOP的高速旋轉(zhuǎn)不影響光接收機(jī)的正常工作。但是對(duì)于使用偏振復(fù)用的通信系統(tǒng)，例如對(duì)單波100 Gbit/s或更高速率的OTN系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，雷電導(dǎo)致SOP的高速旋轉(zhuǎn)超出光接收機(jī)跟蹤SOP旋轉(zhuǎn)的能力時(shí)，會(huì)使OTN系統(tǒng)出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間為毫秒數(shù)量級(jí)的瞬斷，直至此次雷電消失。雖然只有雷電流較大的情況才能導(dǎo)致（超出光接收機(jī)跟蹤SOP旋轉(zhuǎn)的能力的）SOP旋轉(zhuǎn)進(jìn)而使OTN系統(tǒng)出現(xiàn)瞬斷，且每一次雷電導(dǎo)致的瞬斷時(shí)間僅為毫秒數(shù)量級(jí)，近似于一次正常的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換造成的瞬斷（50 ms以內(nèi)），但考慮雷電擊中一條輸電線路的頻度每年可高達(dá)102數(shù)量級(jí)，一張OTN的光鏈路數(shù)量則一般為101～102數(shù)量級(jí)，雷電導(dǎo)致OTN系統(tǒng)瞬斷的影響仍然是不可忽略的。根據(jù)《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T 50064-2014）》《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合（DL/T 620—1997）》，除西北地區(qū)之外的我國(guó)一般地區(qū)的雷電流及其概率可用式（5）估算：

其中，為雷電流幅值概率，為雷電流幅值，單位為kA。

根據(jù)式（5），計(jì)算得到雷電流幅值及其概率表見表1。

表1 雷電流幅值及其概率

南方電網(wǎng)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下測(cè)試了商用OTN設(shè)備跟蹤SOP旋轉(zhuǎn)的能力。首先搭建一條完整的單波100 Gbit/s OTN系統(tǒng)，在其中一端下支路并掛誤碼表，在另一端環(huán)回。在合波后的光纖鏈路上串聯(lián)SOP擾偏儀（該儀表可以將光信號(hào)的SOP進(jìn)行周期性偏轉(zhuǎn)，其最大偏轉(zhuǎn)速度可以人工設(shè)置）。將SOP擾偏儀的偏轉(zhuǎn)速度逐漸增大，直至誤碼表處于誤碼臨界，此時(shí)的合波后的光信號(hào)的偏轉(zhuǎn)速度即被測(cè)OTN設(shè)備跟蹤SOP旋轉(zhuǎn)的能力。2019年，商用OTN設(shè)備跟蹤SOP旋轉(zhuǎn)的極限普遍在3×106rad/s以下，到2021年，商用OTN設(shè)備跟蹤SOP旋轉(zhuǎn)的極限普遍提升至8×106rad/s，雖有大幅度的進(jìn)步，但仍然低于完全免疫雷電影響的程度。相干OTN接收機(jī)中，采用了自適應(yīng)濾波器以對(duì)抗光的色度色散、偏振模色散、偏振相關(guān)衰減，以及SOP旋轉(zhuǎn)等線性效應(yīng)的影響，自適應(yīng)濾波器中采用了諸如最小均方差等算法來(lái)跟蹤信號(hào)的變化，改善此類跟蹤算法，有望進(jìn)一步緩解此問(wèn)題。

3 業(yè)務(wù)需求的發(fā)展趨勢(shì)與OTN設(shè)備功能組合的匹配問(wèn)題

近幾年，OTN專網(wǎng)增量業(yè)務(wù)需求的主要來(lái)源之一就是新建的數(shù)據(jù)中心。這類業(yè)務(wù)有以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是通道數(shù)量多，安全分區(qū)的要求使得每種業(yè)務(wù)被拆成多條通道（每個(gè)分區(qū)都有獨(dú)立的通道），對(duì)支路端口的需求較大；二是通道帶寬需求逐漸增長(zhǎng)，起初相對(duì)較小，但隨著時(shí)間推移會(huì)逐步變大。

通道帶寬需求逐漸增長(zhǎng)這一特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致帶寬利用率和通道擴(kuò)容便利性之間存在矛盾。目前，電網(wǎng)公司建設(shè)的OTN普遍是傳統(tǒng)OTN，不含分組光傳送網(wǎng)（packet optical transport network，POTN）功能[23-24]，開通吉比特以太網(wǎng)（giga bit ethernet，GE）通道就要捆綁一個(gè)完整的光通路數(shù)據(jù)單元（optical channel data unit，ODU），開通10 GE通道就要捆綁一個(gè)完整的ODU。即使業(yè)務(wù)流量達(dá)不到為通道捆綁分配的帶寬，也要實(shí)際占用所有這些為通道捆綁分配的帶寬。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)某業(yè)務(wù)初期帶寬需求是3 Gbit/s，逐步增長(zhǎng)到10 Gbit/s，若初始提供1個(gè)10 GE通道，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)利用率會(huì)不滿50%，擠占寶貴的線路帶寬；若初始提供3個(gè)GE通道捆綁使用，雖然利用率更佳，但帶寬需求增長(zhǎng)時(shí)，相對(duì)不易進(jìn)行通道擴(kuò)容。

相比之下，POTN的特性使得通道的帶寬捆綁更靈活，例如10 GE通道可不必捆綁一個(gè)完整的ODU，初始開通時(shí)捆綁相對(duì)小的容器，后期可較方便地調(diào)整為更大的容器，這樣就緩解了帶寬利用率和通道擴(kuò)容便利性之間的矛盾。

為適應(yīng)業(yè)務(wù)需求的上述特點(diǎn)，OTN的規(guī)劃建設(shè)有必要作相應(yīng)的考慮：一是規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)多預(yù)留一些支路端口，二是建設(shè)時(shí)考慮配置POTN功能。OTN的設(shè)計(jì)和制造也宜針對(duì)業(yè)務(wù)需求的上述特點(diǎn)考慮。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文在理論計(jì)算、測(cè)試、實(shí)際應(yīng)用等方面對(duì)解決OTN在電力通信中應(yīng)用的問(wèn)題做了一些工作，并對(duì)后續(xù)進(jìn)一步研究改進(jìn)的方向提供了一些意見供參考。在研究解決OTN的長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題方面，可考慮針對(duì)長(zhǎng)單跨光纜定制非線性抑制算法。在研究解決雷電導(dǎo)致OPGW承載的偏振復(fù)用OTN系統(tǒng)閃斷問(wèn)題方面，可考慮改進(jìn)相干接收機(jī)中自適應(yīng)濾波器跟蹤信號(hào)變化的算法。在研究解決業(yè)務(wù)需求的發(fā)展趨勢(shì)與OTN設(shè)備功能組合的匹配問(wèn)題方面，可考慮面向帶寬調(diào)度靈活性研究在電力系統(tǒng)中應(yīng)用POTN的功能規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。我國(guó)電網(wǎng)公司期望通過(guò)發(fā)掘數(shù)據(jù)的價(jià)值成為價(jià)值鏈整合者，正在大力開展數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)，對(duì)OTN專網(wǎng)的需求會(huì)日益增長(zhǎng)。OTN設(shè)備制造商若能面向電網(wǎng)公司的上述需求展開改進(jìn)，可期電網(wǎng)公司、OTN設(shè)備制造商達(dá)成雙贏。

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Discussion on the issues of applying OTN in power grid communications

CHEN Xinnan1, LIAN Weihua1, MA Yining2

1.China Southern Power Grid Power Dispatching Control Center, Guangzhou 510663, China 2.China Southern Power Grid Energy Development Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663, China

With the gradual increase in the demand for communication bandwidth in the electric power grid, the application of optical transport network (OTN) in electric power communication has become increasingly extensive and in-depth. A series of problems to be solved have been found in the application process. The long-haul transmission problem, the interruption problem of OTN with polarization multiplexing carried by OPGW which is caused by lightning strikes, the problem of mismatch between trend of service requirement development and functions combination of OTN equipment. The background and principles of the above three issues were briefly sorted out and introduced. The forward and backward Raman amplifiers and remote optical pumping amplifiers were applied in the practical OTN system construction project. Theoretical calculations of the optical power distribution along the fiber were carried out and verified by field measured data, which quantitatively proved the gain of amplifiers mentioned above on the single-span transmission distance of OTN systems. The speed of the rotation of SOP caused by natural lightning strikes was theoretically estimated and measured in the practical OTN system. A test method for the SOP tracking ability of the OTN systems was proposed and carried out. An idea of applying the pakect optical transport network (POTN) to imporve the flexibility of OTN bandwidth administration was proposed.

power grid communication, OTN, OPGW, ultra-long distance, SOP

TP393

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2022149

2022?04?14；

2022?06?10

陳新南（1963? ），男，中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心高級(jí)工程師，主要從事光傳輸網(wǎng)承載電網(wǎng)生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)的安全可靠模式等方面的工作。

連偉華（1985? ），男，中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心高級(jí)工程師，主要從事與光傳輸通信網(wǎng)承載電網(wǎng)業(yè)務(wù)相關(guān)的技術(shù)方面的工作。

馬一寧（1991? ），女，南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院有限公司工程師，主要從事信息化管理和大數(shù)據(jù)等方面的工作。