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光纤在继电�；ぶ械挠τ�

2004-01-01

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摘要：介绍了光纤的基本结构、基本事情原理和特点，以及电力光纤网络的现状，剖析了电力光纤网络和电力光缆的生长偏向。重点剖析了目前在电力光纤网络中光纤�；さ募钢只痉椒ê椭饕氐�，讨论了光纤�；ぴ谑导视τ弥锌赡苡龅降奈侍饧捌浣饩霾椒�。

要害词：光纤；电力光缆；光纤�；お�

光纤作为继电�；さ耐ǖ澜橹示哂胁慌鲁哐褂肜椎绲绱抛倘拧⒍缘绯【怠⑵荡砗退ズ牡偷扔诺�，随着电力光纤网络的逐步完善，光纤�；ひ步诩痰绫；ち煊蛑谢竦酶惴旱挠τ�。本文的研究重点是光纤�；さ南肿从胧导视τ弥斜４娴奈侍�，同时还对光纤的事情原理和电力光纤网络的现状进行普及性介绍。

1光纤的基本事情原理

1.1光纤的结构与分类

光纤为光导纤维的简称，由直径约莫0.1 mm的细玻璃丝组成。继电�；に霉庀宋ㄐ殴庀�，是由纤芯和包层两部分组成的，如图1所示。纤芯区域完成光信号的传输；包层则是将光关闭在纤芯内，并�；は诵�，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(multi modefiber)的中心玻璃芯较粗(芯径为50 μm或62.5 μm)，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，并且随着距离的增加，其限制效果越创造显。单模光纤(single mode fiber)的中心玻璃芯很细(芯径一般为9 μm或10 μm)，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，但仍保存着质料色散和波导色散，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。

1.2继电�；び霉庀说奶氐�

继电�；び霉庀硕运ズ闹狄蠼细�，差别波长的光信号衰耗值差别，表1对单模光纤和多模光纤在3个波长区域的传输特性进行了比较。



由表1可以看出，单模光纤的传输衰耗最小，波长1.31 μm处是光纤的一个低损耗窗口。所以现在继电�；び霉庀司褂玫ツ９庀�，使用1.3 μm的波长段。2电力光纤网络和电力光缆

2.1电力光纤网络现状及展望

光纤网络的传输性能、稳定性及其自适应的�；せ指茨芰Χ怨庀思痰绫；な虑榈目煽啃云鸬揭ψ饔�。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事情原理的SDH/SONET同步数字体系，它具有强大的�；せ指茨芰屠喂痰氖毖有阅�。但由于接纳电时分复用来提高传输容量的要领有一定的局限性，使其在电力网络这种泛起高速扩容及庞大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法转向恢复用方法将是电力光纤网络的一定生长偏向。恢复用方法有光时分复用、波分复用(WDM)和频分复用等方法，其中波分复用技术已逐渐进入大规模商用阶段。由于接纳电时分复用系统的扩容潜力已尽，而光纤的200 mm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WDM的基本思路。接纳WDM系统的主要利益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，在大容量远程运输时可以节约大宗光纤和再生器，大大降低传输本钱。WDM技术在电力光纤网络上具有相当大的生长潜力，可以节省电力光纤网长距离传输的本钱，提高电力光纤网络传输的可靠性。因此，随着WDM技术的逐渐成熟和演化，WDM技术将在电力�；す庀送缟匣竦霉惴旱氖褂�。

2.2电力网络用光缆

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(ADSS)光缆和架空地线复合(OPGW)光缆。

通过表2的比照可以发明，OPGW光缆虽然造价较高，但在高电压品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�；ねǖ�。以1条220 kV线路为例，接纳光纤�；び虢幽筛咂当；さ募鄹裣嗟�，但高频�；ぴ谙呗妨讲嗷剐枰錾枳璨ㄆ鳌Ⅰ詈系缛萜骱徒岷下瞬ㄆ鞯壬璞�，OPGW光缆则显得更为经济，并且还具有可靠性高、维护用度低的优点。随着光缆综合价格的下降，OPGW光缆在电力光纤网络中将获得广泛的应用。

3光纤�；さ幕痉椒ḿ捌涮氐�

光纤�；つ壳耙言诤Ｄ诓糠值厍竦媒衔惴旱氖褂�，对已投入运行的光纤�；�，按原理划分主要有光纤电流差动�；ず凸庀吮账健⒃市硎阶萘；ち街�。

3.1光纤电流差动�；�

光纤电流差动�；な窃诘缌鞑疃；さ幕∩涎莼吹�，基本�；ぴ硪彩腔诳讼；舴蚧镜缌鞫�，它能够理想地使�；な迪值ノ换�，原理简单，不受运行方法变革的影响，并且由于两侧的�；ぷ爸妹挥械缌�，提高了运行的可靠性。目前电流差动�；ぴ诘缌ο低车闹鞅溲蛊鳌⑾呗泛湍赶呱洗笞谑褂�，其灵敏度高、行动简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他�；ば问剿薹ㄏ啾鹊�。光纤电流差动�；ぴ诩绦说缌鞑疃；さ恼庑┯诺愕耐�，以其可靠稳定的光纤传输通道包管了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。时间同步和误码校验问题是光纤电流差动�；っ媪俚闹饕际跷侍�。在复用通道的光纤�；ど�，�；び敫从米爸檬奔渫降奈侍夤赜诠庀说缌鞑疃；さ恼吩诵衅鸬揭Φ淖饔�，因此目前光纤差动电流�；ざ冀幽芍鞔臃椒�，以包管时钟的同步；由于目前光纤均接纳64 Kbit数字通道，电流差动�；ねǖ乐屑纫偷缌鞯姆�，又要传送时间同步信号，通道资源紧张，要求数据的误码校验位不可过长，这样就影响了误码校验的精度。目前部分厂家推出的2 Mbit数字接口的光纤电流差动�；つ芎芎玫亟饩鑫舐胄Ｑ榫鹊奈侍�。

3.2光纤闭锁式、允许式纵联�；�

光纤闭锁式、允许式纵联�；な窃谀壳案咂当账健⒃市硎阶萘；さ幕∩涎莼�，以稳定可靠的光纤通道取代高频通道从而提高�；ば卸目煽啃�。光纤闭锁�；さ募敌藕拍芎芎玫囟怨庀吮；ねǖ榔鸬郊嗍幼饔�，这比目前高频闭锁�；ば枰蛋嗳嗽弊际苯换恍藕乓约ㄍǖ勒？煽坑敕窳槊袅诵矶�，提高了闭锁式�；さ男卸煽啃�。别的由于光纤闭锁式、允许式纵联�；ぴ谠砩嫌肽壳按笞谠诵械母咂当；だ嗨�，在完成光纤通道的敷设后只需更换光收发讯机即可接入目前使用的高频�；ど�，因此具有革新便当的特点。与光纤电流纵差�；け冉�，光纤闭锁式、允许式纵联�；げ皇芨汉傻缌鞯挠跋�，不受线路漫衍电容电流的影响，不受两端TA特性是否一致的影响。

广州地区电网超高压线路具有负荷较重、部分线路较长等特点，使差动�；ち槊舳热狈Α⒙艿缛莸缌鞔�，限制了光纤分相电流差动�；さ氖褂�，因此光纤闭锁式、允许式纵联�；ぴ诠阒莸厍缤鸾セ竦昧私瞎惴旱挠τ�。如光纤网络能有效解决双重化的问题，光纤闭锁式、允许式纵联�；ぞ徒鸩饺〈咂当；�，在超高压电网中获得广泛应用。

3.3广州电网光纤�；さ挠τ们榭�

20世纪90年代中期，光纤�；ぞ驮诠阒莸缤纪度胧褂�，目前已投入运行的光纤�；び薪�15套，从早期纯粹的短距离光纤纵差�；ぱ荼涞浇侥昕贾鸾フ贾鞯贾拔坏墓庀嗽市硎奖；�，从运行情况看令人满意，行动可靠性高，缺陷次数少。在满足条件的中、长距离线路上，光纤允许式、闭锁式纵联�；ぴ诠阒莸缤竦酶惴旱挠τ�。

4光纤�；な导视τ弥斜４娴奈侍猹�

4.1施工工艺问题

光纤�；な浅哐瓜呗返闹鞅；�，通道的宁静可靠对电力系统的宁静、稳定运行起到重要的作用。由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节(见图2所示)，并且光纤的施工工艺庞大、施工质量要求高，因此如果在�；ぷ爸猛度朐诵星暗氖┕ぁ⒉馐灾斜４嫖蟛�，则会导致�；ぷ爸玫奈笮卸�，进而影响全网的宁静稳定运行。综合各地由于施工工艺不良造成光纤�；ね顺鲈诵械陌咐�，需注意杜绝以下两类问题的泛起：

a) 断点的熔接质量不高，往往使断点四周的光纤纤芯受到应力的作用，导致光纤的衰耗指标不稳定，影响光纤�；さ恼Ｔ诵�。

b) 光纤活接头积灰造成通道衰耗增加，进而引起�；ぷ爸猛ǖ栏婢�，造成光纤�；ね顺鲈诵�。

4.2通道双重化问题

光纤�；び糜�220 kV及以上电网时，凭据220 kV及以上线路主�；に鼗虻囊�，纵联�；さ男藕磐ǖ酪惨笏鼗�，高频�；び捎谑窃诓畋鸬南啾鹕像詈�，因此能满足双通道的要求，如果使用2套光纤�；ぷ魑呗返闹鞅；�，通道双重化的问题则一直限制着光纤�；さ拇蠊婺Ｍ乒阌τ�。

同一光缆的差别纤芯能否组成通道的双重化需要凭据光缆的型式来确定。关于普通光缆和ADSS光缆，由于其可靠性较差，同一光缆内的光芯差别不可视为通道双重化，只能通过光缆的双重化抵达通道双重化的要求。关于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，同一光缆纤芯差别可视为通道双重化；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。随着波分复用技术的逐步应用和光纤容量的大幅增加，光纤�；そ椿挂迪衷谕桓饫吕锏亩嘀鼗⒃诖洳ǔど系亩嘀鼗�，以及在传输路由上的多重化，从而最大限度地提高光纤�；ぴ诵械目煽啃�。

4.3光纤�；ぶ卫斫缑娴幕治侍�

随着�；び胪ㄐ畔谓拥娜找娼裘�，继电�；ぷㄒ涤胪ㄐ抛ㄒ抵卫斫缑嫒找婺岩郧�，如不从制度上解决这一问题将直接影响到光纤�；さ目煽吭诵�。关于独立纤芯的�；�，通信专业与继电�；ぷㄒ抵卫淼姆纸绲阍谕ㄐ呕康墓庀伺湎呒苌�。配线架以上包括�；ぷ爸玫哪嵌挝蚕�，属于继电�；ぷㄒ滴�，这就要求继电�；ぷㄒ等嗽本弑敢欢ǖ墓庀诵Ｑ槲ぜ际�；配线架以下，一直到对侧变电站通信机房的配线架，均属通信专业治理维护，通信专业在配线架上事情要开第二种事情票，如果影响到�；び孟诵镜目煽啃�，要通知继保治理人员，由继保治理人员决定是否将光纤�；ね顺鲈诵�。关于使用复用通道的�；�，通信专业与�；ぷㄒ抵卫淼姆纸绲阍谕ㄐ呕柯龀灞嗦氲髦�(PCM)的数字电接口上。接口以上包括数字接口装置、机房到�；ぷ爸玫墓庀司艏痰绫；ぷㄒ抵卫砦�；PCM设备属通信专业治理维护，在PCM设备上进行事情需要开第二种事情票，如果影响到�；び媒涌诘目煽啃�，要通知继保人员决定是否将光纤�；ね顺鲈诵�。

4.4光纤�；ぴ谂月反飞系奈侍�

线路光纤�；ぴ谂月反肥辈槐愕辈僮�，由于光纤活接头不可随便拔插，每次拔插都需要重新作衰耗测试，并且经常性拔插也容易造成活接头的损坏，因此不宜使用拔插活接头的步伐实现光纤通道的切换。在我国部分省、市的电网中并没有单独的旁路�；�，旁路代路时是切换交流回路，因此不保存通道切换问题，但在广州地区有独立的旁路�；�，关于光纤闭锁式、允许式纵联�；ぴ菔笨梢越幽汕谢欢位芈返姆椒�，但关于光纤差动电流�；ぴ蛭薹ù�，目前都是接纳旁路�；さザ涝錾枰惶坠庀瞬疃；さ囊旖饩�。已有部分厂家在谋求解决光纤�；で谢晃侍獾牟椒�，如使用光开关来实现光纤通道切换。

5结束语

尽管目前光纤�；ぴ诔ぞ嗬牒统哐故涞缦呗飞系挠τ昧碛幸欢ǖ木窒扌�，在施工和治理应用上仍保存缺乏，可是从久远看，随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和�；げ芳际醯牟痪岣�，光纤�；そ季菹呗繁；さ闹鞯贾拔�。

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