淺議電力系統(tǒng)的通信信息運輸渠道及方法論文

　　電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、送變電線路、供配電所和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。為實現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產(chǎn)過程進行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、優(yōu)質(zhì)的電能。以下是學(xué)習(xí)啦小編今天為大家精心準(zhǔn)備的：淺議電力系統(tǒng)的通信信息運輸渠道及方法相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!

　　淺議電力系統(tǒng)的通信信息運輸渠道及方法全文如下：

　　摘要：介紹波分復(fù)用原理以及如何在電力系統(tǒng)實現(xiàn)波分復(fù)用方式的光纖通訊。

　　關(guān)鍵詞：波分復(fù)用;光纖通信;電力系統(tǒng)

　　隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展,電力系統(tǒng)的通信需要大量實時信息的傳輸,如近年來發(fā)展較快的辦公自動化信息的傳輸,使得通信系統(tǒng)的傳輸向大容量、高質(zhì)量、高速度和高可靠性方向發(fā)展,縱觀各種方式(包括SDH、ATM、WDM等),經(jīng)濟實用、發(fā)展成熟的是WDM方式。

　　1　波分復(fù)用(WDM)光纖通信方式及構(gòu)成

　　WDM本質(zhì)上是光波長(頻率)的分割復(fù)用,最簡單的是對1·31μm和1·55μm波長進行復(fù)用,圖1是實際應(yīng)用和技術(shù)成熟的方式,其中的M是具有波長選路功能的復(fù)用器(波分復(fù)用器-合波器), D是具有波長選路功能的解復(fù)用器(波分復(fù)用器-分波器)。發(fā)射機T1發(fā)射波長為λ1的光信號,發(fā)射機T2發(fā)射波長為λ2的光信號,這2個光信號經(jīng)M復(fù)用后送入傳輸光纖,在接收端,經(jīng)D解復(fù)用后分為λ1和λ2的波長送到R1接收機和R2接收機接收。

　　這種復(fù)用方式可以在1·31μm和1·55μm窗口復(fù)用大量的信道,在1 310 nm窗口有1 000個信道,1 550 nm窗口有1 500個信道,最基本的是如圖1所示的2個信道。

　　WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵器件是復(fù)用和解復(fù)用器。這2個器件的引入,必定會帶來一定的插入損耗以及由波長選擇功能不完善而引起的復(fù)用信道間的串?dāng)_。對于解復(fù)用器,插入損耗Lii和串?dāng)_Cij分別表示為

　　Lii=-10lg(Pii/Pi)(dB) (1)

　　Cij=-10lg(Pij/Pi)(dB) (2)

　　式中: Pi和Pii分別為波長λi的光信號的輸入和輸出光功率;Pij為波長λi的光信號串入到波長為λj信道的光功率。

　　2　WDM系統(tǒng)特點

　　a.充分利用光纖的低損耗波段,大大增加了信息傳輸容量,降低了成本。因為WDM系統(tǒng)的復(fù)用光信道碼速率可以達到2·5 Gb/s、10 Gb/s等,而復(fù)用光信道的數(shù)量可以是4、8、16、32甚至更多,因此其傳輸容量可達到300~400 Gb/s,而這樣巨大的傳輸容量是目前TDM方式根本無法做到的。

　　b.可以充分利用成熟的TDM技術(shù),避開開發(fā)更高速率TDM技術(shù)的困難。因為以TDM方式提高傳輸速率雖然在降低成本方面有巨大的吸引力,但卻面臨著許多其他因素的限制,如制造工藝、電子器件的工作速率的限制等。據(jù)分析,TDM方式的10Gb/s光傳輸設(shè)備已經(jīng)達到了電子器件的工作速率極限,目前水平再進一步提高速率幾乎是不可能的,而WDM技術(shù)可以充分利用成熟的TDM技術(shù),如2·5 Gb/s,避免開發(fā)更高速率TDM技術(shù)所面臨的困難,把幾個甚至幾十個2·5 Gb/s光傳輸系統(tǒng)作為光信道進行波分復(fù)用,傳輸容量可增加幾十倍。

　　c.可利用摻鉺光纖放大器(EDFA)實現(xiàn)超長距離傳輸,節(jié)省光纖和光中繼器,便于已建成系統(tǒng)擴容, EDFA具有增益高、帶寬寬等優(yōu)點,在光纖通信中得到了廣泛的應(yīng)用。EDFA的光放大范圍為1 530~1 565nm,幾乎可以覆蓋目前整個WDM圖2　WDM系統(tǒng)的參考配置

　　系統(tǒng)的工作波長范圍。因此用一個帶寬很寬的EDFA就可以實現(xiàn)對WDM系統(tǒng)的各個復(fù)用光信道光信號同時進行放大,實現(xiàn)超長距離傳輸,可避免每個光系統(tǒng)需要1個光放大器的弊病,減少了設(shè)備數(shù)量,降低了投資。由于WDM系統(tǒng)的超長傳輸距離可達數(shù)百千米,可節(jié)省大量的中繼設(shè)備,大大降低了成本。目前WDM系統(tǒng)可以做到640km無中繼傳輸。

　　d.對光纖的色散無過高要求。以目前敷設(shè)量最大的G·652光纖為例,用其直接傳輸2·5 Gb/s速率的光信號是沒有問題的,但若直接傳輸TDM方式的10 Gb/s速率的光信號則必須進行色散補償。就目前水平而言,色散補償?shù)某杀据^高、實施麻煩,效果也不理想,而WDM系統(tǒng)對光纖色散系數(shù)并無過高的要求,基本上就是復(fù)用光信道速率信號對光纖色散系數(shù)的要求。如20 Gb/s的WDM系統(tǒng)(8×2·5 Gb/s)對光纖色散系數(shù)的要求就是2·5Gb/s系統(tǒng)對光纖色散系數(shù)的要求,一般的G·652光纖就可以滿足要求。

　　e.可組成全光網(wǎng)絡(luò),未來各種通信業(yè)務(wù)的上下、交叉連接等都是在光路上通過對光信號進行調(diào)度來實現(xiàn)的。而WDM系統(tǒng)可以和光分插復(fù)用器(OADM)和光交叉連接設(shè)備(OXC)一起,組成具有超大容量、高度靈活性和生存性的全光網(wǎng)絡(luò)。

　　3　WDM系統(tǒng)的設(shè)計

　　當(dāng)設(shè)計一個光纖通信系統(tǒng)時,首先要弄清楚所設(shè)計系統(tǒng)的整體情況及所處的地理位置、當(dāng)前和未來3~5 a內(nèi)對容量的要求、ITU-T的各項建議及系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)以及當(dāng)前設(shè)備和技術(shù)的成熟程度等。介紹對于采用級連EDFA的WDM系統(tǒng)設(shè)計的一些問題。

　　a. EDFA是目前性能最完美、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的光放大器,EDFA的增益是指輸出與輸入信號光功率電平之比,不包括泵浦光或自發(fā)輻射光。

　　b.圖2給出WDM系統(tǒng)的參考配置,其中OM/OA表示光復(fù)用器/光功率放大器, OA/OD表示光前置放大器/光解復(fù)用器。OM/OA后的參考點MPI-S稱為主信道接口的S點, OA/OD前的參考點MRI-R稱為主信道接口的R點。

　　4　設(shè)計中應(yīng)注意的問題

　　a.目標(biāo)距離。ITU-T目前已規(guī)定不帶線路放大器的4路、8路、16路WDM的目標(biāo)距離為80km (長距離)、120 km (甚長距離)、160 km (超長距離)。若采用線路放大器,對于長距離應(yīng)用,可采用5×80 km或8×80 km;對于甚長距離可采用3×120 km或5×120 km。

　　b.光監(jiān)控信道。帶線路放大器的WDM系統(tǒng)需要附加光監(jiān)控信道,對光層進行監(jiān)控和管理。光監(jiān)控信道(OSC)的位置可以在EDFA的有用增益帶寬內(nèi)(簡稱帶內(nèi)OSC),也可以在EDFA的有用增益帶寬外(簡稱帶外OSC)。對于帶外OSC, ITU-T傾向選擇(1 510±10) nm波長,目前也允許使用1 310 nm或1 480 nm波長。

　　c.中心頻率及其偏差。ITU-T目前規(guī)定的各個信道的頻率間隔必須為50 GHz (0·4 nm)、100GHz (0·8 nm),或其整數(shù)倍,參考頻率為193·1GHz (1 552·52 nm)。目前廣泛使用的8路WDM系統(tǒng)的波長為1 549·32~1 560·61 nm,波長間隔1·6nm。為了保證WDM系統(tǒng)的正常工作,各信道的波長必須足夠穩(wěn)定。對于信道間隔大于200 GHz的系統(tǒng),各個信道的偏差應(yīng)小于信道間隔的1/5。對于信道間隔為50

　　GHz或100 GHz的系統(tǒng),特別是多區(qū)段系統(tǒng),則需要更嚴(yán)格的偏差要求,并使用更精確的波長穩(wěn)定技術(shù)。

　　d.考慮非線性光學(xué)效應(yīng)的影響。受激喇曼散射、受激布里淵散射、四波混頻、自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制等非線性光學(xué)效應(yīng)對WDM系統(tǒng)的影響不能忽略。為了盡量減少非線性光學(xué)效應(yīng)的影響,系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意避免使用色散位移光纖(G·653光纖),對于速率為2·5 Gbit/s及低于2·5 Gbit/s的系統(tǒng),可采用G·652光纖,需要時進行色散補償;對于10 Gbit/s及其以上的系數(shù),可采用G·655光纖或大有效面積非零色散光纖。另外,光纖中的總功率一般不超過+17 dDm。假設(shè)有N路波分復(fù)用,則每路光功率電平一般不超過17-10lgN。

　　e.色散和ASE的積累。在采用級連EDFA的長距離WDM系統(tǒng)中,色散和放大的自發(fā)輻射(ASE)噪聲會隨傳輸距離的加長而積累,嚴(yán)重地影響光信號的質(zhì)量。對于采用G.652光纖的高速率系統(tǒng),需要盡量減小光源的譜線寬度,并選用某種色散容納技術(shù)來補償光纖的色散。區(qū)段的配置和EDFA的選擇,應(yīng)保證光信噪比(OSNR)大于20 dB。

　　f.增益均衡和控制。由于EDFA的增益不平坦或WDM器件和光纖對不同的信道損耗不同,會造成復(fù)用信道的功率差別較大。一般來說,整個鏈路上各信道的功率差應(yīng)小于10 dB;另一方面,當(dāng)復(fù)用信道數(shù)變化時, EDFA的增益也會發(fā)生變化,影響系統(tǒng)的正常工作,因此,對EDFA進行增益均衡和控制是必須的。

　　5　結(jié)束語

　　江蘇電力系統(tǒng)正在廣泛安裝光設(shè)備,使用的是中興通訊的WDM系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種1 310 nm和1 550 nm的2路光復(fù)系統(tǒng), 1 310系統(tǒng)作為SDH方向的光波長, 1 550系統(tǒng)作為以太網(wǎng)方向的波長,系統(tǒng)目前已經(jīng)投入到試運行階段,運行情況良好,WDM通信方式是一種節(jié)約資源、可以實現(xiàn)高速率、大容量信息傳輸?shù)目蛇x方案。