光纤通信技术在配网自动化中的应用

光纤通信技术在配网自动化中的应用

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摘要：随着电力事业的发展与改革，配电网已成为电力系统中的重要组成部分。配电网是电力系统的重要组成部分。配电网自动化的实施，主要是利用电子、通讯、计算机等多种先进技术，对配电网进行实时监控与管理，并对其进行保护和检测。目前，我国配电网的发展已有一定成就，但仍有许多不足之处。所以，对配电网中的通信方法进行研究是很有实际意义的。

关键词：光纤通信技术；配网自动化；应用

引言

我国在发展电力的过程中始终坚持“重发电轻供电”的思想，使得供电系统中的配电网建设进展缓慢。在市场经济的推动下，大部分的电力消费者都对供电的安全、可靠、电能质量提出了更高的要求，尤其是炼钢、芯片制造、木材加工、医疗器械等高精密的企业，对电能质量提出了更高的要求。而整体的配电自动化的规划与建设，能够提升供电电能的品质与可靠性，实现对用电负荷的有效控制，提高了配电管理的效率与满意度，从而使配电系统的运营与管理达到了一个全新的高度。

1、配电自动化技术概述

配电自动化技术可以对整个电网进行整体的调配，使得进入到电网的电能可以高效地传输，按照不同的用户群来充分保障用电。配电自动化是指将电能按一定的比例进行科学、合理的配置，从而为用户提供更好的服务。配电网是整个电网的最终环节，它的上端与电网线路相连，下端与输电网络和各直接用电设备相连，覆盖了机关、企事业单位、普通用户等各个区域，因此，在电网中，配电是最重要的一环，它分布范围广，连接设备多，配电线路长，是确保用户用电的最根本的保证。在DL/T814-2002《配电自动化系统功能规划》中，对配电自动化作了更多的解释，它是利用计算机技术、信息技术、通信技术和控制技术等相关技术的支持，将与配电网有关的用户、离线、电力、结构等信息进行整合，并在后端的自动化控制下，实现对整个系统的综合管理。同时，通过整套自动化系统，可以充分保障电网的安全运行，防止发生事故。配电自动化系统可以充分发挥出管理和控制的双重功能，它的运行特征非常的庞大和复杂，各种综合数据和控制维护信息也非常的多，利用自动控制，可以在最短的时间内将数据全部抽取出来，确保整个系统的安全、稳定运行。配网自动化由馈线自动化与配网管理两部分组成，馈线自动化采用光纤、无线、载波等多种通讯方式，对馈线终端的报警信息进行完整的提取，并对用户反馈的信息进行快速处理。电力系统是将各局部单位进行划分，对各个子系统进行综合管理，从而确保电力系统的安全、可靠运行。

2、光纤通信技术的优点和发展意义

2.1光纤通信技术的优点相比较传统通信方式，光纤通信优点很多：

（1）带宽高

按照奈奎斯定律，光的最大承载能力为770Tbps，其传输带宽已经超过了800Gbps，远远超过了传统媒体的同轴线缆。

（2）损耗低，中继距离长

在光纤中传输光信号时，由于吸收和散射等原因导致的光功率降低，这就是损失。石英光纤的传输损失约为0.2-0.5dB/km，而传统的像轴向线缆的传输损失高达19dB/km。

（3）抗电磁干扰

光纤的制作材料以石英光纤为主，是一种非金属材料，具有很好的抗干扰素力，不受闪电、电离层等因素的影响，也不受太阳黑子、耀斑的影响。

（4）重量轻

同铜线和其他通信材料相比，光纤具有极小的密度和极轻的质量。另外，这种纤维是很薄的，与同轴电缆相比，带有涂层的纤维的外径在250μm左右，而同轴电缆的直径达到了10毫米。

（5）信息传输安全

光纤通信以光为信号进行信息传输，它自身不存在电磁辐射，也不存在电平信号，所以光信号难以被外部捕获或监听，是一种较为保密的通信方法。

2.2光纤通信技术的发展历程

光纤通信从二十世纪60年代开始发展。最初的光纤试验采用了塑料，但是受到光的衰减限制，其传播距离受到限制。二十世纪70年代后期，随着光学玻璃材料的发展，单模光纤的出现，大大提高了光纤的传输距离。二十世纪80年代，以单模光纤为代表的光纤通信技术进入了高速发展时期。二十世纪90年代，光学放大器的出现，使讯号在传送时得以放大，从而增加了传送距离。随着WDM技术的发展，多个波长的光信号可以通过同一根光纤进行传输，极大地增加了通信能力。

2.3光纤通信技术的应用及意义

光纤通信自问世后，迅速发展，在广播电视、电力通信、干线传输、企业/园区、家庭网络等各个方面都有了广泛的应用，对科学技术和社会产生了巨大的影响。

目前，随着云计算、元宇宙AR/VR高清沉浸体验业务，人工智能，智慧工厂与数字孪生，智慧医疗，物联网，大数据，F5G/5G等新业务新技术层出不穷，光纤通信已成为数字经济和数字新基建的重要承载力量，因此，光纤通信具有更重大的时代意义。根据CiscoVNI报告，2022年，世界范围内的IP流量将达到4.8ZB，比以往任何一年都要多。到2022年年底，全世界的网民数量有望达到60%，而285亿的固定和移动个人设备将与互联网相连，每时每刻都会产生大量的IP流量，特别是园区，企业，学校，医院，工厂，家庭等场景的设备与连接，都是互联网中的信息生成与应用的重要场所，所以，园区网的全光纤化已是大势所趋。

目前，光纤通信已经迈入了高可靠、智能化的全光网的新时期，“光互联”的时代即将来临，它将对全社会的数字经济起到革命性的推动作用。

3、光纤通信技术在配网自动化中的应用

为了更好地阐述光纤通信技术在配电网中的应用，本文结合一个电力公司配电自动化系统的实例，具体介绍了光纤通信在配电网中的应用。案例的基本条件分析：该项目在构建通讯系统的过程中，使用了EPON技术，它具有主站的灵活性和无源化的特点，并且更适合于光缆的走向。总体投资费用比较低，在采用这种技术时，为了取得最好的技术应用效果，必须对配电网自动化系统进行组网方案的设定。

3.1光波分复用技术

光波分复用是一种将不同波长的光在同一光纤内进行传送的一种新方法。利用这种技术，可以对原始信号进行有效的恢复，在具体的应用中，也可以根据特定的波长宽度和形状，对密集波、吸收波等间隔模式进行适当的选择，并通过对激光进行制冷，保证光波在光纤中的稳定传播；最后，将视光波（如分接器等）转化为波长信号，实现与对应接收装置的连通传送。

3.2无保护组网规划

若由1座110kV变电所和5座10千伏变电所组成的变电站，则采取链式组网方式。在变电所中设置了OLT装置，负责对辖区内各监测终端的数据进行采集，实现与主站的通讯。在开关站内设置ONU装置，通过无源分光器将ONU装置与光缆干线相连接，确保各装置的独立，并且在整个系统的某个装置发生故障的情况下，还能确保其他装置的正常工作。变电站与开关站之间的通讯是通过48芯ADSS电缆或者是一种非金属的耐火软管电缆来实现的，利用不均匀的分光器来实现网络的多层次分流，由于光纤的骨干是单链的，因此不能实现对应的网络保护。

3.3光纤接入技术

近几年来，光纤入户技术发展很快，它为用户提供了有效的信息传输环境。在应用光纤接入技术的过程中，要特别注意宽带传送网络与用户接入端的连接，保证光纤精确到户，满足不同地区，不同单位，不同企业，对光纤通信的需求。

3.4全线路保护组网规划

基于配电网的自动化，将星形主干网布置在开关所在的位置。在建立自动化系统通信网时，采用了与链式结构同部署的处理方法，将OLT装置配置到变电站。通过使用双PON端口来配置ONU装置，并与变电站OLT装置相连接，从而实现了1：1主干光纤保护。

4、提高配电网建设质量效果

配电网施工的好坏直接影响着供电品质，采用自动化技术可以使整个配电网的稳定性得到充分发挥。当配电自动化系统发现配电网的质量有问题的时候，就意味着已经有了对电力的安全稳定运行不利的因素，因此，必须对配电网的运营进行全方位的加强，这样才能帮助供电部门对建设方案和规划进行严格的审查，这样才能切实地维护方案的可行性、科学性和合理性。在施工之前，利用网络等自动化技术对地域、环境等情况进行全面地了解，并做好各项有关的信息数据准备工作，以此来建立健全的监管与管理机制。为保障施工质量，可以利用配网自动化系统，采集线路跳闸情况、重过载情况、配网设备、运行环境等方面的资料，并与过去的线路和设备进行调研，找出存在的问题，对周围的线路和设备进行认真的检查，对不能用的设备要及时替换，能修理的要尽快修理，这样才能把配网的配套工作做好，才能保证供电的安全运行。

结语

总之，现在光纤技术已经得到了很大的应用，并且随着这种技术的不断完善，它不但方便了配电系统的操作，而且还可以推动我国配电自动化的不断发展。随着科技的进步和发展，人们对网络的要求也在不断地提高，这就要求有关部门加大对该技术的研究力度。光纤通信接入技术有着极大的优越性，它可以有效地改善人民的生活品质和水平，并能使生产工作更加顺畅地进行，因此，必须加强对这种技术的研究，才能更好地进行科技的研发，进而促进我国配电系统的发展。

参考文献

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