下面是兩篇光纖通信類技術論文，第一篇論文介紹了光纖通信式高速公路隧道供電解決方案，介紹了光纖備自投功能設計和系統運行方式的識別，第二篇論文介紹了光纜光纖通信技術現狀及發展趨勢，現代化通信支柱的地位非它莫屬，光纖通信技術也被稱為信息技術革命的重要標志之一。
《光纖通信式高速公路隧道供電解決方案》
摘要高速公路的中長距離的隧道多采用隧道兩端雙電源供電方式，一端電源失電時，需要人工倒閘至隧道另一端電源供電，時效性較差且不利于實現無人值守。本文根據某高速公路隧道工程的實際供電情況，提出了基于光纖通信的備用電源自投方案，從而提高隧道供電的可靠性和實時性。
關鍵詞：高速公路;隧道供電;光纖通信;備用電源自投
1案例概述
廣東省某高速公路隧道長度約7km，隧道兩端各分布一處變電所，每個變電所設有兩個環網柜(G04、G05)，分別給隧道左洞、右洞供電，如圖1所示。正常運行時，只允許一端變電所的10kV環網柜給隧道左洞或右洞供電，而對端(另一端)變電所的對應的10kV環網柜處于熱備用狀態。兩端變電所各備有380V等級的ATS應急發電機電源。隧道及隧道兩端變電所均有光纖互聯，并聯接至該高速公路管理中心，通過光纖通信將隧道及隧道變電站的視頻安防、電氣設備運行等數據傳輸至遠方的高速公路管理中心后臺監控系統。該隧道變電站運行模式定性為無人值守、定期巡檢。鑒于用電安全考慮，當隧道原供電變電所或環網柜失電時，先由應急發電機電源給隧道就近的洞口加強照明燈具供電，再由人工把對端變電所對應的環網柜合上。高速公路隧道多處于山區，當發生失電事故時，運行人員從高速公路管理中心到隧道現場處理電源倒閘操作的響應時間較長，至少需要幾十min以上時間;較長時間由ATS應急柴油發電機電源供電，存在安全隱患，也不經濟。從上述分析可知，該隧道供電存在的主要問題是，隧道供電電源發生故障時的備用電源切換倒閘操作時間長，不能滿足無人值守條件。針對這個問題，可以靠安裝安全自動裝置來解決。
2解決方案
由于隧道較長，線路會將信號衰減，因此通過硬接線采集對端變電所對應環網出線的二次側電流、電壓及開關狀態來實現備用電源自投的方法是不可取的。文獻[2]中對采用TCP/IP、GPRS和光纖通信作為遠方數據傳輸作了論述分析。光纖通信是解決變電站之間傳輸控制數據信息的優良手段。如圖2所示，在兩端變電所環網柜上各加裝一臺光纖備用電源自投裝置(簡稱備自投)，隧道工程已建有光纖設施，且纖芯為12芯，有充足的光纖通道資源，故采取合用現有光纜的專用纖芯方式，通過光纖點對點通信，實現兩端數據交互，由兩端備自投裝置實現虛擬硬件電氣互鎖和備用電源自投等智能操作，操作實時性高、安全性好。
3光纖備自投功能設計
備自投裝置采集母線電壓、給隧道供電的環網柜出線電流、環網柜斷路器的雙點(斷路器的輔助常開觸點和輔助常閉觸點，以下相同)位置狀態、洞內電纜帶電狀態(通過電壓取樣或表征帶電的狀態信號)以及外部閉鎖備自投信號等，并把數據信息實時傳輸至隧道對端備自投裝置。備自投裝置結合兩端的電流、電壓、開關狀態等信息進行綜合判斷。自投動作采用母線失壓、洞口電纜無電壓、無電流判據。正常工作僅有一端環網柜處于工作狀態，兩端環網柜運行方式為互備或主備模式。在主備模式下，主供柜可選Ⅰ號環網柜(A變電所環網柜)或Ⅱ號環網柜(B變電所環網柜)。環網柜是否有電通過采集母線PT(電壓互感器)電壓判斷。分布于隧道兩端的備自投裝置，硬件、軟件完全相同，其中一臺做主機，另一臺做從機;主、從設置通過人機接口來設定。主機與從機每隔20ms交換一次實時數據幀，分別將各自的電流、電壓、開入量狀態等傳輸至對端。數據幀格式見表1。數據交換由主機發起，從機應答。備自投動作邏輯由主機來實現，從機依據主機的遠控指令完成本端斷路器的分、合閘操作。光纖備自投裝置實現的主要功能如下。
3.1系統運行方式的識別
1)Ⅰ柜正常工作運行方式。Ⅰ柜帶隧道內高壓電纜獨立運行，Ⅱ柜熱備用。(1)兩端環網柜的母線電壓均正常(PT電壓正常)。(2)Ⅰ柜斷路器在合閘位置，Ⅱ柜在分閘位置(通過斷路器雙點位置來判斷)。2)Ⅱ柜正常工作運行方式。Ⅱ柜帶隧道內高壓電纜獨立運行，Ⅰ柜熱備用。(1)兩端環網柜的母線電壓均正常(PT電壓正常)。(2)Ⅱ柜斷路器在合閘位置，I柜在分閘位置(通過斷路器雙點位置來判斷)。
3.2備用電源自動投入
1)互備模式在Ⅰ柜正常工作運行狀態或Ⅱ柜正常工作運行狀態下，工作柜失電欠流、失壓、洞內電纜失壓，而且備用柜電壓正常，工作柜上的備自投裝置經T1跳閘延時對失電工作柜發跳閘命令，確認失電的工作柜斷路器跳開后，備用柜上的備自投裝置經T2合閘延時對備用柜斷路器發合閘命令，原備用柜變為了工作柜。如果失電的工作柜斷路器沒有跳開，就不會合備用柜斷路器。2)主備模式(1)自投動作過程：在主供柜正常工作運行狀態，主供柜失電欠流、失壓，洞內電纜失壓，而且備用柜電壓正常，經T1跳閘延時對失電主柜發跳閘命令，確認失電的工作柜斷路器跳開后，經T2合閘延時對備用柜斷路器發合閘命令，然后備用柜帶隧道電纜運行。如果失電的主供柜斷路器沒有跳開，就不會合備用柜斷路器。(2)自復動作過程：處于備用柜工作狀態時，在主供柜電壓恢復后，備自投將經T3延時確認后，經T1跳閘延時跳備用柜，確認備用柜斷路器跳開后，經T2合閘延時對主柜斷路器發合閘命令，然后恢復主柜帶隧道電纜運行，即自復功能。如果備用柜斷路器沒有跳開，就不會合主供柜斷路器。(3)緊急自復動作過程：處于備用柜工作、主供柜有壓狀態時，備用柜失電、無壓無流，洞內電纜失壓，經T1跳閘延時跳備用柜，確認備用柜斷路器跳開后，經T2合閘延時對主供柜斷路器發合閘命令，主供柜帶隧道電纜運行。如果備用柜斷路器沒有跳開，就不會合主供柜斷路器。(4)在運行過程中如主供柜已拉開，而備供柜無法合上時(排除閉鎖條件滿足情況)，在檢測到主供柜恢復送電后，會經T4延時自動合上主供柜開關。T1、T2、T3、T4延時可以通過備自投裝置面板人機接口操作來設定，設定范圍0.2s～60min。
3.3備自投閉鎖
備自投功能可通過控制字選擇經由外部接點閉鎖、洞內電纜過流閉鎖、PT斷線閉鎖等;光纖通信中斷時將閉鎖備自投。一旦閉鎖條件滿足，備自投功能就將處于退出運行狀態。剛動作完一次后，備自投自行退出或進入備用運行方式，只有再次滿足正常運行條件15s后，才再進入的正常運行狀態。
4結論
方案采用了斷路器位置雙點(常開、常閉)狀態判斷，加上母線電壓判斷、環網柜電流判斷、洞口高壓電纜有電狀態檢測，兩端數據交互后，能清晰無誤地判斷系統運行狀態，多重條件判定，使得裝置不會出現誤動的情況。在出現光纖通信中斷或PT斷線或狀態檢測斷線時，最壞的情況是備自投裝置處于閉鎖而拒動，這種情況下可由人工操作來完成電源切換。方案以光纖通信式備用電源自投解決了中長距離隧道的雙端電源供電切換問題，最快可在500ms內就地實現備用電源切換，解決了山區隧道供電需要人工倒閘操作的問題，提高了隧道供電的安全性、可靠性和實時性，在隧道供電應用上具有很好的實用性。
參考文獻
[1]谷昕.利用光纖通信網絡傳輸繼電保護信號[J].電力系統通信,2004,25(7):34-37.
[2]唐海軍.基于光纖通信的遠方備自投設計與實現[J].繼電器,2006,34(4):80-82,85.
[3]侯文凱,蔣漢貴.高速公路隧道環網供電解決方案[J].電工技術,2013,10(10):79-81.
作者：李才勇 劉宏 單位：珠海市恒瑞電力科技有限公司
《光纜光纖通信技術現狀及發展趨勢》
【摘要】光纜通信在我國使用的時期較長，其使用歷史為20多年。這20年也就是光纜通信技術在我國的發展時期。光纖通信優點較多，損耗低是它的主要優點之一，傳輸頻帶寬與容量大也是它的優點，且因為其體積小和重量輕，方便了對它的接入工作，還有其具有抗電磁干擾等優點，因此被眾人所喜愛。光纖通信技術具有較快的發展前景。
【關鍵詞】光纜光纖通信技術;現狀;發展趨勢
1引言
當前，光纖通信技術在實際運用中具有良好的發展空間，被譽為最有前途的通信技術之一，如今，信息量如天上繁星不可勝數且復雜多變，光纖通信技術已被人們當成主要的傳輸媒介，對于信息網架構的整體面貌具有深刻的影響。光纖通信技術在當今信息社會發揮無比倫比的作用，前程似錦。本文主要對光纖通信在我國發展的現狀及其具體的發展趨勢做具體闡述[1]。
2光纖通信的概況
提出具有低損耗特點的光纖能夠被應用于通信領域中，從而由此打開光纖通信領域的大門的時間是1966年，美籍華人高餛與霍克哈姆對此發表論文，由此光纖通信技術越來越被人們所重視。光纖通信技術的開始階段是在1970年，美國康寧公司首次研制出光纖，其損耗為20dB/km。光纖通信的載波是1014Hz的光波，傳輸媒質為光纖。光纖通信因為它具有低損耗和傳輸頻帶寬以及容量大的優點，而且其具有體積小和重量輕以及抗電磁干擾強等眾多優點，因此被眾人所喜愛。
3光纖通信技術發展的現狀
3.1波分復用技術
以能獲得較多的寬帶資源為目標，波分復用技術通過對單模光纖低損耗區進行充分利用，最終效果明顯。光纖的低損耗窗口具有多個信道，它的劃分是根據每一信道光波的波長來達到劃分的目的。光波是信號的載波，在發送端應用合波器的方式來合并規格各異的信號光載波，一根光纖中就合并規格各異的信號光載波，以這種方式進行信號傳輸。在接收端口，應用分波器對其進行區分，由一根光纖變為多根光纖。除了在光纖非線性時的情況下，因為不同波長的光載波信號可以當作是相互獨立單獨存在的個體，因而一根光纖中能夠實現多渠道光信號的復用傳輸的目的。
3.2光纖接入技術
光纖接人網技術，其意義和價值非常重大，它也被稱為信息高速公路的“最后一公里”。如果要達到信息高速傳輸，且要滿足更多受眾需求的目的，其寬帶具有主干傳輸網絡是重要環節，但用戶接人部分更是關鍵的部分。光纖接人網技術，其信息傳輸達到高速化。在光纖寬帶接入過程中，因光纖到達不同的位置，其應用也有很多種類，例如FTTB、FTTC和FTTCab以及FTTH等應用。這些應用被稱作為FTTx。光纖到戶，其簡稱為FTTH，FTTH是光纖寬帶接入的最終方式。FTTH提供全光的接入，所以，對光纖的寬帶特性加以充分利用，從而滿足受眾不受限制的帶寬要求，對于寬帶接入的需求也可以充分滿足。當前，國內可以向受眾提供FE或GE兩種寬帶，它可以很好地滿足大中型企業用戶。因此，這種接入方式比較理想[3]。
4光纖通信技術的發展趨勢
隨著社會的發展，人們對于光纖通信的要求也越來越高，其超高速度和超大容量以及超長距離傳輸就是人們對光纖通信技術所追求的具體目標，全光網絡更是人們所持之以恒追求的目標。
1)傳輸技術波分復用技術能夠滿足超大容量與超長距離傳輸的要求，對于光纖傳輸系統的傳輸容量具有巨大的提高，在將來的跨海光傳輸系統中應用前景更加廣闊。這些年，波分復用系統取得了較快的發展，當前的1.6Tbit/WDM系統被廣泛應用在商用領域，在此過程中全光傳輸距離擴展幅度也較高。提升傳輸容量，采取光時分復用，也是應用OTDM技術的一種很好的辦法，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數。這種方式可以明顯提高傳輸容量，而且這種方法合理科學。以提高單信道速率的理念，提高傳輸容量，這種理念與現實相符，這同時也是OTDM技術的主要內容，OTDM技術最終實現的單信道最高速率較普通速率高達640Gbit/s。
2)單通過OTDM與WDM對光通信系統的容量提高，傳輸容量畢竟有限，另外一種方式是對OTDM信號進行波分復用，最終對傳輸容量會有較大幅度的提高。應用偏振復用，簡稱為PDM技術，其對于減弱相鄰信道的相互作用所取得的效果顯著，見效快。主要是因為在超高速通信系統的基礎上，歸零(RZ)編碼信號沒有較大的占用空間，其對于色散管理分布的要求在一定程度上會有所降低，而且在對光纖的非線性情況下，光纖的偏振模色散中，RZ編碼方式具有較強的適應能力，所以，超大容量WDM/OTDM通信系統所使用的傳輸方式一般都是RZ編碼。WDM/OTDM混合傳輸系統在系統本身就可以找到需要解決的關鍵技術[4]。
3)光孤子通信。光孤子與其他光脈沖相比較，它的存在較為特殊，例如ps數量級的超短光脈沖就是較為特殊的例子。光纖的反常色散區，光孤子就存在這種區域之中，群速度色散和非線性效應互相平衡，光纖進行傳輸時需要長距離傳輸，波形與速度沒有變化。光孤子通信技術，對光孤子加以利用，把光孤子作為載體，通信過程中可以實現長距離無畸變的通信，如果其在零誤碼的狀況下，其傳輸的信息距離非常遙遠。
4)全光網絡。它是人們一直所追求的信號傳輸方式，它所要解決的技術問題是以光節點來代替電節點?？上攵涔濣c之間也是全光化的，信息在進行傳輸時，信號在進行互相交換時，在運行的過程中它是以光的形式在進行的，用戶應用交換機對信息進行處理操作的過程中，按比特運行的這種方式已不存在全光網絡中，它的路由是由波長所決定的。在傳統的光網絡中，節點間以全光化的形式存在，雖然已被實現，網絡結點處卻一直采用電器件，對于當前通信網干線總容量的繼續提高有所限制，因此如何實現真正的全光網越來越被人們所關注。
5結束語
光通信技術對于信息技術具有支柱性作用，雖然在發展路程中會有許多難走的路，但它是通信領域發展的必然趨勢。從現代通信的發展趨勢來看，光纖通信更是將來通信領域的王者。人們所追求的全光網絡目標的腳步也會越來越近。
參考文獻
[1]于虹霞.光纖通信技術的現狀及發展趨勢[J].黑龍江科技信息,2012(8):107.
[2]劉贊娟.淺析我國光纖通信技術的現狀及發展趨勢[J].科技信息,2012(6):276-277.
作者：楊健 單位：廣州南沙信息港有限公司
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