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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、基本工作原理和特点，以及电力光纤网络的现状，分析了电力光纤网络和电力光缆的发展方向。重点剖析了目前在电力光纤网络中光纤；さ募钢只痉绞胶椭饕氐，讨论了光纤；ぴ谑导视τ弥锌赡苡龅降奈侍饧捌浣饩霭旆。 

  关键词：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鸥扇拧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；ち煊蛑械玫礁惴旱挠τ。本文的研究重点是光纤；さ南肿从胧导视τ弥写嬖诘奈侍，同时还对光纤的工作原理和电力光纤网络的现状进行普及性介绍。 

  1光纤的基本工作原理 

  1.1光纤的结构与分类 

  光纤为光导纤维的简称，由直径大约0.1 mm的细玻璃丝构成。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；包层则是将光封闭在纤芯内，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，而且随着距离的增加，其限制效果更加明显。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。 

  1.2继电；び霉庀说奶氐 

  继电；び霉庀硕运ズ闹狄蠼细，不同波长的光信号衰耗值不同，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；すぷ鞯目煽啃云鸬焦丶饔。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工作原理的SDH/SONET同步数字体系，它具有强大的；せ指茨芰凸潭ǖ氖毖有阅。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(WDM)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。采用WDM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，在大容量长途运输时可以节约大量光纤和再生器，大大降低传输成本。WDM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WDM技术的逐渐成熟和演化，WDM技术将在电力；す庀送缟系玫焦惴旱氖褂。 

  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的对比可以发现，OPGW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；ねǖ。以1条220 kV线路为例，采用光纤；び氩捎酶咂当；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，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，OPGW光缆在电力光纤网络中将得到广泛的应用。 

  3光纤；さ幕痉绞郊捌涮氐 

  光纤；つ壳耙言诠诓糠值厍玫浇衔惴旱氖褂，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；な迪值ピ，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的；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呗泛湍赶呱洗罅渴褂，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他；ば问剿薹ū饶獾。光纤电流差动；ぴ诩坛辛说缌鞑疃；さ恼庑┯诺愕耐，以其可靠稳定的光纤传输通道保证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舛杂诠庀说缌鞑疃；さ恼吩诵衅鸬焦丶淖饔，因此目前光纤差动电流；ざ疾捎弥鞔臃绞，以保证时钟的同步；由于目前光纤均采用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能过长，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代替高频通道从而提高；ざ鞯目煽啃。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；ば枰蛋嗳嗽倍ㄊ苯换恍藕乓约ㄍǖ勒？煽坑敕窳槊袅诵矶，提高了闭锁式；さ亩骺煽啃。此外由于光纤闭锁式、允许式纵联；ぴ谠砩嫌肽壳按罅吭诵械母咂当；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，因此具有改造方便的特点。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，不受线路分布电容电流的影响，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；ち槊舳炔蛔恪⒎植嫉缛莸缌鞔，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；ぴ诠阒莸厍缤鸾サ玫搅私瞎惴旱挠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；ぞ徒鸩酱娓咂当；，在超高压电网中得到广泛应用。 

  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，从早期单纯的短距离光纤纵差；ぱ荼涞浇侥昕贾鸾フ贾鞯嫉匚坏墓庀嗽市硎奖；，从运行情况看令人满意，动作可靠性高，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；ぴ诠阒莸缤玫礁惴旱挠τ。 

  4光纤；な导视τ弥写嬖诘奈侍猹 

  4.1施工工艺问题 

  光纤；な浅哐瓜呗返闹鞅；，通道的安全可靠对电力系统的安全、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复杂、施工质量要求高，因此如果在；ぷ爸猛度朐诵星暗氖┕ぁ⒉馐灾写嬖谖蟛，则会导致；ぷ爸玫奈蠖，进而影响全网的安全稳定运行。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出现： 

  a) 断点的熔接质量不高，往往使断点附近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，按照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；び捎谑窃诓煌南啾鹕像詈，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。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；す芾斫缑娴幕治侍 

  随着；び胪ㄐ畔谓拥娜找娼裘，继电；ぷㄒ涤胪ㄐ抛ㄒ倒芾斫缑嫒找婺岩郧，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。对于独立纤芯的；，通信专业与继电；ぷㄒ倒芾淼姆纸绲阍谕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槲ぜ寄；配线架以下，一直到对侧变电站通信机房的配线架，均属通信专业管理维护，通信专业在配线架上工作要开第二种工作票，如果影响到；び孟诵镜目煽啃，要通知继保管理人员，由继保管理人员决定是否将光纤；ね顺鲈诵。对于使用复用通道的；，通信专业与；ぷㄒ倒芾淼姆纸绲阍谕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倒芾砦；PCM设备属通信专业管理维护，在PCM设备上进行工作需要开第二种工作票，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；ぴ谂月反肥辈环奖悴僮，由于光纤活接头不能随便拔插，每次拔插都需要重新作衰耗测试，而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办法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，因此不存在通道切换问题，但在广州地区有独立的旁路；，对于光纤闭锁式、允许式纵联；ぴ菔笨梢圆捎们谢欢次回路的方式，但对于光纤差动电流；ぴ蛭薹ù，目前都是采取旁路；さザ涝錾枰惶坠庀瞬疃；さ姆椒ń饩。已有部分厂家在谋求解决光纤；で谢晃侍獾陌旆，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没褂幸欢ǖ木窒扌，在施工和管理应用上仍存在不足，但是从长远看，随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和；げ芳际醯牟欢咸岣，光纤；そ季菹呗繁；さ闹鞯嫉匚。
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