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关键词:电力工业;光纤通信;光纤保护
中图分类号:F407.61 文献标识码:A 文章编号:
1 电力光纤通讯的特性
电力光纤通讯主要形式有OPGW(光纤复合架空地线)、ADSS(自承式光缆)、OPLC(光纤复合低压电缆),随高压线路架设。电力光纤和普通光纤没什么区别,主要用于电力通讯、继电保护、自动化传输等如下图1所示。
图1 电力通讯光纤
传输衰耗和色散是光纤的两大特性。继电保护用光纤对衰耗值要求较高,不同波长的光信号衰耗值不同。色散是指输入脉冲在传输过程中的展宽,产生码间干扰,增加误码率,限制通信容量及传输距离。色散包括模式色散、材料色散、波导色散。模式色散存在于多模光纤中;材料色散由于光纤材料本身的折射率随频率而变化;波导色散是由于光纤的制作工艺(几何结构、形状)的不完善而产生。综合传输衰耗和色散,可知单模光纤1310nm波段是最佳传输窗口,所以现在继电保护用光纤均使用单模光纤1310nm波段。
2电力网络用光纤
目前电力光纤网络使用的光缆主要有3种:普通非金属光缆、自承式光缆(ADSS)和架空地线复合光缆(OPGW)。架空地线复合光缆虽然造价较高,但在高电压等级及同杆双回和多回线路使用时,占线路综合造价比例较低,并可以兼作继电保护通道。架空地线复合光缆在电力光纤网络中越来越广泛的应用。
3光纤保护通道的几种方式
3.1线路保护专用光纤通道
俗称为裸纤保护,是指占用光缆中的一对纤芯,无需经过光纤通信设备的保护传输方式。其特点是共享光缆资源,为确保保护的稳定性和可靠性,两站间的距离一般在30km以内,我省目前裸纤保护最长距离约为60km,这对保护设备提出较高要求。通道组织如下图1所示。
图1 线路保护专用光纤通道
3.2线路保护复用2M通道
俗称为2M保护,是指占用由光纤通信传输设备(SDH,光端机)提供的一对2M通道的保护传输方式,其特点是共享光纤通信设备资源,对光纤通道的依赖性强,要求通道不中断、误码率低。
3.3线路保护复用64k通道
俗称为PCM保护,是指占用由光纤通信接入设备提供的一个64k通道的保护传输方式,其特点是共享光纤通信接入设备资源,对PCM接入设备的依赖性强,要求设备运行稳定、不中断。在同一变电站内,为便于维护,保护用PCM一般与通信用PCM同规格型号,依据使用的要求不同,具体配置不同,但要作醒目标识(红色标识,注明复用保护),以便于区别。
4通道双重化问题
(1)光纤保护通道与高频保护通道配合使用。一般一种保护通道采用2M通道或光纤通道,另一种保护通道采用高频通道。目前此种通道方式,在某些光纤通信电路不很完善的地区,新建变电站仍有使用。
(2)光纤保护通道。一般一种保护通道采用2M通道,另一种保护通道采用专用光纤通道;或两种保护通道均采用2M通道。目前随着光纤通信电路的完善,此种通道方式已被越来越广泛的使用。同一光缆的不同纤芯能否构成通道的双重化需要根据光缆的型式来确定。对于普通光缆和ADSS光缆,由于其可靠性较差,同一光缆内的光芯不同不能视为通道双重化,只能通过光缆的双重化达到通道双重化的要求。对于OPGW光缆,由于其具有较高的可靠性,在目前光纤网络未能形成环网的现状下,同一光缆纤芯的不同可视为通道双重化;当形成了光纤网络环网后,OPGW光缆也应实现两条路由的双重化,能在一条光缆损坏后通过另一个路由正常运行。
5光纤保护应用中存在的问题
(1)光纤熔接质量不高,导致光纤的衰耗指标不稳定,光纤活接头或光纤尾纤连接器积灰造成通道衰耗增加影响光纤保护的正常运行,进而引起保护装置通道告警,造成光纤保护退出运行。需满足衰耗元素:
1.光纤衰耗:0.3dB/km(单模)
2.接头衰耗1dB/点
3.熔接衰耗0.3dB/点
连接衰减包括熔接衰减接头衰减,熔接衰减与熔接手段和人员的素质有关,一般热熔为0.01~0.3dB/点;冷熔0.1~0.3dB/点;接头衰减与接头的质量有很大关系,一般为1dB/点。系统衰减余量一般不少于6dB。
(2)在工程设计中,对于具备光纤通信网络的厂站端,应优先采用光纤传输方式作为保护信息的通道,高频载波通道则是可选择的另一种保护信号传输主通道或备用通道。对于线路的两个站端之间架设有光缆,应至少为每回线路保护提供4芯光纤芯作为保护专用通道;线路的两个站端具备光纤通信网络,应至少为每条线路保护提供两个复用通道接口(64k或2M);对于光纤通道和载波通道混合使用的方式,要求线路开通B相高频载波通道。解口线路同时相接随架空线路光缆时,应在解口点以两条独立的光缆形式连接,而不应以一条光缆在解口点熔接。
(3)在使用中,光纤电流差动保护装置应设置光接口,使用专用光纤芯时,则保护装置光接口直接与专用光纤芯相连,采用复用接口时,保护装置的光接口通过光电信号调制设备与通信终端相连;光纤纵联方向、纵联距离零序保护则应通过保护信号复用接口装置,将保护开关量命令转换成光信号,使用专用光纤芯时,纵联保护通过保护信号复用接口装置直接与专用光纤芯相连,采用复用接口时,纵联保护通过保护信号复用接口装置转换成光信号,再通过光电信号调制设备与通信终端相连。可能使用的高频收发信机应和纵联距离零序保护及保护信号复用接口装置同一组屏,以方便二次回路的切换。保护采用光纤复用接口时,应设置光电信号调制设备,不同线路保护用的光电信号调制设备可共同组屏,但电源和接口必须清晰,并相互独立。光电信号调制设备屏应放置通信机房,并尽可能接近光端机,与光端机的DDF数字配线架(2Mb/s接口)或VDF音频配线架(64kb/s同相接口)相连。光电信号调制设备电源可与通信设备用电源保持一致。
(4)保护应用光纤通道的要求
①保护采用专用光纤通道方式时,保护可选用单模光纤类型传输。
②保护采用光纤复用通道方式时,可采用2Mb/s通道或64kb/s同相通道,视通道资源情况优先选用2Mb/s通道。
③保护复用光纤通道误码率应小于1.0E-06.
④保护复用光纤通道传输网络的中间接点数不宜超过6个,中间传输距离不宜超过2000KM,传输总时间(包括接口调制解调时间)应小于10ms所以,光纤通道具有传输容量大,抗电磁干扰能力强,运行可靠性高等特点,有着常规通信方式无可比拟的优良性能,系统保护应积极采用光纤传输方式作为保护通道。
6 结束语
电力通信的战略地位必须首先为电力生产服务,因为电力通信的物质基础是电力系统,其生存基础是特殊的保障性通信。就发展来看,通信网要统筹考虑,按照普遍服务原则,须用最新电信网技术不断更新发展。
参考文献
【关键词】配电网;计算机通信技术;应用
1.引言
计算机通信技术是计算机技术和网络通信技术相互融合的成果,它的本质是实现多台计算机终端之间的数据交换,能够处理包括文本、电子表格、数据库文件、语音、图像和视频等在内的各类数据,已经在很多实际工程领域内得到了广泛应用,配电网通信领域也不例外。在进行配电网通信时,电力信息数据的传输过程必须得到保障,而计算机通信技术不仅可以提供可靠的数据传输信道,还可以利用计算机网络对当前的配网运行状态进行监控,并实现自动化的运行管理维护,这极大地提高了配电网的通信质量和效率。
2.计算机通信技术在配电网中的应用
2.1 现场总线技术的应用
2.1.1 现场总线技术的应用特点
目前,现场总线技术已经在电力自动化领域内得到了广泛应用,以就近安装数据采集和转发终端的现场总线通信方式可以实现配电网的远程通信需求,是一种兼具经济性和技术先进性的配电网通信方式。由于电力信息数据采集和转发终端的就地安装,使得配电通信网的组网方式更加灵活,可以根据不同的通信业务需求进行差异化设计。
2.1.2 现场总线技术的具体应用
(1)PROFIBUS
PROFIBUS是一种不依赖设备生产商的现场总线标准,它主要由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS协议组成。其中,PROFIBUS-DP主要是用于配网自动化系统和配电设备之间的通信协议,它具有高性能的诊断和组态功能,提供单主站和多主站等多种通信组网方式,为应用现场总线技术实现配电自动化奠定了技术基础;PROFIBUS-PA把监控传感器和执行器连接到一根线上,作为数据传输和供电的总线,既满足了为配电设备供电的需求,还为电力信息数据的传输提供了安全保障;PROFIBUS-FMS主要应用于现场通信,它能够有效适用于配电网覆盖规模大、运行环境复杂的特点,而且能够给配网通信提供形式多样的通信服务。
(2)ETHERNET
ETHERNET具有较高的数据传输速率,并且受到多种软件开发环境和硬件设备的支持。随着ETHERNET技术的发展,ETHERNET网络硬件的价格逐渐降低,并且便于与其他结构的计算机网络高度融合,这些都推动了ETHERNET技术在配电自动化中的应用。
(3)LonWorks
LonWorks能够适应具有复杂拓扑结构的网络,很适合在配电网络中进行推广应用。就现阶段无言,LonWorks主要被作为一种利用电力线作为传输介质的控制信号传输技术,能够有效提高配电通信网络的数据传输可靠性,并且已经在配电网络中得到了切实的应用。
2.2 光纤通信技术的应用
2.2.1 光纤通信技术的应用特点
电力通信与普通通信存在较大的区别,它通常对传输的信息量要求不大,但对通信的实时性却有着近乎苛刻的要求,而通信信号的种类又明显繁杂,既包括继电保护信号和语音信号,又包括电力负荷监测信息及其他数字图像信息,而光纤通信技术在互联网等领域的表现表明其无论在信号的复杂性上还是在传输的实时性上均具有显著优势,而且技术也较为成熟,这使得采用光纤通信网络进行配电通信成为了大势所趋。另外,由于配电网的覆盖规模越来越大,所以它对通信网络的传输范围和抵抗干扰的能力也提出了较大的要求,而光纤通信技术的低损耗和抗干扰性能使得其面临各种自然因素时都能保证良好的传输质量,尤其在远程传输时的可靠性优势显著,非常适应配电网对通信网络的要求。
2.2.2 光纤通信技术的具体应用
(1)光纤通信在配电网络继电保护中的应用
光纤通信在配电网络继电保护中的应用主要体现在以下几个方面:1)将光纤作为电流纵差保护中的导引线。2)光纤保护装置。3)变电站或控制室内的继电保护信号传输线。
(2)光纤通信在配网监控及配调自动化方面的应用
随着配电网智能化和自动化的程度逐渐提高,大量应用于电力运行、生产、管理的各种信息需要快速、准确、安全地进行传输。而光纤通信技术经过多年的发展,已经成长为了一种成熟、可靠的通信技术,这为构建承载复杂通信任务的配电通信网打下了坚实的基础。
(3)光纤通信技术在配网自动化系统上的应用
要保证配电系统能够安全、可靠地供配电,就要求其通信网络能够将用于配网运行状态、配调管理、分层控制等方面的信息进行迅速、稳定、可靠地传输,而在这种特殊的通信要求下,光纤通信技术的效果就显得尤为突出。此外,面对继电保护的要求也越来越高的情况下,要求系统在发生故障时能够快速切除,这使得光纤通信在配网自动化系统中的应用优势也更加显著。
(4)光纤通信技术在监控和调度中的应用
光纤通信技术在配网监控和配调管理中的应用具体表现为:将监控传感器采集到的状态信息传送上报、将有关层次配网的请求支援信息及时上报、将相关的配调命令及时传递下达、将有关的计算机数据信息及时上报和下达等,从而实现快速、自动化的控制。
3.应用效益
(1)可靠性提高
因为计算机通信技术具有较大的抗干扰性,所以将计算机通信技术应用于配电网中能够提高配网通信的可靠性。
(2)实时性增强
计算机通信技术尤其是光纤通信技术的应用使得配电网的通信传输速率得到了极大的提高,这对配网故障的及时诊断、运行状态的在线分析和实时监控具有重要意义。
(3)实现双向通信
将计算机通信技术应用于配电网中,能够实现配电网中各监控终端、设备终端以及主站控制终端之间的双向通信,使主站不仅能够接收配电网中各层次设备终端的上报数据,还能够及时的将控制指令下达到具体的执行设备。
(4)灵活性变强
计算机通信技术的应用能够提高配网通信的灵活性,使其更加适应配电网点多、面广、规模庞大等特点,便于系统的安装和运行维护。
(5)经济性提高
在充分整合原有配电通信网络的基础上,合理采用计算机通信技术能够降低通信成本,提高了系统运行的经济性。
4.结束语
本文结合笔者的实际工作经验,对配电网中计算机通信技术的应用问题进行了探讨,但对于提高计算机通信技术的应用水平来说,还有着很艰巨的任务,对于如何进一步提高计算机通信技术在配电网中的应用水平并提出有效的改进意见,还要进行不断的深入研究。
参考文献
[1]傅优优.探讨配电网中计算机通信技术的应用[J].中国科技投资,2014(A13):147.
由于光纤通信技术具有传输损耗低、容量大等特点,再加上其抗干扰的优良特性,已经逐渐在我国的各个通信行业中广泛应用,特别是在电力系统的通信中扮演着越来越重要的角色。本文就光纤通信技术在电力系统中的应用情况做一个综合论述,以期能够促进光纤通信技术在电力系统中的发展。
【关键词】
光纤通信;电力系统;应用
电力通信系统作为我国当前电力体系的主要管理运营方式以及提供商业化管理的必然需求,在我国的电力系统内部已经得到了广泛的普及。光纤通信作为一种现代科学高度发展的标志,特别是在通信行业具有重要的里程碑意义。由于光纤通信具有信息量大,通信速度快,损耗小,稳定性强等原因,在我国的各个通信领域都有着良好的表现
1电力通信网络的构成特点
1.1电力通信的主要类型与方式
电力通信的主要方式主要包括以下几个方面,从电力的通信方式的角度上来看,主要是使用了电力波线作为载波来进行通信,其实质就是通过输送一定工频的电流,在通过各种信息波的载波机来相互转换,将弱化的电流转化为强化的电流,从而实现电力线路的传输工作。由于电力波的通信方式具有十分高的可靠性与稳定性,在我国的电力通信网络的整个网络构建中也是处于一个较为重要的地位。除了载波通信外,另一种较为常见的电力通信方式为光纤通信,光纤通信尽管在我国的应用时间不过二十余年,但是由于电力通信具有十分明显的优点,特别是在通信过程中损耗小,稳定性更强,信号更加准确,再加上其发展前景广阔,所以逐步受到了各个电力系统的青睐,逐渐发展成为一种主流的电力通信方式。
1.2电力通信的网络特点
要想了解电力通信网络的构建中光纤的实际应用情况,就必须先了解一下电力通信的网络特点。电力通信作为电力系统的管理系统的主要承担者,肩负着联系电力系统内部信息调动的重要使命。从这个角度上来看,电力系统相比于其他领域的公司对于通信网络的要求要高许多,这也决定了在电力通信的网络设置上应该追求较为高效、实用、稳定的通信方式。根据我国当前电力通信网络的建设情况来看,由于电力通信网络的专业特殊性与要求质量等原因,其实际的通信质量与通信水平也确实已经大幅超过了其他的相关行业,并且电力通信具有耐冲击性以及传送范围更加广泛等特点,所以在建设电力通信网络的也要着重考虑这些方面。
2光纤通信技术在电力通信中的重要作用
2.1电力通信系统的网络结构过于复杂
电力通信系统网络建设中一个较为明显的问题就是网络的结构较为复杂,这也决定了其对于网络通信的质量要求以及稳定性要求。由于电力通信网络需要对于多种不同的信息同时进行处理,这就需要许多不同的设备协同作业,而不同设备与设备之间存在着各种连接方式以及信息的转化方式之类的问题,匹配的实际难度较大,再加上整个电力通信网络的网络信息量较大,内部实际同时处理的数据极为复杂,所以这就造成了电力通信的压力较大,必须要寻求一种能全面提高网络通信效率的通信方式。
2.2电力通信系统具备更高的可靠性与灵活性
电力通信系统由于承载着电力系统的稳定与安全的重大责任,所以往往具备着可靠性以及安全性的特质。由于电力供应系统的特殊性,作为国家重要的能源输出与控制单位,电力系统在很大程度上控制和影响着国家社会生活的方方面面,更是影响着生产力的提升速度与质量。稳定的电力供应带给一个地区的不单单是生活的高质量保障,更是工业生产更高的经济利益的有力保障。所以说电力通信系统的发展应该也必须具备可靠性原则与灵活性原则。
2.3电力通信系统的耐冲击性较强
电力通信行业具有一个特点,特别是我们在用电中常会体会到。由于用电的时间在一年之中存在着高峰与低峰,所以从全国的范围来看,电力系统的通信冲击性十分强,特别是在用电高峰时期与低峰时期的通信数量区别,会在很大程度上影响通信的质量与稳定性,这也是电力通信过程中风险较为高发的时间段,由此可以判断,电力通信行业也必须具备耐冲击性。
3光纤通信技术在电力通信中的技术应用
从电力通信的系统信息的处理方面来看,其实由于电力系统的信息量主要是以继电保护以及话音的信号为主,这与其他的行业通信类型相比应该属于较为简单,信息量较小的一种。但是,由于电力通信行业主要运营中不能够出现中断,否则会极大的影响一个区域的正常生活与发展,所以必须要在根源上做好通信稳定性的问题,这也是由电力通信系统的时效性原则主导的。由于时效性原则的客观存在,即使信息量要求不大,也往往对于通信系统的网络建设要求较高,以此来降低出现通信不畅造成大量经济损失以及社会综合效益损失的风险。
3.1波分复用技术
波分复用技术是光纤通信技术中较为重要的一种技术,其特点是可以将多个不同的光信号进行汇聚,即使是不同频率的光信号之间也不会相互影响,并且最终将这些信号汇聚到同一根光纤上,然后在进行传输作业。由于这种传输技术在很大程度上避免了光纤的损耗。波分复用技术将光波作为信号的载波进行输送,可以在信号的接收端进行合并,再将合并好的波长进行各自分离,最后再还原成原有的信号,这就实现了多种信号的无损运输。由于波分复用技术可以在一根光纤上实现双向多信号传输,大大提升了通信效率与通信质量,降低了铺设成本,所以在电力通信中具有重要的实用价值与意义。电力通信系统的基本特点也决定了其通信要求质量较高,稳定性以及能耗的要求也比较有代表性,特别是对于电网的调度的自动化系统,对于网络的速度也具有一定的要求。
3.2同步数字技术
同步数字技术的主要原理是指将一些低级别的数字信息通过整合转化的方式提升为高级别的数字信息,最终实现不同数字信息的整合,然后将整合后的同种数字信息同步传输,不但大大提升了光纤通信的传输效率,更是提高了光纤传输的网络整体利用效率。另外,同步数字技术在实现光纤技术的复读以及技术分接中进行了一定的简化,在提升网络执行速度的还具有一定的自我保护作用,进一步提升了光纤的稳定性以及可靠性,所以逐渐成为当前光纤建设的重要技术支持之一。
3.3光纤复合地线的使用技术
在我国,光纤复合地线作为最常见的一种光纤,被广泛的使用在各行各业当中,由于光纤复合地线又被称之为光纤架空地线,其特点是在光纤的通信中包含了所有的光纤单元,并且其可靠性十分强大,在日常的使用中也几乎不需要维护,很少有损坏的情况,所以也十分适合电力通信系统的应用。但是,由于这种光纤的材料较为昂贵,综合使用成本非常高,无法被广泛的应用于整个行业的建设中,所以一般都是被用来建设一些新修建的线路或者是一些旧线路原始改造的过程中。光纤复合地线具有两个突出优势:①就是可以作为输电线路的防雷点,可以有效防止雷电的伤害,提高耐冲击性。②光纤复合地线可以通过地线中的光缆实现全面的通信,这是其他光纤类型所不具备的。
4总结
总的来说,电力系统的特殊性质就决定了其对于通信质量以及稳定性的要求,而光纤通信刚好可以在这方面符合电力系统的需求。所以说,光纤通信在当前的科技环境下,依然是电力系统通信网络建设必然的选择。
作者:李新杰 单位:广东顺畅科技有限公司
经过多年发展,目前我国的电力特殊光缆制造及工程设计已经成熟,ADSS光缆也已经开始大规模应用。白山发电厂从1996年开始引进安装了ADSS光缆,从而保证了通信的安全稳定。
关键词:
ADSS光缆;白山发电厂;通信;应用
中图分类号:TN913文献标识码:A文章编号:16723198(2009)21028102
1 引言
电力系统通信网是我国专用通信网中规模较大、发展较为完善的专网。随着通信网络光纤化趋势进程的加速,我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了从主干线到接入网向光纤过渡的过程。
目前,电力系统光纤通信承载的业务主要有语音、数据、宽带业务、IP等常规电信业务;电力生产专业业务有保护、安全自动装置和电力市场化所需的宽带数据等。特别是保护和安全自动装置,对光缆的可靠性和安全性提出了更高的要求。可以说,光纤通信已经成为电力系统安全稳定运行以及电力系统生产生活中不可缺少的一个重要组成部分。
光纤通信在电力通信中的应用最初是沿用电信部门传统的地埋、管道、架空等方法敷设普通光缆,构成电力光纤通信系统。众所周知,电力系统是由电能的生产、输送、分配和消费组成的一个整体。为实现跨区域、长距离电能的输送,电力系统建设了遍及各地的高压输电线路;为满足城乡广大民众生产生活用电需求,又有纵横交错、密布街道村庄的输配电杆路和沟道。可以说,高、中、低压输配电线路是目前覆盖面最为广大的网络基础设施,而且它基础坚固,较之其它网络如电信、广电网络等有着更高的可靠性。因此,如何充分利用电力系统这一得天独厚的网络资源,是长期以来人们潜心研究的一个重要课题。随着技术的进步,到了上世纪的七、八十年代,一些有别于传统光缆的附加于电力线和加挂于电力杆塔上的光电复合式光缆被开发出来,这些光缆被统称为电力特种光缆。电力系统光纤通信与其它光纤通信系统最大区别之一就是通信光缆的特别性。电力特种光缆受外力破坏的可能性小,可靠性高,虽然其本身造价相对较高,但施工建设成本较低。经过多年的发展,目前电力特殊光缆制造及工程设计已经成熟,特别是OPGW和ADSS技术,在国内电力特殊光缆已经开始大规模的应用。
本文着重介绍ADSS光缆的特点及在白山发电厂的应用。
2 ADSS(All Dielectric Self Supporting) ――全介质自承光缆介绍
ADSS光缆在220KV、110KV、35KV电压等级输电线路上广泛使用,特别是在已建线路上使用较多。它能满足电力输电线跨度大、垂度大的要求。标准的ADSS设计可达144芯。其特点是:(1)ADSS内光纤张力理论值为零;(2)ADSS光缆为全绝缘结构,安装及线路维护时可带电作业,这样可大大减少停电损失;(3)ADSS的伸缩率在温差很大的范围内可保持不变,而且其在极限温度下,具有稳定的光学特性;(4)耐电蚀ADSS光缆可减少高压感应电场对光缆的电腐蚀;(5)ADSS光缆直径小、质量轻,可以减少冰和风对光缆的影响,其对杆塔强度的影响也很小;(6)ADSS采用了新型材料及光滑外形设计,使其具有优越的空气动力特性。
ADSS光缆主要由缆芯、加强芳纶纱(或其它合适的材料)和外护套组成。各种各样的ADSS光缆结构可归纳为最主要的中心管型和层绞型两种。
3 ADSS光缆气象条件与组合
ADSS光缆的机械强度乃至缆内光纤的传输性能必须能适应自然界的气象变化。因此必须了解和掌握沿线的气象资料,例如,最高气温、最低气温、年平均气温、最大风速和最大覆冰等。
把风速、覆冰、气温都取极值计算是没有必要的。根据气象规律,这三个条件的极值不会同时发生。因此,必须要根据气象条件的重现期和线路的重要性及实际情况概括出合理的“气象条件组合”。
一般原则为:
(1)最大风速时不覆冰,气温取发生大风月的平均气温(或稍低一些)。
(2)最大覆冰时,风速一般取10m/s或15m/s,温度取-5℃。
(3)最低温度时,不出现覆冰和风。
一般设计图纸给出的弧垂是代表档距弧垂,ADSS光缆在选型及配盘时可参考最大档距,但宜以代表档距和代表弧垂及代表应力为主要依据,从而保证光缆在安装及运行的安全可靠的前提下获得较佳的技术经济性能。
4 ADSS光缆在白山发电厂的应用
我国从20世纪90年代中期引进安装了ADSS光缆。从那时至今,在各种电压等级的线路上架设的ADSS光缆(包括进口、合资、国产)估计已达上万公里,其中用于110kV及以上的约占一半。据报道,目前我国ADSS光缆用于最高电压等级为220kV,最大跨距为1228-1420m,最大芯数64-108芯。无论从数量、应用的范围,使用的电压等级、跨距和芯数来看,我国已成为ADSS光缆的“大户”。
我厂从1996年开始敷设ADSS光缆,经过近10年的建设,共架设ADSS光缆达300余公里,我厂的2个发电厂(白山站、红石站)、1个基地、以及3个变电所(高集岗、东丰变、磐石变)等共有8个通信站点应用ADSS光缆通信。因此ADSS光缆已成为白山发电厂光纤通信网的主干光缆路由。我厂的ADSS光缆主要用于220KV和66KV线路上,最大跨距为420M,最大芯数为24芯。其主用应用在电力调度通信传输网、继电保护、信息自动化、水情测报网、图像传输等专业的使用上。目前ADSS光缆担负着我厂生产、营业、信息、安全、自动化等系统的安全稳定运行,已成为一种必不可少的通信媒介。
为了保持光缆的通信质量,在ADSS光缆架设过程中我厂通信工区和送电工区工程技术人员相互配合,使ADSS光缆在敷设时做到以下几点:
(1)光缆布放时,应做适当的人员及交通管制,以确保布放时光缆免除人员及车辆的碾压。
(2)光缆布放时,如须整线,应以“8”字盘整,切记光缆弯曲半径不可小于光缆外径的20倍,弯折(Bending)及剪接(Cutting)绝对禁止。
(3)拉引光缆应用光缆网套或细尼龙绳绑住光缆的抗张体,切记不可用铁丝直接拉引。
(4)光缆拉引至定点后,依定尺寸预留适当长度的光缆后,以剪刀截断。端面部份以防水胶布绑扎,绑扎长度不得低于5cm。
(5)光缆长距离布放时,应由路经的中间往两边的端点布放,或由弯角较多的中间弯角往两边布放。
【关键词】光纤技术;发展趋势;光孤子通信
1.我国光纤发展的现状
目前我国最常用的是普通单模光纤,随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化。接入网中的光缆具有距离短、分支多、分插频繁的特点,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。接入网通常使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤这两种,低水峰单模光纤适合于密集波分复用,在我国已有少量的使用。而全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构两种。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。
2.光纤技术发展的特点
2.1 网络的发展对光纤提出新的要求
(1)扩大单一波长的传输容量。单一波长的传输容量已达到40Gbi
ts,并已开始进行160 Gbits的研究。(2)实现超长距离传输。目前有的公司已能够采用色散齐理技术,实现2000~5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标,采用拉曼光放大技术,可以更大地延长光传输的距离。(3)适应DWDM技术的运用。32×2.5Gbits DWDM系统已经在实际运用,64×2.5Gbits及32×10Gbits系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用,对光纤的非线性指标提出了更高的要求。
2.2 光纤标准的细分促进了光纤的准确应用
世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C 三类光纤;G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用,细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求,明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求(如PMD值的规定),并提出了一些新的指标概念,对合理使用光纤取得了很好的作用。
2.3 新型光纤在不断出现
2.3.1用于长途通信的新型大容量长距离光纤
主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤,其PMD值极低,可以使现有传输系统的容量方便地升级至10~40Gbits,并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大,使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的Pure Mode PM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层,用于10 Gbits以上的DWDM系统中,据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤,提高非线性指标的要求的同时也简化了色散补偿的方案。在长距离无再生的传输中表现出很好的性能,在海底光缆的长距离通信中效果也很好。
2.3.2用于城域网通信的新型低水峰光纤
城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本,还需要考虑非波分复用技术(CWDM)应用的可能性。低水峰光纤在1360~1460nm的延伸波段大大扩展宽带、优化了CWDM系统,也增大了传输信道和传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低,还要求光纤具有负色散值。既能抵消光源光器件的正色散,又能组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤,利用它来做色散补偿,可以降低复杂的色散补偿设计的成本。
2.3.3用于局域网的新型多模光纤
大量的综合布线系统采用了多模光纤来代替数字电缆,多模光纤的市场份额逐渐加大。虽然多模光纤比单模光纤价格贵50%~100%,但它所配套的光器件可选用发光二极管,价格则比激光管便宜很多,而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径,容易连接与耦合,相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。对于50125μm的标准型多模光纤,其芯径较小、耦合与连接相应困难一些。有的公司针对这些问题,研制出新型的50125μm光纤渐变型(G1)光纤,区别于传统的50125μm光纤纤芯的梯度折射率分布,它将带宽的正态分布进行了调整,以配合850nm和1300nm两个窗口的运用。
3.光纤通信技术的趋势及展望
3.1向超大容量WDM系统的演进
目前光纤的200nm可用带宽资源的利用率低,还有99%的资源尚待发掘。若将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量。波分复用系统发展十分迅速,目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个,而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps),美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统,其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。预计不久的将来,实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
3.2实现光联网
光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性,又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。由于光联网具有潜在的巨大优势,美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研,光联网成为了继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络,不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础,而且也对国家下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞有极其重要的意义。
3.3开发新时代的光纤
为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现非零色散光和无水吸收峰光纤这两种不同的新型光纤。全波光纤将是以后开发的重点。从长远来看,BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向。但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看,它距离实现广泛应用于电信接入网络还有较长的发展过程。
3.4光接入网
现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90%以上)、原始落后的模拟系统,但不久后将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。,为了能从根本上彻底解决两者在技术上存在巨大的反差这一问题,必须大力发展光接入网技术。因为光接入网能减少维护管理费用和故障率,配合本地网络结构的调整,减少节点、扩大覆盖。
3.5 光孤子通信
光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信,在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。在传输速度方面采用超长距离的高速通信,时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大传输距离方面采用重定时、再生技术和减少ASE,光学滤波使传输距离提高到100000km以上;在高性能 EDFA 方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信存在许多技术难题,但光孤子通信在超长距离、高速及大容量的全光通信中有着光明的发展前景。
4.结语
由于我国光纤通信起步较晚,在光纤的研究、生产以及核心技术等方面,与国外相比还存在一定差距。所以光纤行业的重点企业和龙头企业应该加大技术研发,力争在光纤生产的关键领域取得突破,形成一批拥有自主知识产权的产品,造就出具有民族特色的自己的光纤通信产业。 [科]
【参考文献】