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浅谈光纤通信技术在电力系统中的应用
电力系统是我国经济发展和社会进步的重要组成部分，下面是小编搜集整理的一篇探究光纤通信技术在电力系统应用的论文范文，欢迎阅读参考。
摘 要：电力系统是我国的基础性能源供应架构之一，也是覆盖范围最广的持续供能网络。截至到2010年，我国330kv及以上线路长度达到了9.51万公里，预计在“十二五”期间新增电网长度为1.32万公里。庞大的电力系统不仅带动了风能、水能和太阳能等新能源的发展，更是形成了规模宏大的电力系统通信网络。本文将通过对光纤通信在电力系统中的应用介绍，详细阐述在不同应用层面的作用和特点，进而提出针对现代电网系统通信的合理化建设建议。
关键词：光纤通信;电力系统;电力通讯网;应用
从通讯网络的角度来说，电力系统的通讯网络是目前国内大型的专用网络之一。它承担着电力系统所有的语音、数据、视频和宽带业务，其中也包含常规电信业务、内部呼叫和自动化办公业务等。从整体上说，电力系统的通信网络与电力输送网络一样，都是不可或缺且十分重要的，它的整体性和稳定性将直接影响到供电系统的安全。
事实上，光纤通信技术已经超越了本身业务，成为近几十年来最前沿的综合性技术。结合电力系统自身的需要，它可以为电网系统提供快速监测、故障定位、远程监控等功能，成为我国电网系统应用层的主力辅助部分。从以上功能不难判断出，光纤通信在作用范围上主要击中在电网自动化控制方面和通信平台，作用的对象主要包括主站系统，子站系统以及馈线端。
一、在电力系统自动化中的应用
电力系统是我国经济发展和社会进步的重要组成部分，由于我国的国土面积广大，东西部能源和技术分配不均匀，因此需要架设大量长距离电力传输线路，进而形成了态势复杂的电网系统。根据现实情况分析，电力在运输过程中不仅要确保高效、经济，同时要尽量减少线路损耗的情况;从网络线路的运营角度来说，大量继电器信号传输接受和反应设备，成为最重要的解决途径。
在这个基础上形成的电力通信网络主要包括三个方面，分别是通信站、中转站和调度部门。这些部门之间采取专用的光纤局域网(电力专业网的一部分)进行互联。要实现互联的稳定性和安全性，就必须考虑到通信网络受到电力磁场的干扰问题，在以往的情况中这种现象很普遍，维修成本居高不下;而光纤通信技术可以很好的解决这一问题。
普通光纤的直径在三毫米到九毫米之间，属于单模光纤，多模光纤的最大直径也在五十毫米单位以下;光纤通信技术的良好延展性和融合性，使它在短时间内就成为了重要的现代化通信手段之一，并且在电力系统的应用方面发挥着重要作用。从光学通信的技术上讲，光纤通信技术之所以收到青睐，主要是因为自身的优势决定的，其中包括：良好的抗干扰性、大容量长距离传输、体积小质量轻、使用寿命长和环保低消耗等等。
在电力系统中，可以通过上下级来划分，用于体现出不同的控制权限。一般来说，电网规模的大小决定了其在电网系统中的地位，特别大的主站层可以划分为中心主站和区域站两层，主站层和子站层之间的通信要求可靠性和安全性，所以一般都会采用光纤通信技术。
(一)电力系统自动化通信的特点分析。
电网系统自动化是近年来我国重点实施的项目，光纤通信之所以能够成为电网通信的基础性设施之一，主要是符合在监控、检测、隔离等方面的特点。在进行通信设施建设的同时，首先要考虑的是电网建设所面临的现状。国家电网覆盖了我国大部分人口聚居地，电站呈点状分布，所面临的自然环境和地理环境多种多样。
我国电网的特点是采集点多，但是规模较小，可产生的有效数据也很少，所以不可能架设专门的设备建立起通讯机房，同时要耗费人力物力进行职守;在这种情况下，电力系统自动化的建设就显得尤为重要，而电力系统自动化的实现，对通信模块的要求有十分迫切。
环境的复杂性意味着通信模块必须承受恶劣的天气条件和自然条件，并要配合电力系统自动化功能的实现，这就对其在功能和组成上提出了更高的要求，如：防雷击、防腐蚀等。以往的通信模块中所普遍采用的双绞线、电力载波等通信模块非常容易收到破坏和干扰，而且在地理的故障解决方面缺乏有效解决方案。
(二)电力系统通信网络的设计
电力系统自动化实施的基础是快速可靠的通信网络，这已经是不争的事实。光纤通信技术结合快速以太网的拓扑模式，利用先进的虚拟总线控制技术，可以实现庞大的电网系统终端信息收集，同时进行快速遍历和检测。
从结构上来说，虚拟总线的控制平台主要是通过对直接下一层节点发布指令，为了尽量减少时间延迟，配合光纤通信网络和智能技术，在较高权限的设定下，可以直接进行控制。但在实际操作中并不提倡这样做，原因是越级管理可能造成系统指令的重复发送，不利已外部通讯设备的维护。可以建立起有效的预警机制，如报警装置，强制提醒装置等等。在组网的过程当中，要充分考虑到自动化设计的节点较多这一问题，对于同一级别的采取指令分级分批发送，通过建立数据模型在短时间内筛选出特许机制，以应对多变的外部电力环境。
此外，值得一提的是防雷击保护措施。伴随着电力自动化系统工作的通信模块位于户外，虽然光纤通信线路具有很好的保护层，但受到较大外力强压的时候依然存在断网风险。
二、配电网通信平台上的应用
“十二五”期间，我国提出了“智能电网”的建设规划，国家电网公司表示将全面加强对“智能电网”的建设和推进工作，以实现配电网自动化的目的。利用计算机技术、网络技术、电气自动化技术等可以构建完整的电力自动化系统，而在整个配电网中，通信平台是至关重要的。
但是，配电网的通讯方式与变电站的通讯方式截然不同的两种情况。就结构来说，要根据实际的工作环境进行划分，导致拓扑结构复杂，组点分散，通信点多等特征。在以往的工作中，配电网的通讯设施大多采用电缆施工，但效果并不理想。至今为止，电缆传输信号差的缺陷仍然无法解决;在无线通信技术方面，虽然可以解决地理环境的限制问题，但是依然收到信号差的问题，同时无线通讯的费用要高出很多。 结合两种情况，光纤通信技术可以完美的解决二者的缺陷，因此是配电网通信平台的不二选择。
(一)配电网中光纤通信网络架构分析
光缆的铺设与配电网中电力电缆的铺设实现一致。一方面，可以减少重复施工带来的额外支出，另一方面，可以确保两者之间配合的紧密性，也便于后期的维护与管理。但是，光纤的局部构建与通信拓扑有关，并非是单纯的地理关系。
目前来看，常用的通信架构主要有两种。
第一，采用P2P(点对点)的网络架构。两个同等功率的变电站对一片区域实行电力输送，并形环状结构，性能比较稳定。这种结构最大的优点是，同时实现了电力和网络部分的保护，除非环状结构内两个电站全部失去功能，才会导致中间环节的节点失去通信功能。但是这种情况发生的概率较小。
第二，采取单电源树形架构。对于用电规模较小的区域，可以采用这种方式，也可以更好的发挥光纤通信长距离的优势，在配电网自动化实现的过程中，网络通信部分使用的较为频繁。
(二)配电网中光纤通讯的优势
配电网的服务对象很多，除了优质用电区的城市、工业区之外，还有包含广大的农村地区，涉及到高中低三个配电级别，任务非常繁重。除了要做到安全、稳定之外，更重要的是实现实施监控和对故障的判断功能。
光纤产品的种类很多，性能各不相同，在实际的电力系统中所使用的光纤主要有两种：(1)架空地线光纤。这种光纤产品在设计上增加了隔热层，材料是热塑胶，可以发挥最大的保护作用，所采用的激光焊接技术延长不锈钢管道实现延伸，距离超过一万米，而且可以有效的防止雷击破坏;(2)全介质自承式光缆。这种光缆的质量很轻，不仅具备很好的防雷击性，而且具有很好的抗电磁干扰性。
从长远发展角度出发，配电网的通讯模块必须满足故障率低于电力系统的需求，否则视为本末倒置，会额外加重电力系统的负担。鉴于电力电缆的铺设与通信线缆的铺设在施工方面的平等性，选取优质高效的通讯材料和技术也就成了关键。光纤通信的基本物质是光纤、光源和光检测器，无论是从光缆的结构还是特性上来说，都具有极高的稳定性，外界潮湿、腐蚀、雷击等行为对其影响很小，因此具有很强的优势。
三、结束语
目前我国正处于“十二五”发展的攻坚阶段，电力系统的完善和进步，将进一步推动我国经济和社会现代化建设。工信部所发布的数据显示，“十二五”期间我国光纤基础设施投资规模将达到5000亿元。光纤材料技术和光纤通信技术的应用范围将随着时间发展越发拓宽，作为电力系统中重要的一部分，光纤通讯设备及技术运用仍然在不断的发展，相信随着科技的进步和新材料的研究，光纤产品会逐渐呈现出多元化的特征，在电力系统中也会发挥更重要的作用。
参考文献：
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