有关电力光纤技术的论述
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摘要：光纤通信由于其传输频带宽，传输容量大等优点被大量应用。光纤在电力传输中可以克服电缆体积大重量大的缺点而在电力中应用和发展。本文概述了电力光纤的概念及原理，并分析了其在我国的发展和应用现状。
关键词：光纤通信；电力传输；电力光纤
中图分类号：F407 文献标识码： A
前言
随着我国科学技术的进步和发展，推动了我国国民经济的快速增长，电子产品的在我国的应用范围很广泛，通信技术也就得到了前所未有的发展。进入20 世纪以后，光纤技术的诞生又推动了通信系统向着更高一层次的发展，特别是在信息时代的今天，网络已经与人们的生产和生活密不可分了，光纤技术在通信系统中的应用，以使得光纤技术成为我国通信系统中的传播媒介。然而，人们对于光纤的印象首先是光纤在通讯领域中的应用，也就是光纤通信。的确，由于光纤通信的很多优势比如传输频带宽，传输容量大；传输损耗小；抗干扰能力强等，给光纤通信带来了很多技术上的突破。同时光纤的重量比较体积比较小，它的直径一般只有几个微米，因此很多用于传输信息外的其他领域都在考虑利用光纤，比如说电力。现在电力传输中使用的光缆或电缆体积很大而且重量很大，并且其传输过程中的损耗也特别大，所以用电力光纤技术是一种用来传输电力的重要技术。
一、电力光纤技术简介
电力光纤和普通的通信部门同的光纤都是一样的，就是用信号传输用的光纤，主要用于电网通信及调度、继电保护、自动化传输等。只不过电力光纤一般都是在电力线路建设时一并装在电力铁塔上的，其作用就是在各个变电站的信号联络线，它是电力调度部门统一信号指挥用的。
电力光纤的作用是将供配电系统的微机保护、电力设备的监控等通过现场总线和以太网通信传输的方式结合起来构成微机自动化监控系统，数据信号自动记忆，实现了变电站技术管理的自动化。
二、光纤技术的发展历程
光通信技术在过去的40多年里得到迅速发展，也带动了光纤技术的发展。通信系统和光纤的发展相辅相成，业务的需求促进了通信系统的不断升级，而系统和器件的进步对光纤提出了新的要求，推动了新型光纤的开发。光通信传输系统经历了4个发展阶段，每个发展阶段都伴随着光纤技术的进步。
1）第一代光纤通信系统采用波长850nm的LED光源，使用的是多模光纤。多模光纤的优点是纤芯较大且数值孔径较高；可以方便地把信号光源耦合进光纤，光纤直接连接和熔接相对容易。但多模光纤的模间色散限制了传输带宽。1975 年，第一个实用的光纤通信系统是应用于市话中继，随着传输距离进一步延伸和传输速率的提高，多模光纤已经不能满足系统要求。
2）1970 年后，随着半导体激光器的发展，光纤长波长传输窗口的应用以及单模光纤熔接技术的进步，使得单模光纤传输系统成为可能。单模光纤代替多模光纤的优势是可以消除模间色散。第二代光纤通信系统采用标准单模光纤和 1 310nm波长的单模激光器，标准单模光纤在1310nm波长区域的衰减比850nm波长小，而且在1310nm波长区域中的色散几乎为零。因此 G.652单模光纤代替了多模光纤开始长距离传输的应用，光纤通信系统的应用也从市话扩展到长途。
3）单模光纤的工作窗口中衰减最低在1550nm波长，但该波长窗口中的色散非常大，这限制了高速率系统的传输距离。为充分利用该窗口衰减最低的优势，光纤厂商开发了一种新型光纤，即色散位移光纤，该光纤实现了1550nm波长区域最小的色散值，可以使用光谱宽度只有几个纳米的激光器，从而实现了工作波长为1550nm的第三代光纤传输系统。
4）随着掺铒光纤放大器（EDFA）和波分复用（WDM）技术的出现，出现了多信道传输的第四代大容量光纤传输系统。研究表明色散位移光纤的色散值在1550nm时并不适合波分复用传输，这是因为四波混频的非线性效应在色散为零时最强，导致2个相邻信道间的串话干扰非常强烈。为减少四波混频效应，需要适度的色散，色散应该尽量小以减少色散对传输的限制。因此提出了非零色散位移光纤（NZDSF）（G.655光纤）的概念。目前，非零色散位移光纤已经广泛敷设在全球高容量波分复用网络中。波分复用技术通过增加波长信道数量来增加传输容量，提供了一种扩展系统容量的新方法。在波分复用技术发展的同时，信道速率也在不断提高，以满足日益增长的带宽需求。
三、电力光纤的工作原理
光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具，它是光导纤维的简写。2009年诺贝尔奖获得者，前香港中文大学校长高锟和George A. Hock ham首先提出了光纤实现传输通信的构想。
电力光纤按照光在其中的传输模式，一般分为单模光纤和多模光纤两种。其中多模光纤可以允许不同模式的光纤在同一条电力光纤上传输，电力多模光纤的中心芯径较粗，可以用作一些廉价的接线器。单模光纤只能传输一种模式的光，其中心芯径比较细，可以用来电力的远距离传输，它需要光的带宽较窄，对于电源的稳定性要求也较高。
四、电力光纤技术的应用和发展趋势
光纤通信至今发展只有二十多年的历史，作为现代通信网的主要传输手段，已经经历了从短波长多模光纤到长波长多模光纤再到长波长单模光纤的三代技术发展。光纤通信是通信史上的重要的变革。美国、欧盟、日本等发达国家和地区都已经宣布不再新建电缆线路，而全力致力于光纤通信的发展。
电力光纤通信和传统的通信方式相比，有很大的优势：它传输频带宽、传输损耗低适合于中远程的运输；由于其重量轻，原料为石英，可以节省很多原材料，在特殊环境中或者军事上也可以适用。
中国的电力光纤经过多年的发展，目前电力光纤通信已经进入实用阶段。近些年，随着计算机、通信技术等各种新技术在电网中的应用和发展，极大的提高了电网的智能化水平，智能电网是电网技术发展的必然趋势。目前，我国正在推进智能电网的建设，促进电力光纤入户试点工程的有序开展，服务于国家三网融合的战略。电力光纤是智能电网用户接入的首选方案。目前几乎还没有使用光纤电网的用户，在铺设电缆的同时完成光纤的入户工作，可以大大降低整个系统的综合成本。
目前国家电网正在加快推进电力光纤入户的工程，所以电力光纤入户，就是采用用光纤复合低压电缆，将光纤随着电力输电线一起铺设，可以配合光网络技术，实现智能电网和“三网融合”等业务。在2010年6月份召开的电力光纤试点座谈会中，计划将在14个网省公司的4.7万用户开展电力光纤入户的试点工作。在十二五开局之年之后，电力光纤入户将会迎来爆发性增长。随着三网融合在用户端走向融合，我国即将进入多网融合的新时代，这也将大大提高网络的综合运行效率，给用户提供更方便的生活方式。
结语
随着电力光纤技术的不断成熟和普及推广，电力光纤入户将在不久的将来迅速扩展。电力光纤入户的家庭，将最大程度上整合各项资源，可以实现水表、电表信息的远程采集，生活更便利，将可以享受三网融合带来的现代化和便捷式服务。
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