光纤通信技术在电力通信网中的应用
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摘要：随着电力工业的不断发展和通信与计算机方面新技术的不断应用，对电力通信网的容量与可靠性又提出了更高要求。光纤通信方式具有容量大、扩容方便、通信质量好、中继距离长、可靠性高、适应向数字化发展等很多优点，特别是近期光波分复用、光交换等技术的成熟与发展，使光纤成为未来世界的主要通信手段。本文概述了电力通信系统的特点，结合实际讨论了光纤通信在电力系统中的应用。
关键词：光纤通信；网络传输；电力通信网
0引言
电力系统通信网是我国专用通信网中规模较大、发展较为完善的专用网。电力通信作为电力系统的重要组成部分，承载的业务主要有语音、数据、宽带业务、IP等常规电信业务，此外，还承载着电力生产专业的远动自动化信息、继电保护、安稳装置信息以及电力市场化所需的宽带数据。稳定可靠、高效率的电力通信网络为提高整个电力系统的安全管理、经营管理、工作效率提供了有效保证。光纤通信满足这一要求，广泛用于电力通信网中。
1 光纤通信的特点
光纤通信是以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。光纤是一种介质光波导，具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。光纤通信之所以能够飞速发展，主要有以下突出的优点：
1.传输频带宽、通信容量大。
2.由于光纤的损耗低，因此中继距离可以很长，在通信线路中可减少中继站的数量，降低成本，而且又提高了通信质量。
3．不受电磁干扰，因为光纤是非金属的介质材料，因此它不受电磁干扰。雷电多发区，由于光纤可采用无金属结构，故可以防雷击，也可防止变电站地电位升高时损坏通信机房设备。
4. 方便架设与维护。电力系统光纤通信可以充分利用电力系统的杆塔资源与电力线路同杆架设；由于与电力线路互相独立，不影响输电线路和光缆的正常维修。
2 电力通信网络传输要求
电力通信网既要为电力系统生产、调度提供服务，又要承载远动、继电保护、办公自动化、数据综合网等业务，因此，对电力通信网络传输技术的可靠性、可扩展性等相关性能提出了更高的要求。
1． 可靠性高
时时畅通是电力通信的主要特点，这个特点也是电力系统的行业特点所决定的。既要要求数据传输具有可靠性和大容量，同时又要要求传输线路具有抵抗严重的外力破坏的能力，例如，在各种恶劣天气影响下，就必须更要保证电力通信运行的畅通。光纤传输的质量很高，因为在光纤内部传输信号运行。因此，受到自然环境变化的影响很小，稳定性强，抗电磁干扰能力强，对于电力系统所特有的高电压、高电磁场的环境有更强的适应性。
2. 便于扩展性以及投资效益性
伴随着电力企业的业务的不断发展壮大，运营成本经济化在电力企业要求也变得越来越高，电力通信系统配置不得不考虑综合考虑到网络的便于扩展性、投资效益性、系统复用性、设备的可承接性等扩展性能。
3．能源环境保护性
随着我国经济的不断快速发展，同时对于能源的需求也变得越来越紧张，能源供应即将面临很大的挑战。电力通信同样需要考虑能源环境问题，光纤传输的主要介质――光纤，光纤的主要原材料是SiO2， SiO2 在自然界中储量相当丰富，因此光纤通信的发展不会遭遇资源不足而带来的麻烦和问题。同时，采用了MSTP/SDH 技术的传输网络，节省了E1 接口，同时就节省大量的线缆材料，降低无用的线上能量的损耗，因此现阶段的光纤传输技术和设备从绿色的角度来看是符合电力行业发展要求的。光纤传输技术和设备符合我国能源环境保护战略的发展。
3 光缆在电力通信系统中的应用
由于光纤通信具有抗电磁干扰能力强、传输容量大等诸多优点，光纤通信的问世便在电力部门得到应用并迅速发展。除普通光纤外，还有一些专用特种光纤也在电力通信中大量使用：
3.1 地线复合光缆（OPGW）
地线复合光缆（OPGW）即架空地线内含光纤。电力传输线路中地线中含有供通信用的光纤单元。该种光缆做到两全，即地线的电性能和机械性能不因设置了光纤而受到损害，光纤单元也要适当地受到保护而不致损伤。
3.2 光纤复合相线(OPPC)
OPPC(Optical phase Conductor)是电力通信系统的一种新型特种光缆，是在传统的相线结构中将光纤单元复合在导线中的光缆，是充分利用电力系统自身的线路资源，特别是电力配网系统，避免在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾，使之具有传输电能及通信的双重功能。
3.3 全介质自承式光缆（ADSS）
全介质自承式光缆――ADSS（All Dielectric Self Supporting）。全介质自承式光缆特点：光纤传输损耗小、色散低；光缆具有优良的机械性能和环境性能；结构紧凑，确保恶劣环境下光纤不受力；光缆全为非金属结构、重量轻，敷设方便，抗电磁干扰强；光缆为自承式架设，抗拉强度高，抗外界环境能力强，光缆柔韧性和抗弯曲能力强。
4 光纤传输组网技术
4.1 同步数字体系（SDH）
同步数字体系SDH（Synchronous Digital Hierarchy）是一种将线路传输、复接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 体系同时具有一套相当完善的自我保护体系，这样可以满足电力系统的高可靠性的要求。
SDH体制对电接口和光接口作了统一的规范，兼容性大大增强； SDH采用同步复用方式，低速SDH信号是以字节间插方式复用进高速SDH信号的帧结构中；SDH体系中，信号的帧结构中安排了丰富的用于运行维护（OAM）功能的开销字节，大大加强网络的监控功能。
4.2 智能光网络（ASON）
智能光网络ASON（Automatically Switched Optical Network）是一种具有灵活性、高可扩展性的能直接在光层上按需提供服务的光网络。在光传输组网技术上叠加以IP技术为基础的网络智能化技术，形成具有智能性的光网络，该网络由用户端动态发起业务请求，自动选择路由，并通过信令控制实现业务连接的建立、拆除，自动完成网络连接。
现有的电力光纤通信网必须进行大规模升级改造才能适应未来用户业务增长的需要，在电力通信网中引入ASON将会带来一下好处：增强网络业务的快速配置能力，实现业务的快速提供；以MESH组网方式可以提高业务的生存性，提供多种保护和恢复方式，有效抵抗网络多点故障；灵活提供不同的业务等级，满足目前迅速发展的不同等级用户服务的需要；充分降低维护难度，实现对业务的快速调配和自动保护，提高运营效率。引入ASON技术，不仅可以大大提高配电网通信网的服务速度、增加新的业务种类，而且能与现有网络无缝融合，向着全智能的网络发展。
4.3 分组传送网（PTN）
分组传送网PTN（Packet Transport Network）是指这样一种光传送网络架构和具体技术：在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展、较高的安全性等。
PTN设备组网时，应考虑电力通信网的特点，采用分层结构，对于地区级网络结构而言，可分为三层，即接入层、汇聚层、骨干层。为确保电力通信网安全可靠运行要求通信网络必须具备高效、全面的网络级保护能力，PTN网络保护技术主要有线性保护（1+1和1：1保护）、环网保护等。在现有电力通信网络中，应根据网络建设现状和发展趋势，逐步由SDH/MSTP向SDH与PTN混合组演进，并最终形成PTN独立组网。
4.4 以太无源光网络（EPON）
以太无源光网络EPON（Ethernet Passive Optical Network ）是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。
EPON拓扑技术，使开通业务更加简单迅速，各种检测手段保证后期维护、判断故障点快速准确。随着电力通信系统的深入发展，EPON这种高灵活性，高带宽，高保护机制，高智能化管理，高性价比的综合业务的宽带光纤产品迫切应用于电力配用电网系统。
5结论
光纤通信在电力系统的广泛应用实现了电力通信网建设的低成本、大容量、多业务和智能化，保证了电网生产的安全经济运行，创造了巨大的经济效益和社会效益。光传输组网新技术的不断应用，加速了我国坚强智能电网的建设，电力通信技术的发展将成为电力网稳定运行的重要保障。
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