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【摘要】众所周知，当前超长站距光传输技术的应用前景非常广阔，因此，有必要分析和探讨其在电力系统中的应用。基于此，这篇文章主要从三个方面对其运用进行分析，首先分析超长站距光传输三个主要技术，其次对其具体应用进行探讨，最后，将其在电力系统中应用的注意事项阐述出来，希望给有关机构提供参考与借鉴。
【关键词】超长站距光传输技术;电力系统;光放大技术;色散补偿技术
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.09..010
在社会经济不断进步与发展的今天，电力能源发挥的作用越来越重要。由此判断未来在建设电网工程中，对于大容量和长距离会提出更高要求，在这样的背景条件下，超长距离光传输技术应运而生，它符合未来电网技术发展趋势，能够有效满足各种需求。但是当前在多种因素影响和作用下，其应用还存在一些问题，导致其应有的价值和功能没有得到充分发挥，很大程度上影响国家整体电网建设。
1. 超长站距光传输技术分析
1.1. 超长站距光传输系统主要指标
1.1.1. 发送光功率
一般2.5GSDH系统光卡的发光功率在0dBm左右，通过增加增益来提升发送光功率，从而达到延长传输距离的目的。
1.1.2. 接收灵敏度
满足误码要求条件下的最小接收光功率，目前市场上常见的SDH系统大多是标准化产品，OPA接收灵敏度一般为-38dBm。
1.1.3. 系统色散容限
在长距离传输系统中，传输距离受限于系统的色散容限。最大距离≤系统色散容限/光缆色散系数。如果这个最大距离不能满足应用要求，就需要进行色散补偿。
1.2. 光放大器技术分类
光放大器是一种不需要经过光/电/光的变换而直接对光信号进行放大的有源器件，能高效补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信系统的传输距离，扩大用户分配网覆盖范围，是新一代的长距离、大容量、高速光通信系统和光纤CATV、用户接入网等光纤传输系统的关键部件。至今已经研制出的光放大器有两类，即光纤放大器和半导体放大器，每类又有不同的应用结构和形式。如表1所示
相比之下，掺铒光纤放大器（EDFA）得到了最为广泛的应用，在SDH和WDM系统中，使用最多的也是掺铒光纤放大器。
1.2.1. 掺铒光纤放大器
研究发现，在石英光纤的芯层之中，如果掺入一些三价稀土金属元素，如Er（铒）、Pr（镨）、Nd（钕）等，即形成了一些特殊的光纤，这种光纤在泵浦光的激励下可放大光信号。目前应用最为广泛的是掺铒光纤放大器（EDFA），其特点是高增益、低噪声、能放大不同速率和调制方式的信号，并能在近几十纳米范围内同时放大多波长信号，对偏振不敏感。
1.2.2. 拉曼放大技术拉曼
此技术以光学中拉曼散射效应影响非线性规律为基础研究制作而形成，传输的强泵浦光波拉曼增益影响光线中弱信号，从而使放大过程得以实现。与此同时，借助光纤本身放大作用，拉曼放大技术无需有针对性的降低光纤功率，就可以有效放大光传输。此技术的优点非常明显，它的适用性非常广泛，能够在所有不同规格光纤中得到应用，因此，现阶段在通信工程光纤放大传输中此技术得到广泛应用。
1.2.3. 色散补偿技术
色散影响中继距离，这是因为传输脉冲受到色散影响之后会变宽，进而有脉冲码间干扰发生。想要将色散克服掉，就要将色散补偿技术应用于超长站距光传输系统中。现阶段，最常用的色散固定式器件有补偿色散光纤（简称DCF）和光纤光栅（简称C-FBG）。对于DCF而言，它的器件带非常宽，可以补偿各个波长，然而，它的补偿值具有单一性特征，不能对波长色散进行有效准确控制。C-FBG就是顺着光纤方向逐步缩短光栅周期，它的补偿具有针对性，波长不同，补偿也有差异，此种补偿方式在未来有广阔的发展前景。
2. 电力系统应用超长站距光传输技术
2.5Gbit/s是电力系统通信光纤线路的一般传输速率，接下来以此为根据，提出210km及275km两种站距下的应用方案。最常应用的光纤是G.652，其衰减系数通常在一定范围内，具体工程实践中可以将其看作为0.21dB/km。在超长站距的光方法系统设计时，通常需要考虑衰减限制的再生段距离计算和色散限制的再生段距离计算。
衰减限制的再生段距离计算采用ITU-T建议G.691最坏值法，按下式进行计算：L=（Ps-Pr-Pp-ΣAc-Mc）/（Af+As）。对于色散受限系统，色散受限最坏值计算方法为：L=Dmax/|D|（光缆型号G.652，色散系数|D|取18ps/nm.km）。
210km跨距及275km跨距的传输跨段损耗计算如表2所示，传输跨段设计拓扑如图1所示：
系统配置 OEO8000ps EFEC/nm，前置放大器PA;19dB增益光放BA;（19+38） OEO8000ps EFEC/nm，前置放大器PA;19dB增益光放BA;RA拉曼放大器;（19+52）
3. 超长距光传输技术应用的注意事项
第一，在建设电力通信工程过程中，必须要从实际情况出发，以实际通信网络发展情况及规划为依据，对站距进行科学设计。防止过度重视超长，反而对匹配技术有所忽视，从而造成光传输中产生中断信号情况，最终对电力系统正常运行产生不利影响。
第二，科学合理掌控入纤光功率。如果入纤光具有较大功率，就会导致光纤变热，对光纤造成损害。对于连接活动器而言，其光功率大于20dBm时，就会使损坏危险产生。在计算和设计电力系统通信工程过程时，控制功率富余度十分关键，保持10dMb以下功率具有必要性和重要性。
第三，提高应用拉曼放大器应用力度，增加应用遥泵放大器试点。当前拉曼放大器具有较成熟的应用案例，设备价格也出现一定程度下降趋势，在保证电力系统具有高度稳定性和可靠性基础上，可以进行广泛应用。
第四，对各个器件包括拉曼、色散、遥泵等模块进行规范化和标准化管理。现阶段，一些销售拉曼等器件的厂家，同时绑定光端设备进行销售，却不能兼容其他厂家光端设备，从而不利于组网系统和管理网络，使工程投入资本大幅度提升。
第五，促進各个光放器件网络监管功能的提升。在标准化、规范化这些器件条件下，还要增加通用网管接入性能，对于网络管理而言，能够对工作状况进行全过程监控，同时其配置具有动态化特点，可以对色散、功率值进行改进，从而有利于更加灵活的建设网络。
4.结束语
综上所述，在电力系统中运用超长站距光传输技术意义重大，一方面能够满足未来电网不断发展的需求，另一方面其应用前景十分广阔。当前在应用过程中仍然存在一些不足，这就需要相关人员从实际情况出发，对色散补偿技术和相关放大技术进行科学合理化处理并对其应用要求进行满足，同时将数值控制工作做好。全面推广和应用超长站距光传输技术，促进电力系统的持续、健康发展。
参考文献：
[1]吴广哲，李伟华，吴珍，等.基于高阶泵浦的10Gbps超长站距光传输系统研究与测试[J].电力信息与通信技术，2017，15（10）：1-7.
[2]王峰，邹德生，张晓静，等.超长站距光通信技术在电力系统中的应用分析[J].中国新通信，2018，20（13）：25.
[3]李园喜.光传输网络设备的对接与维护技术[J].中国新通信，2020，22（13）：33.
【关键词】超长站距光传输技术;电力系统;光放大技术;色散补偿技术
中图分类号：TN929 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.09..010
在社会经济不断进步与发展的今天，电力能源发挥的作用越来越重要。由此判断未来在建设电网工程中，对于大容量和长距离会提出更高要求，在这样的背景条件下，超长距离光传输技术应运而生，它符合未来电网技术发展趋势，能够有效满足各种需求。但是当前在多种因素影响和作用下，其应用还存在一些问题，导致其应有的价值和功能没有得到充分发挥，很大程度上影响国家整体电网建设。
1. 超长站距光传输技术分析
1.1. 超长站距光传输系统主要指标
1.1.1. 发送光功率
一般2.5GSDH系统光卡的发光功率在0dBm左右，通过增加增益来提升发送光功率，从而达到延长传输距离的目的。
1.1.2. 接收灵敏度
满足误码要求条件下的最小接收光功率，目前市场上常见的SDH系统大多是标准化产品，OPA接收灵敏度一般为-38dBm。
1.1.3. 系统色散容限
在长距离传输系统中，传输距离受限于系统的色散容限。最大距离≤系统色散容限/光缆色散系数。如果这个最大距离不能满足应用要求，就需要进行色散补偿。
1.2. 光放大器技术分类
光放大器是一种不需要经过光/电/光的变换而直接对光信号进行放大的有源器件，能高效补偿光功率在光纤传输中的损耗，延长通信系统的传输距离，扩大用户分配网覆盖范围，是新一代的长距离、大容量、高速光通信系统和光纤CATV、用户接入网等光纤传输系统的关键部件。至今已经研制出的光放大器有两类，即光纤放大器和半导体放大器，每类又有不同的应用结构和形式。如表1所示
相比之下，掺铒光纤放大器（EDFA）得到了最为广泛的应用，在SDH和WDM系统中，使用最多的也是掺铒光纤放大器。
1.2.1. 掺铒光纤放大器
研究发现，在石英光纤的芯层之中，如果掺入一些三价稀土金属元素，如Er（铒）、Pr（镨）、Nd（钕）等，即形成了一些特殊的光纤，这种光纤在泵浦光的激励下可放大光信号。目前应用最为广泛的是掺铒光纤放大器（EDFA），其特点是高增益、低噪声、能放大不同速率和调制方式的信号，并能在近几十纳米范围内同时放大多波长信号，对偏振不敏感。
1.2.2. 拉曼放大技术拉曼
此技术以光学中拉曼散射效应影响非线性规律为基础研究制作而形成，传输的强泵浦光波拉曼增益影响光线中弱信号，从而使放大过程得以实现。与此同时，借助光纤本身放大作用，拉曼放大技术无需有针对性的降低光纤功率，就可以有效放大光传输。此技术的优点非常明显，它的适用性非常广泛，能够在所有不同规格光纤中得到应用，因此，现阶段在通信工程光纤放大传输中此技术得到广泛应用。
1.2.3. 色散补偿技术
色散影响中继距离，这是因为传输脉冲受到色散影响之后会变宽，进而有脉冲码间干扰发生。想要将色散克服掉，就要将色散补偿技术应用于超长站距光传输系统中。现阶段，最常用的色散固定式器件有补偿色散光纤（简称DCF）和光纤光栅（简称C-FBG）。对于DCF而言，它的器件带非常宽，可以补偿各个波长，然而，它的补偿值具有单一性特征，不能对波长色散进行有效准确控制。C-FBG就是顺着光纤方向逐步缩短光栅周期，它的补偿具有针对性，波长不同，补偿也有差异，此种补偿方式在未来有广阔的发展前景。
2. 电力系统应用超长站距光传输技术
2.5Gbit/s是电力系统通信光纤线路的一般传输速率，接下来以此为根据，提出210km及275km两种站距下的应用方案。最常应用的光纤是G.652，其衰减系数通常在一定范围内，具体工程实践中可以将其看作为0.21dB/km。在超长站距的光方法系统设计时，通常需要考虑衰减限制的再生段距离计算和色散限制的再生段距离计算。
衰减限制的再生段距离计算采用ITU-T建议G.691最坏值法，按下式进行计算：L=（Ps-Pr-Pp-ΣAc-Mc）/（Af+As）。对于色散受限系统，色散受限最坏值计算方法为：L=Dmax/|D|（光缆型号G.652，色散系数|D|取18ps/nm.km）。
210km跨距及275km跨距的传输跨段损耗计算如表2所示，传输跨段设计拓扑如图1所示：
系统配置 OEO8000ps EFEC/nm，前置放大器PA;19dB增益光放BA;（19+38） OEO8000ps EFEC/nm，前置放大器PA;19dB增益光放BA;RA拉曼放大器;（19+52）
3. 超长距光传输技术应用的注意事项
第一，在建设电力通信工程过程中，必须要从实际情况出发，以实际通信网络发展情况及规划为依据，对站距进行科学设计。防止过度重视超长，反而对匹配技术有所忽视，从而造成光传输中产生中断信号情况，最终对电力系统正常运行产生不利影响。
第二，科学合理掌控入纤光功率。如果入纤光具有较大功率，就会导致光纤变热，对光纤造成损害。对于连接活动器而言，其光功率大于20dBm时，就会使损坏危险产生。在计算和设计电力系统通信工程过程时，控制功率富余度十分关键，保持10dMb以下功率具有必要性和重要性。
第三，提高应用拉曼放大器应用力度，增加应用遥泵放大器试点。当前拉曼放大器具有较成熟的应用案例，设备价格也出现一定程度下降趋势，在保证电力系统具有高度稳定性和可靠性基础上，可以进行广泛应用。
第四，对各个器件包括拉曼、色散、遥泵等模块进行规范化和标准化管理。现阶段，一些销售拉曼等器件的厂家，同时绑定光端设备进行销售，却不能兼容其他厂家光端设备，从而不利于组网系统和管理网络，使工程投入资本大幅度提升。
第五，促進各个光放器件网络监管功能的提升。在标准化、规范化这些器件条件下，还要增加通用网管接入性能，对于网络管理而言，能够对工作状况进行全过程监控，同时其配置具有动态化特点，可以对色散、功率值进行改进，从而有利于更加灵活的建设网络。
4.结束语
综上所述，在电力系统中运用超长站距光传输技术意义重大，一方面能够满足未来电网不断发展的需求，另一方面其应用前景十分广阔。当前在应用过程中仍然存在一些不足，这就需要相关人员从实际情况出发，对色散补偿技术和相关放大技术进行科学合理化处理并对其应用要求进行满足，同时将数值控制工作做好。全面推广和应用超长站距光传输技术，促进电力系统的持续、健康发展。
参考文献：
[1]吴广哲，李伟华，吴珍，等.基于高阶泵浦的10Gbps超长站距光传输系统研究与测试[J].电力信息与通信技术，2017，15（10）：1-7.
[2]王峰，邹德生，张晓静，等.超长站距光通信技术在电力系统中的应用分析[J].中国新通信，2018，20（13）：25.
[3]李园喜.光传输网络设备的对接与维护技术[J].中国新通信，2020，22（13）：33.