淺議電力系統(tǒng)的通信信息運輸渠道及方法論文
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)電動力裝置轉化成電能，再經輸電、變電和配電將電能供應到各用戶。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的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產過程進行測量、調節(jié)、控制、保護、通信和調度，以保證用戶獲得安全、優(yōu)質的電能。以下是學習啦小編今天為大家精心準備的：淺議電力系統(tǒng)的通信信息運輸渠道及方法相關論文。內容僅供參考，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：介紹波分復用原理以及如何在電力系統(tǒng)實現(xiàn)波分復用方式的光纖通訊。
關鍵詞：波分復用;光纖通信;電力系統(tǒng)
隨著電網(wǎng)建設的發(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),經濟實用、發(fā)展成熟的是WDM方式。
1 波分復用(WDM)光纖通信方式及構成
WDM本質上是光波長(頻率)的分割復用,最簡單的是對1·31μm和1·55μm波長進行復用,圖1是實際應用和技術成熟的方式,其中的M是具有波長選路功能的復用器(波分復用器-合波器), D是具有波長選路功能的解復用器(波分復用器-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M復用后送入傳輸光纖,在接收端,經D解復用后分為λ1和λ2的波長送到R1接收機和R2接收機接收。
這種復用方式可以在1·31μm和1·55μm窗口復用大量的信道,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)的關鍵器件是復用和解復用器。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用信道間的串擾。對于解復用器,插入損耗Lii和串擾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)的復用光信道碼速率可以達到2·5 Gb/s、10 Gb/s等,而復用光信道的數(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,避開開發(fā)更高速率TDM技術的困難。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光傳輸設備已經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技術可以充分利用成熟的TDM技術,如2·5 Gb/s,避免開發(fā)更高速率TDM技術所面臨的困難,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,未來各種通信業(yè)務的上下、交叉連接等都是在光路上通過對光信號進行調度來實現(xiàn)的。而WDM系統(tǒng)可以和光分插復用器(OADM)和光交叉連接設備(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。
3 WDM系統(tǒng)的設計
當設計一個光纖通信系統(tǒng)時,首先要弄清楚所設計系統(tǒng)的整體情況及所處的地理位置、當前和未來3~5 a內對容量的要求、ITU-T的各項建議及系統(tǒng)的各項性能指標以及當前設備和技術的成熟程度等。介紹對于采用級連EDFA的WDM系統(tǒng)設計的一些問題。
a. EDFA是目前性能最完美、技術最成熟、應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表示光復用器/光功率放大器, OA/OD表示光前置放大器/光解復用器。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 設計中應注意的問題
a.目標距離。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(簡稱帶內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),則需要更嚴格的偏差要求,并使用更精確的波長穩(wěn)定技術。
d.考慮非線性光學效應的影響。受激喇曼散射、受激布里淵散射、四波混頻、自相位調制、交叉相位調制等非線性光學效應對WDM系統(tǒng)的影響不能忽略。為了盡量減少非線性光學效應的影響,系統(tǒng)設計時應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。假設有N路波分復用,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,嚴重地影響光信號的質量。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來補償光纖的色散。區(qū)段的配置和EDFA的選擇,應保證光信噪比(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小于10 dB;另一方面,當復用信道數(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 結束語
江蘇電力系統(tǒng)正在廣泛安裝光設備,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。