塔内光中继技术在超长距电力通信中的应用林波传

塔内光中继技术在超长距电力通信中的应用林波传

林波传关禹王悦樊兴

（北京中电飞华通信股份有限公司100070）

摘要：本文以电力通信具有的特征作为立足点，首先通过对海底光纤通信的借鉴，有针对性的提出了“在超长距电力通信中对塔内光中继技术加以应用”这一设想，并制定了相应的技术方案，接下来对该技术在应用过程中具有的可靠性以及可行性加以论证，最后则是通过理论与实际相结合的方式，对塔内光中继技术的应用前景进行了展望。

关键词：塔内光中继技术；超长距电力通信；应用

引言

直流输电系统所对应换流站之间具有的距离往往能够达到上千公里，但是受到色散、光纤损耗等因素的影响，即使采用了掺铒光纤放大超低损耗光纤的技术，光通信系统能够进行电力通信的距离通常无法超过400km。另外，虽然高阶泵浦、遥泵放大、相干光通信等技术随着社会的发展而愈发完善，但是仍旧无法对直流输电系统所建立光通信中继站的数量进行减少。因此，以超长距电力通信为立足点，对塔内光中继技术的应用进行研究是非常有必要的。

1塔内光中继技术方案

塔内光中继系统以现阶段已有技术为立足点，以电力通信具有的特征为参考依据，通过创新的方式实现了对传输距离进行大幅提升的目标。技术方案的内容主要包括以下几个方面：其一，和存在于海底的光纤通信中继站所应用的远程馈电方式不同，塔内光中继技术在针对塔内通信设备开展供电工作的过程中所应用的方式为风光互补，该方式的优势在于能够在最大程度上提高供电所具有的可靠性，这主要是因为风光互补方式所阴功的磷酸铁锂电池容量较大，风力发电机风速低，太阳能电池效率高；其二，工作人员通过对监控信道技术进行借鉴并优化的方式，将塔内设备对应的监控信息以不同的波段分别传输至相同的光纤之中，从而实现了对塔内设备进行实时监控的目标。另外，和OSC对传输距离和监控信号进行延长的方式是降低传输速率不同，塔内光中继技术为了达到延长传输距离、拓宽监控通道带宽的目的所应用的技术为光放大；其三，能够对光通信系统的传输距离产生影响的因素主要包括信号信噪比、光纤损耗和色散，塔内光中继技术通过对海底光纤通信技术进行借鉴和优化的方式，将用于色散补偿、光放大以及对信号信噪比加以改善的设备设置在电力铁塔内部，通过多级级联放大这一方式，完成对光信号所对应传输距离进行提升的工作；其四，对以风扇散热、防水防风、电阻加热和半导体制冷为代表的温度控制技术进行深入研究，保证电池箱与设备箱内部的环境均能够与锂电池系统与塔内通信设备在运行过程中具有的要求相符合[1]。

2试验运行情况

在超长距电力通信中对塔内光中继技术加以应用的专题在2012年8月通过评审、正式立项；同年12月，塔内光中继系统设计以及评审工作完成；次年6月，在实验室内部完成传输系统的测试工作；塔内光中继系统于2013年9月分别在哈密-郑州直流特高压工程3119号塔、环县变和石城变完成了相应的安装与调试工作，投入试验运行。塔内光中继系统由2013年9月投入试验运行至今始终极为稳定，期间没有发生任何故障，所应用电池组由8块磷酸铁锂电池通过串联的方式而组成，运行过程中呈现出最低电压的数值为26.59V，剩余电量始终维持在26.4V以上，系统设备箱温度处于-7℃至42℃的范围中，符合标准要求。

通过上文所提及的数据不难看出，风光储能够在很大程度上对塔内光中继站在不间断供电过程中具有的要求进行满足，冗余电量也能够保证夏季时设备在运行过程中对所处环境温度的要求。

3塔内光中继技术的应用前景

塔内光中继技术的优势在于以已有的技术为基础，通过创新的方式，通过对多级级联这一特点的科学应用，将光通信系统在电力通信过程中受距离制约这一问题从根本上加以解决，也就是说，塔内光中继技术已然成为了对超长距电力通信问题进行解决的终极方案[2]。本文所展开的研究，主要意义在于对塔内光中继技术所具有的可靠性以及可行性加以验证，为下一阶段相关技术工程的应用提供理论参考。

对塔内光中继技术的应用前景进行分析，可得出以下结论：第一点，该技术能够在很大程度上将直流配套通信工程较易出现的输电线路受T接光缆影响、通信中继站设置困难以及高电压通信业务转悠低电压线路承载等问题加以解决，提高安全系数；第二点，由于光信号速率和塔内光中继技术之间不存在直接关联，因此，该技术对以OTN为代表的高速率光通信同样适用，通过对OTN传输距离进行延长的方式，从根本上对传输距离受制约这一问题加以解决；第三点，通过对塔内光中继技术的合理应用，直流输电通信系统所对应信号的传输距离与直流输电距离成正相关关系，直流输电距离和光通信传输距离不符合的情况由此而得到解决，对于通信中继站设置极为困难的海外工程相比，塔内光中继技术具有更为重要的意义；第四点，输电工程在OTN网络已经成网后，便可以不再对通信传输通道进行建设，只需要在两端接入OTN网络，然后再在该网络中针对新建工程分配相应的波长即可；第五点，塔内光中继技术能够在很大程度上减少所设置传统中继站的站点，减少不必要的设备配置，从而实现对建设以及运维成本进行降低的目标；第六点，电力系统所对应的OPGW通信网络并不仅仅作为电网基础设施而存在，更重要的是，它还作为国家通信基础设施而存在，这主要是因为与电信运营商相比，OPGW光缆具有安全性能高、造价成本低等诸多优点。除此之外，电网所具有的多余纤芯还可以被在塔内光中继技术的辅助下，完成对长距离、大带宽的通信通道进行建造的工作，保证自身所具有的社会效益能够得到有效提升；第七点，现阶段，OTN网络在电力系统中主要被用于对办公业务或是其他不具有较高延时要求的业务，但是对于以保护业务为代表的高时延要求业务而言，SDH网络是承载的第一选择。工作人员可以通过应用OTN网络完成对保护业务进行承载的可行性进行研究以及验证的方式，将OTN网络与SDH网络相结合，在保证网络结构得以优化的同时，完成对现有投资加以保护的工作，例如，将OTN设备用于骨干层，将SDH设备在接入层中加以使用。

结论

综上所述，塔内光中继技术的出现，从根本上将传统的光通信中继方式进行了改变，保证试验系统的稳定、高效运行。到目前为止，该技术在超长距电力通信中仍旧处于试验运行的阶段，距离工程应用还存在较长的距离，因此，下一阶段的工作重点就应当放在将其应用在极端高、低温或是风光资源条件较差的恶劣环境中，并对设计、施工以及运维的标准加以制定。

参考文献

[1]雷学义,邓黎,姜辉,白夫文,贾小铁.超长距电力通信塔内光中继技术应用研究[J].电力信息与通信技术,2015,12:6-9.

[2]白歌乐.内蒙古电力通信网无中继超长距离光纤传输系统的研究与应用[D].内蒙古大学,2014.