光纖通信技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、光纖通信技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：作為現(xiàn)代通信技術(shù)標志的光纖通信，由于它具 有中繼距離長、傳輸容量大、傳輸質(zhì)量好，特別是具有抗電 磁干擾不受高電壓、大電流影響的優(yōu)點，尤其是它可利用電 力系統(tǒng)特有資源，使得光纖通信在電力系統(tǒng)中得到了越來越 廣泛的應(yīng)用。本文對光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用進行 了闡述分析。關(guān)鍵詞：光纖通信；電力通信電力通信主要為電網(wǎng)的自動化控制、商業(yè)化運營和實現(xiàn) 現(xiàn)代化管理服務(wù)。它是電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)和調(diào)度自動化 系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是電力市場運營商業(yè)化的保障，是實現(xiàn)電力系 統(tǒng)現(xiàn)代化管理的重要前提，也是非電產(chǎn)業(yè)經(jīng)營多樣化的基 礎(chǔ)。光纖通信在電力通信中的應(yīng)用最初是沿用電信部門傳 統(tǒng)

2、的地埋、管道、架空等方法敷設(shè)普通光纜，構(gòu)成電力光纖 通信系統(tǒng)。眾所周知，電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、輸送、分 配和消費組成的一個整體。為了實現(xiàn)跨區(qū)域、長距離電能的輸送，電力系統(tǒng)建設(shè)了 遍及各地的高壓輸電線路；為滿足城鄉(xiāng)廣大民眾生產(chǎn)生活用 電需求， 又有縱橫交錯、 密布街道村莊的輸配電桿路和溝道。 可以說，高、中、低壓輸配電線路是目前覆蓋面最為廣 大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施， 而且它基礎(chǔ)堅固， 較之其它網(wǎng)絡(luò)如電信、 廣電網(wǎng)絡(luò)等有著更高的可靠性。因此，如何充分利用電力系 統(tǒng)這一得天獨厚的網(wǎng)絡(luò)資源，是長期以來人們潛心研究的一 個重要課題。1 電力通信網(wǎng)的構(gòu)成及特點電力通信網(wǎng)是由光纖、微波及衛(wèi)星電路構(gòu)成主干線，各

3、支路充分利用電力線載波、特種光纜等電力系統(tǒng)特有的通信 方式，并采用明線、電纜、無線等多種通信手段及程控交換 機、調(diào)度總機等設(shè)備組成的多用戶、多功能的綜合通信網(wǎng)。1.1 電力通信的幾種主要方式(1) 電力線載波通信 電力線路主要是用來輸送工頻電流的。若將話音及其他 信息通過載波機變換成高頻弱電流，利用電力線路進行傳 送，這就是電力線載波通信，具有通道可靠性高、投資少、 見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等得天獨厚的優(yōu)點。除此之外。電力線載波通信中還有利用電力線路架空地 線傳送載波信號的絕緣地線載波等方法。與普通電力線載波 比較，絕緣地線載波不受線路停電檢修或輸電線路發(fā)生接地 故障的影響，而且地線處于絕緣狀態(tài)

4、可減少大量的電能損 耗。(2) 光纖通信 由于光纖通信具有抗電磁干擾能力強、傳輸容量大、頻 帶寬、傳輸衰耗小等諸多優(yōu)點，它一問世便首先在電力部門 得到應(yīng)用并迅速發(fā)展。除普通光纖外，一些專用特種光纖也 在電力通信中大量使用。(3) 其他 電力通信網(wǎng)中還有傳統(tǒng)的明線電話、音頻電纜及新興的 擴頻通信等方式。1.2 電力系統(tǒng)通信的特點和公用通信網(wǎng)及其他專網(wǎng)相比， 電力系統(tǒng)通信的特點主要表現(xiàn)為：要求有較高的可靠性和靈 活性；傳輸信息量少、種類復(fù)雜、實時性強；具有很大的耐 “沖擊”性；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜；通信范圍點多面廣；無人值守 的機房居多。2 光纖通信技術(shù)應(yīng)用由于光纖通信具有抗電磁干擾能力強、傳輸容量大、頻

5、 帶寬、傳輸衰耗小等諸多優(yōu)點，它一問世便首先在電力部門 得到應(yīng)用并迅速發(fā)展。除普通光纖外，一些專用特種光纖也 在電力通信中大量使用。電力特種光纖泛指 OPGW（光纖復(fù)合地線）、OPPC（光纖 復(fù)合相線）、MASS（金屬自承光纜）、ADSS（全介質(zhì)自承光纜）、 ADL（ 相地捆綁光纜 ）和 GWWOP（ 相，地線纏繞光纜 ）等幾 種。目前。在我國應(yīng)用較多的電力特種光纜主要有 ADSS 和 OPGW。2.1 光纖復(fù)合地線光纖復(fù)合地線 OPGW（Optieal GroundWire）OPGW 又 稱地線復(fù)合光纜、光纖架空地線等，是在電力傳輸線路的地 線中含有供通信用的光纖單元。即架空地線內(nèi)含光纖。它

6、使 用可靠，不需維護，但一次性投資額較大，適用于新建線路 或舊線路更換地線時使用。它具有兩種功能：一是作為輸電線路的防雷線，對輸電 導(dǎo)線抗霄閃放電提供屏蔽保護；二是通過復(fù)合在地線中的光 纖來傳輸信息。 OPGW 是架空地線和光纜的復(fù)合體， 但并不 是它們之間的簡單相加。OPGW 纜除滿足光學(xué)性能外， 還完全滿足架空地線的機 械、電氣性能要求，因此可應(yīng)用于所有具有架空接地線的輸 配電線路。光纖單元被置放于保護管內(nèi)或金屬骨架內(nèi)，得到 了充分的保護，使光纖具有很高的可靠性和安全性。 OPGW 應(yīng)用于新建線路時，并不增加建設(shè)費用 （與總的費用比較 ）。OPGW 應(yīng)用于舊線路時。 只需把原來的地線更換下

7、來即 裝方法與電力線的張力放線完全一樣。不需要特殊的安裝機 具和工具。可，而不用對桿塔進行加固或重新設(shè)計負荷等OPGW 的安常見的 OPGW 結(jié)構(gòu)主要有三大類， 分別是鋁管型、 鋁骨 架型和 (不銹 )鋼管型。根據(jù)我國電力系統(tǒng)目前的現(xiàn)狀， OPGW 對于進一步發(fā)展 我國電力工業(yè)，進一步提高輸電容量，使架空線超高壓化及 高自動化，都是必不可少的。由于我國地域廣闊，電力傳輸線路長，尤其是水力資源 大部分集中在西部，而工業(yè)城市主要集中在東部沿海地區(qū)， 因此這就需要大量的長距離超高壓架空線來輸送電力和信 息。OPGW 是一種高技術(shù)產(chǎn)品， 國外近幾年對該產(chǎn)品的研究 取得了很大進步，這使得我們還有很多工作

8、要做。同時，國 內(nèi)對 OPGW 的需求也日益增加，這一切都向我們預(yù)示著 OPGW 光明的前景。2.2 光纖復(fù)合相線光纖復(fù)合相線OPPC(Optieal PhaseConduetor),在電網(wǎng)中，有些線路可不設(shè)架空地線，但相線是必不可少的。 為了滿足光纖聯(lián)網(wǎng)的要求， 與 OPGW 技術(shù)相類似， 在傳 統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中以合適的方法加入光纖，就成為光纖復(fù)合相 線(OPPC)。雖然它們的結(jié)構(gòu)雷同，但從設(shè)計到安裝和運行， OPPC 與 OPGW 有原則的區(qū)別。OPPC 充分利用電力系統(tǒng)自身的線路資源，避免在頻率 資源、路由協(xié)調(diào)、電磁兼容等方面與外界的矛盾、用于電力 通信的一種新型特種電力光纜。20 世紀

9、80 年代，一些國家允許將 OPPC 用于 150KV 以 下的電力系統(tǒng)中， 并已經(jīng)在歐洲、 美洲等國家廣泛架設(shè)運行。 目前，它已經(jīng)在更高電壓的電力線路得到應(yīng)用。在我國現(xiàn)行電網(wǎng)中， 35KV 以下的線路一般都采用三相 電力系統(tǒng)傳輸，系統(tǒng)的電力通信則采用傳統(tǒng)的方式進行。如 果用 OPPC 替代三項中的一相， 形成由兩根導(dǎo)線和一根 OPPC 組合而成的三相電力系統(tǒng)，不需要另外架設(shè)通信線路就可以 解決這類電網(wǎng)的自動化、調(diào)度、通信等問題，并可大大提高 傳輸?shù)馁|(zhì)量和數(shù)量。OPPC 在工程設(shè)計中可參照 OPGW 和三相導(dǎo)線的設(shè)計規(guī) 范。如弧垂張力、掛點的計算、配盤、檔距等。在 OPPC 工程的施工中，需要

10、在運行的相線中將光纖單 元分離出來，涉及到光纖接續(xù)和光電子分離技術(shù)。對接續(xù)的技術(shù)、高壓絕緣有嚴格要求 OPPC 的接頭盒和 其他光纜使用的接頭盒不同，分為中間接頭盒和終端接頭 盒。在國外產(chǎn) 品成熟的基礎(chǔ)上，國內(nèi)已自行研制出同類 的產(chǎn)品。2.3 全介質(zhì)自承光纜全介質(zhì)自承光纜 ADSS(All DielectricSelfSupporting） ，ADSS 光纜在 220KV 、110KV 、35KV 電壓等級 輸電線路上廣泛使用，特別是在已建線路上使用較多，為電 力部門直接利用高壓輸電線桿塔建設(shè)自己的通信網(wǎng)絡(luò)提供 了可行的途徑，適于跨越江河、山谷、雷電集中區(qū)域以及特 殊拉力環(huán)境中的架空敷設(shè)。數(shù)據(jù)

11、通信高速發(fā)展的今天，憑借 ADSS 光纜的支持，電 力部門不但可以滿足自身的通信要求，而且能夠開通新的通 信業(yè)務(wù)供外界使用 ADSS 光纜具有卓越的光纖傳輸性能、光 纜機械性能和環(huán)境性能， 可與高壓電力傳輸線同桿架設(shè) （ 圖 2 所示常見 ADSS 光纜 ） 。電網(wǎng)通信最完美的傳輸介質(zhì)用于電力系統(tǒng)，且在強電場 環(huán)境中光纜傳輸信號不會受到任何干擾，通信量不受任何影 響，光纜質(zhì)量不受任何影響，是電力通信最為有效、方便的 傳輸方式。ADSS 光纜的特點主要有以下幾點： 磁干擾、耐電腐蝕強、組成光纜的材料都必須是非金屬 材料，其外擠制聚乙烯（PE）外護套或耐電痕（AT）外護套； ADSS 光纜的設(shè)計充

12、分考慮了電力線路的實際情況，適用于 不同等級高壓輸電線路。對于10KV和35KV的電力線路可采用聚乙烯 （PE）外護 套；對于 110KV 220KV 的電力線路則必須通過計算電場場 強分布來確定光纜掛點并采用耐電痕（AT）外護套。好的溫度、環(huán)境特殊性，適合于架空環(huán)境；光纜的設(shè)計 充分考慮了風速、冰凌、溫差、變等界條件的影響，具有抗 沖擊、抗震動、耐反復(fù)彎曲、防止熱老化、阻燃等性能；成 本低，安裝架設(shè)方便，可以在不改變輸電線桿塔的情況下將 光纜直接架設(shè)在原桿塔上；輕，對桿塔負載小 ,ADSS 光纜內(nèi) 采用了具有高彈性模量、強度的芳綸紗作為抗張元件，代替 了普通光纜中的鋼絲加強構(gòu)件，從根本上減輕了光纜的目 重。3 結(jié)束語與電網(wǎng)的發(fā)展相適應(yīng)，幾十年來我國電力通信取得了長 足的進步，在現(xiàn)代化電力生產(chǎn)和經(jīng)營管理中發(fā)揮著越來越重 要的作用。為適應(yīng)現(xiàn)代電信市場開放性的需求，我們要加快 以光纖為主體的通信網(wǎng)建設(shè)，及早確立電力系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)體制，跟蹤研究利用電力線路傳輸高速通信數(shù)據(jù)技 術(shù)。參考文獻1 胡清蘭，葉秉 ?遙?先纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用J ，現(xiàn)代電力， 2000,(03)，2 電力系統(tǒng)光纖通信線路設(shè)計J，云南電業(yè)，2004,(