光纤通信技术中的电力系统调度应用论文
【 摘要 】光纤通信的特点体现在可靠高效，在电力行业应用十分广泛，在继电保护、监控调度、自动化方面发挥着重要作用。本文就光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用作简要阐述。
【 关键词 】光纤通信技术；电力系统调度；应用
光纤技术应用于电力企业，对于企业管理水平发挥了巨大作用。与其它的技术相比，光纤通信具有独特的优越性。此种技术以光纤作为传输介质，利用光线进行信息传递。光纤通信技术的组成包括了以下部分，电端机，中继器，光缆，光湍机。此种技术在应用方面组网非常的灵活，可以是星型、网型，也可以是链型等。而电力调度自动化通常是应用环形网络，从而使其连接于计算机局域网络，达到数据共享目的。
1光纤通信
光纤通信是将光作为载波，光纤作为传输媒质，从而实现信息传输。光纤的组成包括了纤芯，包层，涂层。内芯在几微米到几十微米之间，比发丝还细。中间层将其称之为包层，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用，涂层的作用在于保护光纤。光纤的通信原理是，将需要传输的信息在发送端变为电信号，之后将其调制到激光器发射的光束，光的强度会随着信号幅度变化而相应变化，并利用光纤发送。而在接收一端，光信号由检测器接收并且将其变为电信号，通过解调使其恢复到原来信号状态。光纤通信在技术方面的组成包括了信号发射，信号合波，信号放大与传输，信号接收，信号分离。
2光纤通信技术的特点
光纤通信技术的特点体现在以下方面，首先是具有较大的传输容量，传输带宽与调制方式是光纤通信技术具备传输容量的因素。光源具有调制特性，相比于电缆与铜线其通信容量要大许多，并且可以通过其它措施使信息在传递过程中损失程度最大限度的降低，从而避免信息容量导致的限制。光纤通信抗干扰能力比较强，光纤材料的主要成分是石英，此种材料具有良好的绝缘效果，因此使光纤具备了较好的抗干扰能力。石英材料自身的性能比较稳定，具有较强的抗腐蚀能力，并且绝缘效果好，能够抵抗雷电干扰与太阳黑子活动。人为电磁的干扰也能够得以削弱。在具体施工环节，光纤架设如果采用平行架设的方式，同时高压电线也采用平行架设的方式，就能够构成复合型光缆，从而为电力调度自动化工作开展提供支撑，电磁脉冲对通信造成影响就可以有效降低。保密性能较好，电波传输过程中，电磁波泄露情况是无可避免的，而电磁波泄露，就会使信号安全性降低，严重的时候信号可能被窃取。而利用光纤技术可以将信息限制于光线中，即使是出现泄露情况，光纤外包皮也能够将信号吸收，从而避免外界窃取信号。但是在实际施工过程中可能会存在同一条光缆包裹数量不等的光纤，而由于光纤外包皮的作用，彼此之间不会出现信息干扰问题。光缆传输产生的损耗较低，相比于现有的传输介质，光纤产生的损耗是最低的，因此在远距离传输时采用光纤更加的合理。随着社会经济的发展，人们对于信息传输要求也在提升，而信息传输距离在不断增大，由此会导致传输损耗增大，降损已经成为了信息传输过程一项非常重要的工作。
3光纤传输应用于电力调度自动化
电力系统组成包括了配电系统、输变电系统、发电厂等，而对于通信系统而言，信息传输的通畅性是确保系统能够有效运行的关键所在，因此光纤技术对电力系统的作用日益重要。光纤通信的组网方式非常的灵活，可以将其分为星型、树型、网状、环状等。考虑到电力调度自动化特点通常采用的是树形与环型结合，或者是单纯的环型网络，通过连接计算机实现数据共享。通信网络节点较多，为避免在工作过程中出现通信中断等故障，企业可以考虑双光纤环路自愈型网络，其中配置具备自动切换功能光纤收发器。一旦光纤通信出现了问题，切换器能够及时构成新的光纤路径，从而实现通信系统自愈，确保继电工作正常，电力调度工作能够正常进行。光纤通信技术应用于电力调度自动化，由于供电部门工作特殊，因此要求电网运行可靠，对于继电保护工作的要求也在日益提升。当电力系统出现问题的时候，工作人员需要及时准确的判定故障的位置及原因，并且快速解决问题，从而将系统故障产生的影响控制在一定范围内。对于调度侧的远程遥控而言，不能出现非正常的拒动现象，光纤通信的稳定性直接影响到电网运行的稳定性。光纤系统通信容量大，具有较强的抗干扰性，为电力调度工作正常开展提供了有力的支持。电力调度自动化建设既体现在信息自动化传输，同时也需要其它系统为其提供辅助，从而使调度自动化的工作目标得以达成。其它辅助系统包括了、视频监控、调度电话、五防系统等。光纤通信的作用在于使相关系统能够正常有效运行，因此光纤通信如果不参与系统建设，电力调度自动化工作的效果就会受到极大影响。
4光纤技术应用于电力调度自动化发展前景
随着我国社会经济的发展，光纤技术应用的范围也在逐渐增大，在电力系统中应用光纤技术是社会发展的趋势，通过智能化的方式进行信号传递，而金属电缆则被光纤取代从而成为信息传输的新媒介，并且以此形成了二次通信系统，而二次系统则会成为电力系统发展的趋势。数字化技术发展作为电力调度系统发展的基础，自动化系统需要实现信息传输数字化，对于光纤通信技术而言有一定的挑战性。光纤技术发展需要随着社会变化不断的变化，从而更好的适应社会发展需要，在应用于电力调度自动化系统中使其能够正常发展，对于其中运用的重要技术难点存在的'问题需要加大科研力度，从而使系统在应用的过程中持续完善。电力调度系统在发展过程中向着自动化与智能化的方向发展，从而使工作人员的劳动强度降低，同时工作安全性也得到了提升，调度自动化系统应用能够对现有的配电网络进一步优化，从而使电力网络供电可靠性与供电质量得到提升。作为一种性能稳定的通信传输介质，在电力调度系统中应用光纤，工作人员需要结合到电力企业自身的特点与光纤自身的特点，从而使组成电力调度各个部分能够有效运行，同时也确保电力通信能够更加有效与安全。随着我国电力通信技术的发展，光纤技术应用于电力通信系统也将会发挥更大的作用。
5结束语
电力调度工作向着自动化方向发展是电网发展的趋势，而自动化系统中，光纤通信优势十分的明显，抗干扰能力强、保密性好、低损耗、较大的通信容量等，能够提升电力工作效率水平。而从另一方面来看，电力企业规模扩大，新的技术应用于电网运行，光纤技术应用于电力企业也会面临着来自某些方面的挑战，需要工作人员在技术应用的过程中持续的优化。
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光纤传输的原理
光纤传输是利用光的全反射原理，射线在纤芯和包层的交界面会产生全反射，并形成把光闭锁在光纤芯内部向前传播，即使经过弯曲的路光线也不会射出光纤之外。只是在均匀透明的玻璃纤芯上不断的进行反射，从一端传导至另一端。由于纤芯直径很小，光沿着玻璃纤芯传输，光信号的损耗会比在网线中电信号传输损耗低很多。
光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，按传输模式可分为:单模光纤和多模光纤。单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光，其模间色散很小，适合远距离的光纤传输。
多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光，其模间色散较大，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。
光纤为什么要进行熔接
要保证光纤光信号的长距离传输，进行熔接就非常重要了。将断开的两条光纤通过熔接的方法连接起来，可以有效的降低每个节点的损耗，确保高反射率及传输的稳定。需要用到的设备熔接机、切割刀、测试仪、红光笔等工具，包含了光纤切割、清洁、熔接、监测、盘纤等步骤，对操作者的技术水平要求较高，也是一项细致活。
在光纤连接时，很多考虑到安装的方便、快捷，会采用冷接的技术，冷接不需要太多的设备，光纤切刀即可，但每个接点需要一个快速连接器，也叫冷接子。冷接的缺点是损失偏大，约0.1至0.2dB每个点，只适合野外临时使用。考虑光纤使用的长久性，热熔是最好的方式，但成本较高，技术要求也高。
光纤通信是运用光反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，用光的信号取代传统通信方式中的电信号。但初期的光纤，光在其中传输时损耗很大。因此，要想用它来通信是不可能的。
1966年7月，英国标准电信研究所的英籍华人高锟博士和霍克哈姆就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因，大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维中的杂质，就有可能使光纤损耗从每千米1000分贝降低到每千米20分贝，从而有可能用于通信。这篇论文鼓舞了许多科学家为实现低损耗的光纤而努力。
1970年，美国康宁玻璃公司的卡普隆博士等三人，经过多次的试验，终于研制出传输损耗仅为每千米20分贝的光纤。这样低损耗的光纤，在当时是惊人的成就，使光纤通信有了实现的可能。
光纤传输设备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。光纤，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且满足视频传输的需求。其数据传输率能达几千Mbps。如果在不使用中继器的情况下，传输范围能达到6-8km。综观国内外配线系统的发展，我们可看出这样三个阶段：1、双绞线阶段。在这个阶段语音同大规模数据通信不能混用也适应这样的数据通信。2、同轴电缆 +双绞线阶段。3、光纤阶段。射线光学理论是用光射线去代替光能量传输路线的方法，这种理论对于光波长远远小于光波到尺寸的多模光纤是容易得到简单而直观的分析结果的，但对于复杂问题，射线光学只能给出比较粗糙的概念。多模光纤传输设备所采用的光器件是LED，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LED和增强LED——ELED。多模光纤传输所用的光纤，有62.5mm和50mm两种。在多模光纤上传输决定传输距离的主要因素是光纤的带宽和LED的工作波长，例如，如果采用工作波长1300nm的LED和50微米的光纤，其传输带宽是 400 MHz .km，链路衰减为0.7dB/km，如果基带传输频率F为150MHz，对于出纤功率为-18dBm，接收灵敏度为-25 dBm的光纤传输系统，其最大链路损耗为7 dB，则可计算：ST连接器损耗：2dB（两个ST连接器）光学损耗裕量：2则理论传输距离：L=（7 dB-2 dB-2 dB）/0.7dB/km=4.2 kmL为传输距离，而根据光纤的带宽计算：L=B/F=400 MHz .km/150MHz=2.6km其中 B为光纤带宽，F为基带传输频率，那么实际传输测试时，L￡2.6km，由此可见，决定传输距离的主要因素是多模光纤的带宽。9.1单模传输设备单模传输设备所采用的光器件是LD，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反馈光器件）。单模光纤传输所用的光纤最普遍的是G.652，其线径为9微米。1310nm波长的光在G.652光纤上传输时，决定其传输距离限制的是衰减因数；因为在1310nm波长下，光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为0，在1310nm波长上有微小振幅的光信号能够实现宽频带传输。1550nm波长的光在G.652光纤上传输时衰减因数很小，单纯从衰减因数考虑，1550nm波长的光在相同的光功率下传输的距离大于1310nm波长的光下的传输的距离，但是实际情况并非如此，单模光纤带宽B与色散因数D的关系为：B=132.5/（DlxDxL）GHz其中L为光纤的长度，Dl为谱线宽度，对于1550nm波长的光，其色散因数如表3为20 ps/（nm .km)，假设其光谱宽度等于1nm，传输距离为L=50公里，则有：B=132.5/（DxL）GHz=132.5MHz也就是说，对于模拟波形，采用1550nm波长的光，当传输距离为50公里时，传输带宽已经小于132.5 MHz，如果基带传输频率F为150MHz，那么传输距离已经小于50km，况且实际应用中，光源的谱线宽度往往大于1nm。从上式可以看出，1550nm波长的光在G.652光纤上传输时决定其传输距离限制的主要是色散因数。9.2单模DVI光纤延长器：(可传输HDMI音视频信号)T803-15KM-T (TX) / T803-15KM-R (RX)，本产品致力于解决传统铜线电缆DVI连接线传输距离受限制的问题，采用2芯LC单模光纤传输R、G、B信号及数据时钟Clock信号，在分辨率高达1920×1200@60Hz的情况下,可以延伸传输距离到15千米。具有EDID读写功能，可以将显示器里的EDID存储内容读出并写到DVI发射模块T803-15KM-T(TX)中，使其能够适应不同分辨率的显示器系统。远距离信号传输光纤传输的优势市面上主要的视频传输线有单根导线、双绞线、同轴电缆等，不论任何的电缆类型，它们都是作为信号传输的一种导体。这些不同类型的电缆，在传输不同信号的质量表现也有区别，除了部分特殊的应用，应用于音视频传输的电缆大致以单根导线、双绞线、同轴线和光纤为主。1、光纤几乎不存在任何衰减，只有lc或sc头自身略有衰减，而且这并不会造成距离上的影响，通常在20dB以内，完全忽略不计。除非这条光纤距离太长，例如长达2.2公里的多模光纤，在传输中就彻底没信号了，否则只要有信号，速度就是与发送端相当的。2、抗干扰性强、零掉包率，无论在光纤周围盘绕着多么复杂的强电，传输速度始终保持一致。此外，传输过程中掉包现象的概率几乎为零，测试时200成品多模跳线作为干线，电信的软件在满机时是测不出来。3、使用寿命很长、兼容性高，市场上一般的光纤可以用到10年甚至更久，这一点铜缆网线是无法相比的。而且兼容性很高，光纤在未来网络高速提升中，无论是1兆10兆甚至未来的万兆，10万兆，任何一条跳线都是通用的，不会像铜缆网线那样有5类6类甚至十几类，不会存在淘汰的问题。9.3新纪录2011年3月美国洛杉矶举办的2011年光纤通讯大会（OFC2011）上展示了最新的光纤传输技术。这是德国弗朗霍夫学会海因里希-赫兹研究所与丹麦技术大学研究人员合作完成的，研究人员在长度为29公里的单一玻璃光纤线路上创造了每秒10.2Terabit(太比特)的光纤传输速率新世界纪录，其每秒传输的数据量相当于240张DVD光盘。在此之前的世界纪录是由该研究所创造的每秒2.56Terabit。2011年12月1日，武汉邮电科学研究院宣布，高速光通信实时传输关键技术研究取得突破，在一根光纤上，用正交频分复用技术方式传输的数据量超过240Gb/秒，相当于每秒钟能适时传输240部容量为1G、长度为40分钟的高清电影，又一次刷新世界光通信领域纪录。
