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光纤通讯技术在电力系统中的应用
【摘 要】随着经济的不断发展，各行各业对电力的需求越来越大，要求电力系统不断应用新材料、新技术，提高服务质量。光纤通信具有电绝缘性能高、抗干扰能力强、容量大、传输质量高等优点，提高了电力通信能力，成为电力系统的重要技术和信息的主要运输方式。
【关键词】光纤通讯技术；电力系统；应用
电力通信承载着数据、语音、宽带、IP 等常规业务，是电力系统重要而关键的组成部分。电力通信的安全保障与工作效率的提升对整个电信系统的高效、安全运行起着重要的作用。在电力系统中应用光纤通信技术，就可以实现系统的高效、安全和稳定运行。而且，随着光纤通信技术的不断进步，能够促进电信通信行业的快速发展。
1光纤通讯技术
光纤通讯技术是光导纤维通讯技术的简称，就是利用光导纤维传输信号、实现信息传递的一种通信方式。光纤由纤芯、包层和涂层组成，内芯非常细，包层对纤芯起保护作用，涂层的作用就是增加光纤的韧性，达到保护光纤的目的。光纤通讯传输的介质是光纤，在电力信息传输过程中，系统中所采用的光纤不是单独的一根，而是由许多单根光纤组合在一起，完成信息的传递。从技术上分析，光纤通讯技术主要包括以下几个过程：
（1）发射信号。就是使用特定波长的激光器并采用密集波分复用技术发射信号的过程。在这个过程中，要求有足够大的带宽，能够保证光源输出波长的相对稳定，从而避免了浪费，降低了运行成本。
（2）合波。在信号传输之前，使用波分复用器对信号进行结合，这一过程主要包括输入波导过程、耦合波导过程、阵列波导过程以及最后的输出波导过程。
（3）放大信号。就是应用专用设备对信号进行放大。通过放大的信号，便于传输，便于接收，有利于整个光纤传输系统灵活、高效和稳定运行。
（4）分离有效信号。就是按照有效原则，对原来合成一组的光信号进行精确分离的过程。经过分离后的信号，分别与相对应的耦合器进行耦合。
（5）接受有效信号。有效信号经过解复用过程，再经过滤波器，然后传送到接收器中，完成一级传输，并根据实际情况进行下一级传输。
2光纤通讯技术用于电力系统的优点
相对于其他材料和技术，光纤用于电力系统的通信有明显的技术优势：
（1）通信容量大。相对于电缆或铜线，光纤有较大的传输带宽，光纤通信的容量要比微波通信大几十倍，光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。电力系统的信息传输具有单个信息量小、总数据量大的特点，而且对信息传输的准确性要求较高。采用光纤通讯技术可以实现每一路信号都由特定的波长进行传送，大大提升了传输的准确性。光纤通信具有的这种容量大和传输距离远等优势是其它传输介质所不能企及的。
（2）损耗低，中继距离长。在电力通信系统应用中，应用的光纤通常为石英光纤。石英光纤的传输损耗小，比其它任何传输介质的损耗都低。从中继距离来比较，由石英光纤组成的光纤通信系统比其他介质构成的系统要长得多。
（3）保密性能好，抗电磁干扰能力强。石英制成的光纤不易被腐蚀，绝缘性好，对电磁干扰有较强的免疫力，也不受其他人为释放的电磁的干扰。在实际应用中，光纤往往与高压输电线路平行架设，与电力导体进行复合构成复合光缆，石英光纤能够避免线路之间的干扰，能够实现信号的保真。同时，石英是一种绝缘介质，交变电磁波在石英光纤中既不会产生感生波动电压，也不会产生与传输信号无关的其他噪声。
（4）光纤直径纤细、质地柔软。光纤的芯径极细，由多芯光纤组成的光缆直径小，采用这种光纤作为传输信道，占用空间小，解决了地下传输管道难于铺设的问题，节约了施工成本。而且，光纤重量轻，柔韧性好，在飞机、火箭、人造卫星和宇宙飞船等特殊领域有着广泛的应用。
（5）保密性能好。信息是共享的，但同时也是需要保密的。这不仅仅是电力通信的需要，更是个人信息安全保证的需要。采用光纤通讯技术，能够保证每一组信号都用专有的频率和波段进行传送，有较好的保密效果。
（6）原材料资源丰富。用于生产光纤的原材料资源比较丰富，生产成本低，而且光纤具有温度稳定性好、寿命长等特点，因此，成为各个行业、各个系统广泛应用的优质材料。
3电力通信系统中常用光纤的特点和应用
在电力通信系统中，最常用的光纤有光纤复合地线、光纤复合相线和自承式光缆等。
（1）光纤复合地线。含有一定光纤单元的地线称作光纤复合地线。这种光纤单元具有地线的作用，可以防止输电线路发生雷击现象，使用起来安全可靠。而且还具有光纤的优点，能够利用地线中的光纤传输信息，在使用过程中不需要特别的维护，比较适用旧电路的改造和新线路的建设。
（2）光纤复合地线。光纤复合地线就是将光纤单元复合在输电线路的一种电力光缆，有效解决了架空线路的受限问题，充分利用了电力系统的线路资源，节约了电能和资源。
（3）自承式光缆。自承式光缆分为金属自承式和全介质自承式两种。金属自承式光缆结构简单、生产成本低，在实际应用中不需要考虑热容量和短路电流等因素。全介质自承式光缆直径小、质量轻，绝缘性能强，具有稳定的光学性能，特别是在事故状态下能够减少停电造成的损失。
4光纤通讯技术在电力系统应用中的发展前景
电力系统光纤通信网已经成为我国规模较大、发展较为完善的专用通信网，光纤通信在保障着电力系统安全、稳定运行，满足人民生产和生活方面起到了积极作用，受到了人们的普遍欢迎。总体而言，光纤通讯技术在电力系统中的应用越来越广泛，并朝着超高速、超大容量、超长距离传输的方向发展，提高了光纤传输的承载能力和系统的处理速度。
（1）新型光纤的使用。随着经济和社会的不断发展，传统的单模光纤已经不能满足长距离、高质量的信号传输了，迫切需要研发功能强、质量高、安全性能好的新型光纤。当前，随着干线网、城域网的建设和发展，两种新型光纤得到了广泛认可：①非零色散光纤，它是一种经过改进的色散位移光纤，综合了标准光纤和色散位移光纤最好的传输特性，是新一代光纤通信系统的最佳传输介质。②无水吸收峰光纤。这两种光纤都能实现低损耗、低色散传输，传输容量能够实现几百倍、几千倍甚至上万倍的增长，可以带来巨大的经济效益。
（2）光复用技术。光复用技术是光纤通信技术应用中最活跃的一个领域，它的技术应用和技术进步极大地推动了光纤通信事业的发展。为进一步提高光纤的利用率，人们采用了各种光的复用方法，其中最重要的是波分复用、频分复用和码分复用技术。①波分复用技术。波分复用技术就是在一根光纤上同时传送多个不同波长的光载波，提高了光纤的传输能力，有较强的方便性和灵活性。同时，还可以利用不同波长沿不同方向传输来实现单根光纤的双向传输。②频分复用技术。当相邻两峰值波长间隔小于 1nm 时，称为光频分复用系统。它的光载波间隔非常密，一般用于大容量高速通信系统或分配式网络系统。传统的频分复用系统器件如合波器、分波器等技术已很难对光载波进行区分，要求用分辨力更高的技术来选取各个光载波。目前，采用的主要有可调谐的光滤波器和相干光通信技术等。③光码分复用技术。光码分复用技术通过直接光编码和光解码，实现光信道的复用和信号交换。这种技术较好地解决移动通信中抗多径衰落、抗干扰问题，提高了网络的容量，改善了系统性能，增强了系统的保密性和网络的灵活性。
（3）光联网的应用与发展。光联网有效改善了传统联网中存在的不足和弊端，不仅实现了超大容量的光网络，增加了网络的范围和节点数，而且还增强了网络的透明度，使不同系统、不同信号得到了有效的连接，网络的灵活性大大增强。另一方面，光联网还实现了网络的快速恢复。在发生故障时，因为恢复时间非常短，对电力系统的正常运行不会造成太大的影响，也不会造成太大的损失，降低了建网、运行和维护成本。正是因为光联网有着非常多的优点，适应了电力系统的发展需求，促进电力通信迈上了一个新的发展台阶。（4）光孤子通信。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离、无畸变的通信，在零误码的情况下完成信息传递。光孤子是一种特殊的超短光脉冲，非线性效应和群速度色散相应平衡，即使经过长距离传输后，波形和速度都能够保持不变，完全摆脱了光纤色散对通信容量和传输速度的限制，被认为是最有发展前途的传输方式之一。
（5）全光网络。全光网络是指信号在网络传输和交换过程中始终以光的形式存在。传统的光网络虽然也实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍然采用一些电器件，限制了通信网干线总容量的进一步提高。全光网络系统的传输是以光节点代替电节点，节点之间都是全光化，所有的信息都是以光的形式进行传输与交换的，提高了网络资源的利用率。
（6）光放大技术和光交换技术。光放大器的成功开发及其产业化是光纤通信技术的一项重要成果，大大地促进了光孤子通信、全光网络和光复用技术的发展。采用光交换技术可以克服电子交换有关容量方面的瓶颈问题，能够实现协议透明性和网络的高速率，提高网络的而且能够节省大量的建网和网络升级成本。
5结 论
光纤通信技术已涉及到电力、交通、广播电视、计算机、军事等各个领域，为各行各业的发展提供了良好的技术基础和发展机遇。而电力信息又是各个系统的基础所在，只有确保电力信息传输的安全，才能发挥光纤通讯技术的独特优势，才能保证各行业、各系统、各领域的高效运行，提高电力通信的质量和能力，从而促进经济的发展。
参考文献
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