推進光纖通信技術 助力智能電網發展
先回答第一個問題,光纖傳感器網絡是通過傳感器來收集信息并借由光纖把相關數據傳輸到數據中心,然后依托數據中心的數據處理系統對前端傳感器采集的數據進行離線或實時處理,并依此執行后續工作,如監測或監控,如果傳感器布置在輸電線路上,則可以對輸電線路的狀態進行檢測。對一個實際傳感器網絡,主要涉及到幾個方面,一是前端的采集系統,二是中間傳輸部分,最后就是后端處理部分。傳輸部分,可能數字信號和模擬信號會并存,在數據處理終端需要有不同的處理方案。另外,傳感器網絡如何布網、組網,如何同現有網絡融合,這個問題也非常值得關注。當下我們的研究重點還主要停留在傳感器本身,組網由于涉及的因素相對較多,后邊的工作正在陸續展開。
關于第二個問題(構建一個功能完備的傳感器網絡對電網智能化有什么重要意義),功能完備的傳感器網絡涉及的方面較多,可能既涉及到光纖傳感器網絡,也涉及到無線傳感器網絡,甚至是二者的融合網絡,正如前所述,二者各有優點。如果這個網絡較為完備,那將極大地推進智能電網的發展。目前用于智能電網的光纖傳感網絡(這個我還是有些外行,但就我了解),主要可以分為兩類,一類是用于沿線的監測,多采用分布式光纖傳感網絡;另一類是用于電網設備的監測,小型電氣設備多采用單點傳感(這個無線或光纖傳感都是可以的),大型電器設備則采用分布式光纖傳感網絡。
對國內電力系統而言,剛開始引入分布式光纖溫度傳感技術。舉個例子,如果能對電力系統電纜、鐵塔等設施的溫度、壓力進行實時監測,去年南方地區的雪災就能夠做到及時排險,減少國家經濟損失。我們實驗室長期致力于分布式光纖傳感研究,使光、電、傳感器傳輸三合一,實現實時在線測溫測壓,其測量精度達到世界先進水平,目前一套數據終端處理系統可以同時實時處理近千個傳感頭同時采集的數據。
4、隨著智能電網建設的不斷推進,光纖到戶部署的規模將不斷擴大,網上光纜的數量急劇增加。在大規模、多用戶單元的環境下,如何維護這些光纜是迫切需要解決的問題。您在光纜的監測和維護方面是否有經驗或研究與我們分享?
忻向軍:在回答這個問題之前,先強調一下,我主要談光纜中光纖斷裂的維護。有必要簡單區別一下光纜應用的基本情況。我們知道,光纜的應用場景主要兩種,一種是應用在核心網中的長距離傳輸光纜,另外一種就是應用在無源光接入網PON(passive optical network)中的光纜。對核心網中的光纜,或者說是長距離光纜,當下的監測手段主要是利用OTDR(光時域反射儀)來檢測,這種檢測儀根據光遇阻即反射的原理來檢測反射點,若某一線路出現問題,可以藉由光信號延時等變量來確定出現問題的位置,再由專業人士定點維修就可以了。對接入網而言,從OLT(光線路終端)到ONU(光網絡單元)這一部分,也稱為饋線部分的光纜,也可以采用OTDR的方法對光纖斷裂部分進行定位并進行維修。從ONU到用戶這一部分,也稱為配線部分的光纜,考慮到成本問題,可能不采取維護而直接采用替換的方式。
但是隨著光接入網的升級(100G乃至1T的接入),一方面,無論是饋線還是配線部分的有效長度將大幅度延展,另外一個方面,分光比將向1:1000甚至更高的分光比逐步過渡,這就意味著在分光器處(splitter)會有1000根甚至更多的光纖。這一發展趨勢對未來光纖接入網的光纜維護提出了新的挑戰。一方面,配線部分的光纜可能是長距離的,對有斷裂的配線如果再采用替換的方式,成本可能會大幅度增加,而采用修復可能更為可取。另外一方面,從網管的角度出發,希望斷裂部分能自動被發覺,特別是在歐美等人力成本很高的發達國家,而非人力一一排查。我們知道,對斷裂位置的確定,OTDR是很好的方法,但將OTDR用到如此龐大的PON,即把OTDR與PON集成,還面臨重重困難。
因為OLT端的OTDR很難分辨SPLITER(分光器)后面的諸多光纖目前這個“命題作文”已經被一些電信運營商關注,我們會盡自己最大的努力去攻關,力爭為實現PON中全部光纖或光纜的斷裂智能維護做些貢獻。
5、城市電力光纖到戶試點工作正如火如荼的進行著,您認為,如果把電力光纖通信、無線通信等一系列相關技術推廣到廣大農村地區,建立起一套智能的農村電網體系的話,該如何推廣部署?
忻向軍:電力光纖到戶是個非常好的概念和架構。它的訴求是在接電的同時,把光纖直接入戶,這將極大地改變廣大農村地區上網難等現狀,在還有農村缺電的我國就顯得更加難能可貴。我們可以在鋪設電力線路的同時,最大可能地實現光纖的接入,為以后的上網,甚至需求側響應奠定基礎。當然這是后話,這也從某一角度證明電力光纖到戶的必要性。這項技術很有可能在未來形成“農村包圍城市”的局面,為智能電網的全面開花夯實基礎。
我認為,國家電網公司在農村推進電力光纖到戶時,要注重農村與城市之間的區別,在農網智能化的同時充分發揮光纖到戶的技術優點和政策優勢,尤其是在邊遠地區,大力推廣電力光纖到戶,一次性地完成成本投入,為以后智能電網在農村全面鋪開奠定基礎。
責任編輯:電朵云
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