电力系统中的光纤通信网及其应用技术

刘永平

梅州供电局，广东 梅州 514021

电力系统中的光纤通信网及其应用技术

刘永平

梅州供电局，广东 梅州 514021

前言

电力系统通信是电力生产及商业化的重要环节，电力通信系统必须有足够的可靠性和容量以满足电力生产的要求。电力通信网是电网稳定运行的重要保证，是电力市场交易的必要手段，是电力工业生产不可缺少的环节。由于电力通信安全性要求较高，功能及性能要求高，不能通过运营商提供的通信网络承载，需要建立专用的通信网络。数字化电力通信网连接整个电力系统的调、变、输、配、发各个环节，为各个应用系统、数据共享平台提供带宽充足、可靠稳定、安全机密的专线、数据通道使用。光导纤维由于其技术上的特点和优势，逐渐成为电力通信网的主要通信介质。

1. 波分复用

波分复用（Optical Wavelength-Division Multiplexing，OWDM）技术是在一根光纤上同时传送波长不同的多个光载波的技术，这一技术使光纤的传输能力成倍的增加。

当相邻的两个峰值波长的间隔在50～100nm，称为WDM；当相邻两个峰值的波长间隔在1～10nm量级时称为密集波分复用（Dense WDM，DWDM）系统；当相邻两个峰值波长的间隔小于1nm时，称为光频分复用系统（Optical Frequency Division Multiplexing，OFDM或FDM）[1]。

图1为双向WDM传输系统工作原理图[1][2]。

2. 光栅型波分复用器

波分复用器是实现不同波长的光信号合束和分开的重要器件，是实现WDM技术的

分析了电力系统通信网的主要特点，介绍了光纤通信的波分复用和光栅型波分复用器的工作原理，对电力通信中光纤通信的应用状况进行了概括，最后对电力系统中光纤通信网的发展做了展望。

电力系统；光纤通信网；波分复用；光栅

electric power system; fiber-optical communication network; wavelength division multiplexing; optical grating关键。对光栅型波分复用器来说，衍射光栅可以对包含有多个波长的光信号进行空间分离，使不同波长的光在出射方向上分别处于不同的空间位置，从而实现空间分割。

图2 光栅衍射图样

光栅的衍射图样见图2[1]，G为光栅，设S为处于透镜L1的焦面上的光源狭缝，假定它为无限细，光栅G有N个宽度为a的狭缝，相邻狭缝间的不透明部分的宽度为b，自L1射出的平行光垂直的照射在光栅G上，透镜L2将于光栅法线成θ角的光会聚于焦面上的P点。

其角色散为：

3. 电力通信中的光纤通信应用

最近几年，光导纤维在电力通信中的运用更为广泛，几乎融入到电力通信中的各个环节里。电力系统光纤通信应用包括：电力综合通信网、调度通信网、保护装置通信网、光纤通道保护、复用段保护等[2-4]。

在综合通信网中引入光纤通信技术，新通信网络模式的构建开始朝着更加复杂的结构转变，对于各种专业网络的监控作用更加显著，SDH 传输网管在综合通信网络中的优势更为明显。既能实现通信资源的优化配置，又能提高网络的操作效率。

在调度通信网中引入光纤通信技术，能满足区域通信的网络化、数字化要求，并可增加许多满足群用户的新功能，光纤技术的先进性使得调度通信网能够发挥出更强的性能。

在保护装置通信网中引入光纤通信技术，对各种通信网络设备加以保护，从而达到相对稳定的状态，满足优化操控的需要。光纤通信的高可靠性和大容量提升了保护装置通信网的性能，很好的保证了电力设备性能的发挥。

在电力通信中，广泛采用光纤通道保护。普遍运用光纤继电保护，借助于光发送器、光纤、光接收器等装置组合，构成全面性的光纤通道结构。光纤通道保护的引进可以避免设备在正常运行状态下出现异常，防止装置故障发生率的上升，从而避免了电力通信设备的耗损。

4. 电力系统中光纤通信网的未来发展

光通信技术的发展，将带动电力系统中光纤通信网络的发展。WDM、OTDM（光时分复用）和OCDMA（光码分多址）等技术的结合将构成未来光网络的基本框架。WDM光网络的信道数目将进一步增加，将有能力在整个通信窗口中提供1000个波长。光交换机和光路由器将成为组建核心WDM光网络的首选设备，其交换容量将突破Tbit/s的量级。相干光通信技术和新型光器件都将给光通信技术带来革命性的发展，这一切都将推动未来电力系统光纤通信网的极大发展。

[1]钱宗珏，区惟煦，寿国础，唐余亮.光接入网技术及其应用[M].人民邮电出版社，2000,5

[2]赵云.波分复用技术在电力通信中的应用研究[J].云南电业，2011，（1）：39～40

[3]辛化梅,李忠.论光纤通信技术的现状及发展[J].山东师范大学学报(自然科学版)，2003，18(4 )：95～97

[4]吴悦.电力光纤通信技术的发展研究[J].企业技术开发，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

刘永平，1975年出生，广东省梅州市人，电力通信工程师，从事电力系统通信工作。