光纤通信技术在电力通信网建设中的运用分析

2020-02-02宋灿

通信电源技术 2020年20期

宋灿

（国家电网有限公司客户服务中心信息运维中心，江苏南京 211161）

0 引言

光纤通信技术作为高新技术，属于信息化科学的研究范畴，主要使用光导纤维进行信号与数据的传输，从而实现终端的良好通信。尽管当下国家电网已建设了一套相对完善的电力通信机制，但仍无法满足智能化技术背景下社会对产业发展提出的要求。基于此，本文将结合光纤通信技术的应用，开展电力通信网建设方法的研究，通过引进新技术，创新电力资源通信渠道，为实现电网大规模的高效运转提供技术参考。

1 光纤通信技术在电力通信网中的应用方式与优点

光纤通信技术的抗干扰能力强，为电力通信网的规划与建设提供了相对便利的条件，在其中的应用渠道具备多样性的特点[1,2]。综合我国电网运维现状，进一步研究光纤通信技术的应用及显著优势。光纤通信技术在电力通信网中的应用主要有地线复合光缆和全介质自承式光缆两种，以其为例说明光纤通信技术的应用优势。地线复合光缆（Optical Power Grounded Waveguide，OPGW）在架空地线中光纤传输的基础上，供应光纤通信单元，光纤单元受地损伤较小。全介质自承式光缆（All Dielectric Self Supporting，ADSS）缠绕光纤束在中心件上，并执行绝缘和防水等加固措施，形成组合光纤，具有传输色散低、支持恶劣环境以及传输耗能低等特点[3-5]。光纤通信技术在电力建设中所展示的优势是极其显著的，要保障电力通信的连贯性，下述将基于技术的应用开展电力通信网建设方法的深入研究。

2 基于光纤通信技术的电力通信网建设方法

2.1 电力通信网分布式发电行为约束

考虑到不同规模的配电站运行中，会由于兼容量超负荷现象而出现抬高节点电压的问题，因此根据电力通信网的分布式结构特征，提出支持通信网信息交互的发电行为约束工作，以发电站往年寿命周期作为发电行为约束的目标，设计通信过程中电网通信的DG目标[6,7]。目标函数为：

式中，F为电网发电约束目标；Cg为通信信道可承受的最高信号容量；r为成环率；Cm为电力通信网的容量负荷值；n为主动约束行为次数。调整约束目标与传输信道的信号容量值，设计发电约束目标，并调整带电变压设备上一侧可变的转接头，从而降低电力通信网络中电力负荷值。

2.2 基于光纤通信技术的选取电网通信等级

电力通信网建设中，需考虑到电网母线电压等级划分受信息中继站与通信总站点比值的影响[8,9]。此外由于交流通信网结构中传输电压等级尚未有明确的划分标准，因此在进行光导电力传输时，大多信号传输工作均按照信号携带电流与电压值的大小进行划分[10]。电力通信网的通信等级为：

式中，P为等级目标；c为交流电网建设的总成本；U为额定承受电压；u为分布式电源电压；x为电力通信容量；c1(·)为通信投资成本；c2(·)为电网运行中投入成本；c3(·)为停电成本。以通信信道电压作为等级传输目标，根据电力信息传输的实际需要，当传输电压范围在220～400 V之间，将其划分为高电压传输等级，用于驱动小型用电设备，当低于220 V时，将其划分为低压传输等级，用于满足不同类型用电设备的通信与供电需求。综上所述，最终通信网的建设需要根据信号带电能力决定。

2.3 二次电力通信网布局规划

在光纤通信技术选取电网通信等级的基础上，规划二次电力通信网布局。设计二次电力通信网布局规划流程如图1所示。

由图1可知，计算二次电力通信网布局规划函数，在满足二次专项规划条件的情况下，求解二次规划，建设二次电力通信网布局规划矩阵。通过引入可靠性指标，修正二次电力通信网布局规划矩阵，以此完成二次电力通信网布局规划，实现电力通信网建设。

3 对比实验

3.1 实验准备

图1 电网布局实施二次规划流程

根据电力通信网的运行方式及基本需求，实验环境设置如下。电力通信网运行环境系统为R4×128.10.156版本的Windows Server 2020，开发工具为20.48.12版本的Eclipse development tool，数据库为Oracle Database，服务器为Tomcat 6.0.8，插件为3.5.1版本的TWaver。电力通信信号的传输速率为1 100～2 200 b/s，采样频率为50 kHz，载波为15 kHz，结合电力通信软件随机生成500个信号。

3.2 实验结果分析

分别利用本文提出的基于光纤通信技术的电力通信网建设方法与传统电力通信网建设方法，在上述实验运行环境下构建电力通信网，实验结果如表1所示。

表1 两种电力通信网建设方法实验结果对比

由表1可知，本文建设方法实现1～23 MW及23 MW以上的通信信道输送容量，符合低配、中配以及高配电力通信网的建设标准，而传统建设方法针对仅可实现15 MW的通信信道输送容量，仅符合低配和中配电力通信网的建设标准。通过对比实验证明，本文提出的基于光纤通信技术的电力通信网建设方法能够满足范围更广的电力通信网建设，具有更高的应用价值。