摘 要:先对光传输技术以及现阶段电力通信系统的业务需求进行讨论,然后结合实际工程再详尽描述电力特种光缆在电力系统中的应用。
关键词:光纤 OPGW ADSS
中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)12-0036-01
引言
近几年来,随着电力通信网络的不断发展和扩大,电力系统通信正从过去模拟通信技术向现在数字通信技术为主的方向发展。为此,该系统所采用的光缆和SDH传输等通信设备就显得日益重要。电力通信作为电力系统的重要组成部分,承载的业务主要有语音、数据、宽带业务、IP等常规电信业务,办公自动化业务,此外,还承载着电力生产专业的业务有保护、安全自动装置和电力市场化所需的宽带数据等。它的自动化程度基本体现了电力系统的自动化程度。稳定可靠、高效率的电力通信网络可以提高整个电力系统的安全管理和经营管理工作效率,光纤通信可满足这一要求。
1 光纤通讯技术优点
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(因为电力系统所用光缆主要用在高压输电线路上,利用现有杆塔安装光纤通信线路)。
(1)频带极宽,通信容量大。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。散波长窗口,单模光纤具有几十GHz·km的宽带。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。采用密集波分复术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps,采用密集波分复术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。
(2)损耗低,中继距离长。目前,实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤,此类光纤损耗可低于0.20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低,因此,由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。
(3)抗电磁干扰能力强。我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。它是一种非导电的介质,交变电磁波在其中不会产生感生电动势,即不会产生与信号无关的噪声。这样,就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近,也不会受到电磁干扰。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。
(4)光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设 光纤的芯径很细,约为0.1mm,由多芯光纤组成光缆的直径也很小,8芯光缆的横截面直径约为10mm,而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题,节约了地下管道建设投资。此外,光纤的重量轻,柔韧性好,光缆的重量要比电缆轻得多,在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信可以减轻飞机、轮船、飞船的重量,显得更有意义。还有,光纤柔软可绕,容易成束,能得到直径小的高密度光缆。
(5)保密性能好。对通信系统的重要要求之一是保密性好。然而,随着科学技术的发展,电通信方式很容易被人窃听,只要在明线或电缆附近设置一个特别的接收装置,就可以获取明线或电缆中传送的信息,更不用去说无线通信方式。
2 电力系统特种光缆的种类
电力特种光缆泛指 OPGW(光纤复合地线)、OPPC(光纤复合相线)、MASS(金属自承光缆)、ADSS(全介质自承光缆)、ADL(相/地捆绑光缆)和GWWOP(相/地线缠绕光缆)等几种。
2.1 光纤复合地线——OPGW又称地线复合光缆、光纤架空地线等,是在电力传输线路的地线中含有供通信用的光纤单元
它兼具地线和光缆的双重功能:一是作为输电线路的屏蔽线和防雷线,对输电导线抗雷闪放电提供屏蔽保护,在输电线路发生短路时起屏蔽作用,并减小短路电流对电网和通信网间的相互干扰;二是通过复合在地线中的光纤,可传送音频、视频、数据和各种控制信号,进行多路宽带通信。OPGW是架空地线和光缆的复合体,但并不是它们之间的简单相加。
OPGW光缆主要在500KV、220KV、110KV电压等级线路上使用,受线路停电、安全等因素影响,多在新建线路上应用。OPGW的适用特点是;(1)高压超过110kv的线路,档距较大(一般都在250M以上);(2)易于维护,对于线路跨越问题易解决,其机械特性可满足线路大跨越;(3)OPGW外层为金属铠装,对高压电蚀及降解无影响;(4)OPGW在施工时必须停电,停电损失较大,所以在新建110kv以上高压线路中应该使用OPGW;(5)OPGW的性能指标中,短路电流越大,越需要用良导体做铠装,则相应降低了抗拉强度,而在抗拉强度一定的情况下,要提高短路电流容量,只有增大金属截面积,从而导致缆径和缆重增加,这样就对线路杆塔强度提出了安全问题。
目前,国际上已公认这种通信方式是电力系统较有发展前途的通信手段之一。光纤复合架空地线开辟了电力系统应用光纤通信技术的新领域。
2.2 全介质自承光缆——ADSS(All Dielectric Self Supporting)
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2种。
3 结语
从光纤通信问世到现在,光传输的速率以指数增长,光传输的速率在过去的10年中大约提高了100倍。层出不穷的光通信新技术将成为市场复苏的源泉,而人类对通信容量的无止境需求将是市场恢复的原动力。随着光通信技术进一步发展,必将对21世纪通信行业的进步,乃至整个社会经济的发展产生巨大影响。
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