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电力光纤
阅读:630时间:2018-05-02 14:11:26

电力光纤在目前来讲,是指用于电网通信及调度、保护的信息通道,主要形式有OPGW(光纤复合架空地线)、ADSS(自承式光缆),随高压线路架设。

基本定义

  电力光纤在目前来讲,是指用于电网通信及调度、保护的信息通道,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。

工作原理

  1、光纤的结构与分类

  光纤为光导纤维的简称,由直径大约0.1、mm的细玻璃丝构成。继电保护所用光纤为通信光纤,是由纤芯和包层两部分组成的:纤芯区域完成光信号的传输,包层则是将光封闭在纤芯内,并保护纤芯,增加光纤的机械强度。

  按光在光纤中的传输模式,光纤可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤的中心玻璃芯较粗,可传多种模式的光,但其模间色散较大,限制了传输数字信号的频率,而且随着距离的增加,其限制效果更加明显。单模光纤的中心玻璃芯很细,只能传一种模式的光,因此,其模间色散很小,适用于远程传输,但仍存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的带宽和稳定性有较高的要求,带宽要窄,稳定性要好。

  2、继电保护用光纤的特点

  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,单模光纤的传输衰耗值最小,波长1.31、μm处是光纤的一个低损耗窗口,所以继电保护用光纤均使用单模光纤,使用1.3、μm的波长段。

应用

  光纤网络的传输性能、稳定性及其自适应的保护恢复能力,对光纤继电保护工作的可靠性起到关键作用。目前,在电力网络通信领域中,广泛使用的是以电时分复用为基本工作原理的SDH/SONET同步数字体系,它具有强大的保护恢复能力和固定的时延性能。但由于采用电时分复用来提高传输容量的方法有一定的局限性,使其在电力网络这种呈现高速扩容及复杂拓扑结构的网络中渐渐难以满足组网的要求,因此从目前的电复用方式转向光复用方式,将是电力光纤网络的必然发展方向。光复用方式有光时分复用、波分复用和频分复用等方式,其中波分复用技术已逐渐进入大规模商用阶段。由于采用电时分复用系统的扩容潜力已尽,而光纤的200mm可用带宽资源。

  仅仅利用了不到1%,如果同时在一根光纤上传送多个发送波长适当错开的光源信号,则可以大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是,充分利用光纤的巨大带宽资源,使传输容量可以迅速扩大几倍甚至上百倍,在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,大大降低传输成本。波分复用技术在电力光纤网络上具有相当大的发展潜力,可以节省电力光纤网长距离传输的成本,提高电力光纤网络传输的可靠性。因此,随着波分复用技术的逐渐成熟和演化,波分复用技术将在电力保护光纤网络上得到广泛的使用。

  目前电力光纤网络使用的光缆主要有三种:普通非金属光缆、自承式光缆和架空地线复合光缆。可以发现,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。以1条220kV线路为例,采用光纤保护与采用高频保护的价格相当,但高频保护在线路两侧还需要增设阻波器、耦合电容器和结合滤波器等设备,架空地线复合光缆则显得更为经济,而且还具有可靠性高、维护费用低的优点。随着光缆综合价格的下降,架空地线复合光缆在电力光纤网络中将得到广泛的应用。

发展现状

  电力光纤到户试点工程开建

  2010年6月13日,国家电网公司在辽宁省沈阳市召开电力光纤到户试点工作座谈会,标志着电力光纤到户试点工程建设全面启动。

  智能电网建设是公司贯彻落实科学发展观的具体实践,是深入推进“两个转变”的重要内容,各相关单位要统一思想,把握原则,创新工作方式,促进电力光纤到户试点工程有序开展,服务于智能电网建设和国家“三网融合”战略。

  电力光纤到户试点工程是公司坚强智能电网第二批试点项目,计划在14个网省公司的20个城市进行试点工程建设,共覆盖约4.7万户用电客户。公司智能电网部会同各试点网省公司及技术支持单位,组织精干力量,周密安排,有效推进工程建设。目前,试点工程进展顺利,已开展14项企业标准、规范、报告的编制工作,完成10个网省公司的试点小区选定工作。

  电力光纤到户是指,在低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆(OPLC),将光纤随低压电力线敷设,实现到表到户,配合无源光网络技术,承载用电信息采集、智能用电双向交互、“三网融合”等业务。电力光纤到户解决了信息高速公路的末端接入问题,可满足智能电网用电环节信息化、自动化、互动化的需求。在提供电能的同时,可实现电信网、广播电视网、互联网的同网信号传输,为用户提供更加便利和现代化的生活方式。电力光纤到户能够实现网络基础设施的共建共享,大幅降低“三网融合”实施成本,提高网络的综合运营效率,在节能环保方面优势明显。

建设中的问题

  (1)建设光网的规模要以符合近91/年的需求为原则,避免过分超前:光纤网建设的一个基本要求是满足电力系统生产、管理的需要,在建设光缆线路时,要仔细分析未来91/年内的信息量需求,预留出足够的纤芯资源,以适应电力系统急速增长的管理、调度、自动化和信息系统需求形势,避免投资不足,同时要考察外部市场的需求和特点,在条件具备的地区和省市,在有需求的线路上合理地增加纤芯数量,顺应市场需求。

  (2)关注色散和非线性效应对大容量传输系统的影响。单模光纤的色度色散、偏振模色散和色散斜率对高速率、多波长光传输技术的发展造成严重制约,在建设光传输系统时,必须关注包括解决色度色散、色散斜率和偏振模色散在内的色散控制技术的发展选用简单经济有效的色散控制技术。

  (3)光纤中的折射率效应与散射效应限制了光纤光功率的提高,进而限制了系统传输容量的增加和传输距离的延伸?而且不同光纤的非线性效应具有各自的特点,不可能采用同一种方法克服全部非线性光学效应对光纤的影响。因此?在选用大有效面积光纤这一根本性措施的同时,还需要了解针对每种光纤非线性光学效应的措施,以便在建设光传输系统时,根据系统的特别要求采用相应的手段。

  (4)安全管理网络安全分安全技术及安全管理两部分,其中最重要的是安全管理。但是,任何的安全技术都不可能防范因管理混乱所产生的严重后果,使用者的粗心大意、将会使精心设计的安全策略形同虚设,所以必须将管理放在安全措施的第一位,如通过各种制度控制用户的访问等。

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