基于光纤通信的智能配电网探究

摘要：智能电网的实现是以各种数据传输为基础的，而光纤在数据通信方面的独特优势，使其迅速应用到智能配电网中。文章首先介绍了光纤通信的发展现状，然后分析了几种电力特种光纤传输技术，对光纤通信技术在智能配电网的应用进行了深入的研究。

关键词：光纤通信；电力系统；智能配电网

一、光纤通信技术概述

所谓光纤通信是相对于传统的电缆通信而言的，尽管两者都可以完成数据传输任务，但光纤通信无论是在传输速度、容量、可靠性、安全性等方面均有着电缆通信无法比拟的优势。光纤传输系统一般由发送电端机、发送光端机、光纤介质、中继模块、接收光端机、接收电端机等部分构成。首先，由发送电端机接收电力系统的电信号，并通过光电器件将电信号转换为光信号；光信号由发送光端机以一定的夹角通往光纤介质中，基于光纤的特殊结构和优良的性能，光信号以全反向的形式几乎无损失地向前传输；当信号衰减到一定程度时，可以引入中继模块对光信号再次放大；光信号到达接收端后首先进入接收光端机，然后由接收电端机转换为电信号，完成一次数据传输过程。

二、光纤通信技术在电力系统中的应用

电力系统的工作环境和数据传输有着其特殊的要求，因此光纤通信技术在电力系统中的应用也有其特点，而这种特点主要表现在光纤的应用上。目前，我国已实现应用的电力光纤技术主要包括光纤复合架空地线（OPGW）、光纤复合相线(OPPC)、金属自承光缆(MASS)和全介质自承式光缆(ADSS)等。OPGW就是把光纤通信模块与架空地线整合起来，形成一种既能传输光信号，又能起到保护地线的复用系统。此外，特制的铠装光缆还可以起到防雷、受力等作用，但在特高压的应用仍不稳定。OPPC则是与电力相线进行复用的一种光缆，广泛应用于高压输电系统中，是对OPGW技术的一种改进。MASS是为了降低施工难度而提出的，可以避免线路发热的问题，适用于远距离线路、弧垂线路等情况。ADSS具有很强的承重能力，适用于各种环境恶劣的应用场景。上述光纤均有自己的优缺点，目前我国的应用以OPGW为主，采用电能和光信号双线传输技术，但在资源复用率、生产成本和管理效率等方面仍存在短板。

三、基于光纤通信的智能配电网研究

配电网的智能化要求具有一个高性能的数据传输通道，而这个通道可以由光纤通信系统来提供。在光纤传输技术的应用下，配电网中的实时数据、操作指令和故障信息可以快速传输，保证电力供应和电网管理的高效性和实时性[1]。因此，光纤通信在配电网中具有重要的应用价值。（一）总体结构分析。根据光纤通信技术的特点和配电系统的结构特征，智能配电网中的通信网络通常由三大部分组成，分别为配网主站层、配电子站层、配网终端层。其中配网主站层起到统一接入的作用，可满足不同通信方式的数据对接要求，同时对众多子网进行调度管理；配电子站层是建设在配电系统现场的通信子系统，通常以变电站为主，根据不同的条件，一般可采用光纤专网、无线网、无源光网络等不同的通信模式，其主要作用就是进行数据采集和传输，兼具故障监控功能；配网终端层由各类电力终端设备构成，例如馈线开关测控终端（FTU）、变电站测控终端（DTU）、变压器测控终端（TTU）以及远方监控终端（RTU）等等。在配电通信网络体系中，一般将主站和子站间的链路称为骨干网，将子站和终端间的链路称为接入网。（二）骨干网分析。骨干网是配电主站和子站之间的传输通道，因此需要在各变电站现场分别建设光纤通信链路，统一接入配电主站中。各变电站内安装OLT(光线路终端）设备、MSTP（多业务传送平台）设备与主站建立通信，以提高传输效率。考虑到不同的变电站有不同的实际条件，因此骨干网并不要求每个变电站采用统一的接入形式，也就是说主站层可以满足不同接入方式的需求。另外，骨干网通常设计为环形结构，保证任意一条光纤断开都不影响整个通信系统的正常运行，具有较高的可靠性。（三）接入网分析。配电通信系统的接入网处于子站和终端之间，可见其传输距离一般比骨干网的短，数据量也不会太大。然而，这丝毫不能影响接入网的重要性，因为不同的终端可能有不同的数据形式、数据量和传输方式，并且终端数量巨大，这使得接入网的设计变得比较复杂。接入网多采用EPON（以太网无源光网络）网络架构，终端之间通过无源光网络互连，完成数据的共享。

四、结语

光纤通信具有色散小、损耗小、容量大、抗干扰等优势，因而在电力系统的通信网络建设中有广阔的应用前景。随着我国光纤通信技术由实用化阶段向智能化阶段演进，光纤通信技术必将在智能电网建设中发挥不可替代的作用。

参考文献：

[1]范子涛,张一晨,刘瑞,等.光纤自动切换技术在电力通信中的运用分析[J].中国新通信,2019(19):12.

作者:顾艳莉 单位:上海电气（江苏）综合能源服务有限公司