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.
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