摘要：电力通信系统是电网调度自动化、电网运营市场化和电网管理信息化的基础，是确保电网安全、稳定、可靠、经济运行的重要载体。电力通信系统以光纤传输为主，SDH技术以其先进、可靠、经济等诸多优点，在电力通信网中得到了广泛的应用，已经成为电力通信网构建过程中的主流选择方式，为整个电力系统的高效运转提供了坚实保障，并将随着智能电网的发展得到更加广泛的拓展运用。本文将就SDH光传输技术在电力通信系统中的应用情况进行分析。
关键词：SDH光传输系统；电力通信系统；应用分析
一、SDH光纤通信系统的总体设计
1.确定系统容量
光纤通信系统容量要根据系统通信的实际需求以及今后3-5年的通信需求增长来确定，根据可能承载的业务来设定光缆的容量（芯数），电力系统省级主干网络一般选用48-36芯光缆，地市级网络一般选择36-24芯光缆，县级网络一般选择24-12芯光缆，接入网一般选择12-4芯光缆。光纤的参数选择参考ITU-T的规范，一般选用G.652及G.655两种光纤。根据实际情况选择光通信设备的制式，新建通信系统均采用SDH制式。一般省级骨干网选择传输容量在2.5Gb/s以上，地市级网络选择传输容量155Mb/s-622Mb/s-2.5Gb/s，并可平滑升级，网络结构尽量按SDH环网考虑。
2.光缆及光设备的选择
光缆的选择与敷设路由类型密切相关，在电网架空输电线路上架设的光缆选择电力特种光缆，在城市管道与电缆同步敷设的光缆选择普通光缆或管道光缆，在沿海地区及跨越大江大河、湖泊等采用海底光缆。电力特种光缆主要有复合地线光缆（OPGW）、复合相线光缆（OPPC）、全介质自承式光缆（ADSS）三类。光设备一般选用具有MSTP功能的SDH设备，常用的有STM-1、STM-1/STM-4、STM-1/STM-4/STM-16等系列，常用分插复用器（ADM）及数字交叉连接器（DXC），以实现分插复接、交叉连接、保护倒换等功能。
3.功率预算
功率预算是设计一个系统所必需的，正确的预算，才能选择合适的功率匹配，使整个系统工作在良好的状态。功率预算损耗的方法为：用S表示总损耗，计算式为：S=aL+ajn+acm+Mc+Me，式中a为每千米光纤损耗（dB/km）；L为光缆长度（km）；aj为光缆接头损耗（dB/个）；n为接头数量；ac光纤连接器损耗（dB/对）；m为连接器数量（对）；Mc为光缆富余度（一般为0.05-0.1dB/km）；Me为光设备富余度。计算出结果后，就要看光设备发送功率与该结果的差值应在光设备接收功率动态范围之内，否则就要提高发光功率或者增加光衰耗器，来达到功率平衡。
4.色散预算
由于色散的存在，光脉冲在传输的过程中将被展宽，限制了光纤的传输容量或者说传输带宽，因此在高速率传输系统中，色散是应该主要考虑的。受色散限制的中继距离由以下公式确定：用Ld表示传输距离，计算公式为：Ld=DSR/Dm，式中Ld为传输距离（km）；DSR为选定的标准光接口S-R之间允许的最大总色散（ps/nm）；Dm为色散系数（ps/km.nm）。计算出损耗受限的距离，再算出色散受限的距离，其中较短的距离为最大再生段距离。
5.路由选择
对于电力系统而言，最丰富的就是路由资源，无处不在的不同电压等级的输电线路、杆塔、管道等都是用来敷设光缆的极好资源。电力系统通信站一般都设在变电站、供电局、各级调度中心、供电所，且都建有通信机房。在两通信站间有多种电力线路可以敷设光缆时，一般应选择电压等级高的电力线路，以提高安全性。
二、SDH技术在电力通信系统中的应用思路
1.网络架构的设计
电力输电网的网络架构对不同区域的传输网络拓扑结构有着决定性的影响作用，一般来说，调度中心的电力系统通信等级主要分为五级。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆国家的调度中心至大区调度中心的电力系统通信的等级为一级传输网，而大区调度中心到省级调度中心的电力系统通信的等级为二级传输网，省级到地区级为三级传输网，地区到县级则为四级传输网，县级至以下地区则是五级传输网，这是根据我国电力通信系统的特点来设置的，也满足了不同等级的用户对网络架构的需求。同时，还需要综合考虑具体的情况来决定其网络架构，使其更加符合系统运行的需要，减少建设过程中的困难。
2.SDH用户接入设备的设置
对于省级电力系统通信网来说，SDH用户接入设备的作用就是将不同地区的通信网到省级调度中心等的信号进行分叉或者是复接，从而达到业务信号重组的目的。而对于地区级电力系统通信网来说，SDH用户接入设备的作用则是将不同的变电站至省级调度中心或者是地区调度中心的信号进行分叉处理。总而言之，SDH用户接入设备作用就是实现不同等级通信网的业务信号重组，就是一套高性能的SDH汇集层传输设备，多台SDH用户接入层设备，能够组成STM-1的SDH网，并能够接入到STM-4或STM-16的网络中组成SDH子网。
3.业务的实现过程
在电力系统通信网的传输系统中，业务的扩展是需要考虑的重要因素。对于不同业务的分配需要根据实际的需求进行设置，根据业务需要分配带宽颗粒，如220kV变电站至少分配8个左右2M，110kV变电站至少分配4个左右2M，局间提供分组交换至少所需2个左右2M等。综合业务接入网设备满足如下需求：2/4线音频专线接入、Z接口延伸业务、POTS普通电话接入、继电保护DDN专线业务、以太网等业务。
4.保护方式的选择
SDH的特点是其光环自愈功能。在光纤被切割等故障发生时仍能在短的时间内恢复通信，这在保证整个通信系统的可靠性方面起重要作用。在实际设计过程中，需要结合节点的分布，确定不同的保护方式。对于保护方式主要有两个方案可供选择，其一是子网连接保护，这种保护方式主要应用于网孔型的网络结构；其二是自愈环保护，这种保护方式主要应用于环网结构，其特点就是能够容纳更多的网络信息，且网络结构较为简单。两种方案在不同的网络结构中发挥的作用存在一定的区别，但是两种方案的特点却是十分相似的，例如可靠性、投入成本少等。为了保证传输系统的高可靠性，普遍采用SDH环形组网，实现自愈功能。
5.环形（自愈）网选择
网络具有自愈能力的先决条件是有冗余的路由、网元强大的交叉能力以及网元一定的智能，电力通信系统中最常用的是3种环形网，即：二纤单向通道保护环、二纤双向复用段保护环、四纤双向复用段保护环。二纤单向通道保护环多用环上业务量不大，且业务相对集中的网络，系统速率常为155M或622M。二纤双向复用段保护环使用得较多，主要用于2.5G的系统，对于业务分散或集中的网络均能适应。四纤双向复用段保护环最大的优点是业务容量最大，业务分布越分散，网元节点数越多，它的容量也越大，信道利用率要大大高于通道环，设备可靠性高，能够抗多点失效，仅在节点失效或光缆切断时才需要利用环回方式进行保护，所以主要运用在电力通信传输网的核心网组网中。
6.SDH设备的升级方式
一种是容量的升级，从STM-1上升到STM-4或者STM-16级别。另一种是网络拓扑升级，节点设备从TM（Terminal Multiplexer，终端复用器）上升到ADM（Add/Drop Multiplexer，上下分插复用器）或DXC（Digital Cross Connect Equipment，数字交叉连接器）等。SDH设备可以在线升级(中继器除外)，在升级过程中不会影响正常的业务通信。
结束语
综上所述，SDH光传输技术在在电力通信系统中的应用已较为成熟，并形成了具备行业特点的完整体系，目前关注重点应放在应用优化和安全智能方向上。要随着智能电网的发展，将SDH技术更加深入的运用到电力通信系统的建设中，不断优化网络架构和配置，实现网络的综合化、数字化、智能化和宽带化并迭代更新，提高电力通信网的可靠性，更好地为电力生产服务。
参考文献:
[1] 张淑娥.孔英会.高强.电力系统通信技术（第三版）.北京：中国电力出版社，2015.
[2]梁瑶.通信传输技术在某市电力系统的应用研究[D].吉林大学,2019.
[3]王烨华.谈光传输设备在电力系统通信中的应用[J].通讯世界,2019,26(04):69-70.
[4]周宇波.探析光传输设备在电力系统通信中的应用[J].科技创新导报,2016,13(22):1+4.
论文作者:周德军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/6