電力光纖通信工程學習報告

《電力光纖通信工程》學習報告

《電力光纖通信工程》學習報告

《電力光纖通信工程》是通信工程專業(yè)的主要課程。該課程較全面地介紹了電力特殊光纜的分類，用途以及安裝方法等。通過本課程的學習，我掌握了電力光纖通信工程的基礎知識，了解了通信工程的現狀和發(fā)展趨勢，使我對光纖通信光纜有了一個大致的了解，學習心得如下：

一、背景知識：

光纖通信技術是光導纖維通信技術的簡稱，它的傳輸介質是光纖，載體是光波。終端站和中繼站組成了光纖傳輸系統，光纜組了傳輸線路。終端站的發(fā)送設備包括光源和驅動，通過設備把電信號的電流轉化為光信號功率，即光發(fā)送機；接受設備則主要負責光檢測和光放大，把光信號功率再次轉化為電流信號電流，即光接收機。中繼站設備則包括光檢測和光源，它把接受到的光信號轉化為電信號，判斷后再次處理成電信號后發(fā)送。光纖信號的損耗低，中繼距離長，傳輸距離遠；通信系統頻帶寬，通信容量十分巨大；抗干擾能力強，保密性好，應用廣泛；線徑細，重量輕，體積小；抗化學腐蝕能力強；光纖制造原材料豐富，成本低，價格便宜，與傳統通信技術比較具有十分顯著的優(yōu)點和特性，目前它被廣泛的應用于一些專用通信系統中，如電力系統、煤炭系統、廣播電視系統、交通運輸系統和飛機傳播內部數據傳輸等等，已成為現代通信網絡的主要傳輸手段。

二、光纖通信工程在電力系統的應用：

電力系統的通信系統與其他公用網相比，有自身獨特的特點，比如電力系統通信的業(yè)務量大，但單個業(yè)務的容量較小，可靠性要求比較高，具有豐富的桿路資源。所以在進行電力系統的光纖通信網絡建設中必須結合電力通信本身的特點進行考慮，同時要利用現有的優(yōu)勢進行建設。

三、電力通信光纜分類

在電力系統中運用較多的專用特殊光纜一般有4種：全介質自承式光纜(ADSS)、光纜復合架空地線(OPGW）、光纜復合相線（OPPC）、光纜復合低壓電纜（OPLC）。

1、ADSS光纜，All-dielectricSelf-supportingOpticalCable（也稱全介質自承式光纜）。全介質即光纜所用的是全介質材料。自承式是指光纜自身加強構件能承受自重及外界負荷。這一名稱就點明了這種光纜的使用環(huán)境及其關鍵技術：因為是自承式，所以其機械強度舉足輕重；使用全介質材料是因為光纜處于高壓強電環(huán)境中，必須能耐受強電的影響；由于是在電力桿塔上架空使用，所以必須有配套的掛件將光纜固定在桿塔上。ADSS機械性能主要體現在光纜最大運行張力、平均運行張力及極限抗拉強度等。普通光纜的國家標準明確規(guī)定了不同使用方式（如架空、管道、直埋等）的光纜應具有的機械強度。而ADSS光纜是自承式架空光纜，所以它除了必須承受自身重力的長期作用外，還必須能經受住自然環(huán)境的洗禮。如果ADSS光纜機械性能設計不合理、與當地天氣不相適應，則光纜就會存在安全隱患，壽命就會打折扣。因此，每個ADSS光纜工程都必須根據光纜路由所處的自然環(huán)境和跨距等采用專業(yè)軟件嚴格設計，確保光纜具有足夠的機械強度。當輸電線路已經架設有地線，且剩余壽命還相當長，需要盡快以低安裝費用建設光纜系統，同時避免停電作業(yè)等前提下，采用ADSS光纜是有很大優(yōu)勢的。

2、OPGW光纜，OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire（也稱光纖復合架空地線）。把光纖放置在架空高壓輸電線的地線中，用以構成輸電線路上的光纖通信網，這種結構形式兼具地線與通信雙重功能，一般稱作OPGW光纜。由于光纖具有抗電磁干擾、自重輕等特點，它可以安裝在輸電線路桿塔頂部而不必考慮最佳架掛位置和電磁腐蝕等問題。因而，OPGW光纜具有較高的可靠性、優(yōu)越的機械性能、成本也較低等顯著特點。這種技術在新敷設或更換現有地線時尤其合適和經濟。光纖是利用纖芯和包層兩種材料的折射率大小差異，使光能在光導纖維中傳輸，這在通信史上成為一次重大革命。光纖光纜質量輕、體積小，已被電力系統采用，在變電站與中心調度所之間傳送調度電話、遠動信號、繼電保護、電視圖像等信息。為了提高光纖光纜的穩(wěn)定性和可靠性，國外開發(fā)了光纜與送電線的相導線、架空地線以及電力電纜復合為一體的結構。OPGW光纜由于有金屬導線包裹，使光纜更為可靠、穩(wěn)定、牢固，由于架空地線和光纜復合為一體，與使用其他方式的光纜相比，既縮短施工工期又節(jié)省施工費用。另外，如果采用鋁包鋼線或鋁合金線絞制的OPGW光纜，相當于架設了一根良導體架空地線，可以收到減少輸電線潛供電流、降低工頻過電壓、改善電力線對通信線的干擾及危險影響等多方面的效益。OPGW光纜主要在500KV、220KV、110KV電壓等級線路上使用，受線路停電、安全等因素影響，多在新建線路上應用。

3、OPPC光纜OpticalphaseConductor（也稱光纜復合相線）是電力通信系統的一種新型特種光纜，是在傳統的相線結構中將光纖單元復合在導線中的光纜，是充分利用電力系統自身的線路資源，特別是電力配網系統，避免在頻率資源、路由協調、電磁兼容等方面與外界的矛盾，使之具有傳輸電能及通信的雙重功能。OPPC光纜因其導線內裝光纖束管結構獨特，所以安裝時必須采用預絞絲金具以保護光纖。采用預絞絲金具又具有三點優(yōu)勢：一是施工簡便快捷，不用在拉著笨重壓縮機、壓接鉗等上現場，勞動效率提高，體力勞動減少；而預絞絲金具為良導體，導電性能好，節(jié)能效果顯著；三是預絞絲金具安裝于線路與導線接觸面加大、長度增加、受力均勻，減少導線的疲勞，延長了導線壽命，提高了防震能力。

4、OPLC光纜OpticalFiberCompositeLow-voltageCable（也稱光纖復合低壓電纜），從英文的縮寫來說，有稱OPLC的，也有稱OPIC，由于目前標準的還在起草階段，所以還沒有標準的稱呼。不管怎樣說，所謂的電力光纖，首先是低壓電力電纜，其次，它帶有光纖。OPLC是繼OPGW、OPPC之后又一個光纖復合電纜。集光纖、輸電銅線、銅信號線于一體，可以解決寬帶接入、設備用電、應急信號傳輸等問題；通過PON技術，可以實現數據、語音、視頻業(yè)務的傳送和電表數據的透明傳輸,實現基于物聯網技術的電力遠程抄表、通知及繳費�？蛻艨梢酝ㄟ^用戶端撥打IP電話、上網、點播視頻節(jié)目、觀看高清電視，建立與電網互動的智能用電家庭。OPLC具有高可靠性數據傳輸、價格低、連接方便等特點，優(yōu)點有外徑小、重量輕、占用空間�。还饫|和電力線于一體，避免二次布線，降低工程費用；產品具有良好的彎曲和耐側壓性能；解決電力網的通信問題。

OPLC融合了光纖通信與電力傳輸的功能，相比單一功能傳輸線纜而言，它具有高可靠性數據傳輸、價格低、連接方便等特點，優(yōu)點有外徑小、重量輕、占用空間小;光纜和電力線于一體，避免二次布線，降低工程費用;具有良好的彎曲和耐側壓性能;解決電力網的通信問題。光纖復合低壓電纜在未來家庭智能化、辦公自動化、數字化變電站、工控網絡化的數據傳輸中具有重要的地位。

擴展閱讀：電力系統通信學習報告

電力系統通信學習報告

作為一名電力系統及其自動化的研究生，了解和學習電力系統通信的知識是非常必要的，我通過借閱相關圖書，查閱一些前沿刊物，對電力系統通信有了一個大概的了解，下面我對自己的所學所得做一下總結。一、電力系統的作用和意義

電力通信作為行業(yè)性的專用通信網，是隨電力系統的發(fā)展需要而逐步形成和發(fā)展的。它主要用來緩解公網發(fā)展緩慢而造成的通信能力不足并填補公網難以滿足一些電力部門特殊通信需求的矛盾，以保證電力專業(yè)化生產正常高效地進行。電力通信的業(yè)務可劃分為關鍵運行業(yè)務和事務管理業(yè)務兩大類。關鍵運行業(yè)務是指遠動信號、數據采集與監(jiān)視控制系統、能量管理系統、繼電保護信號和調度電話等；事務管理業(yè)務包括行政電話、會議電話和會議電視、管理信息數據等。不同的電力通信業(yè)務，要求也不同。關鍵運行業(yè)務信息量不大。但對通信的實時性、準確性和可靠性要求很高；事務管理性業(yè)務則是業(yè)務種類多、變化快、通信流量大。

電力通信主要為電網的綜合自動化控制、商業(yè)化運營和實現現代化管理服務。它是電網安全穩(wěn)定控制系統和調度自動化系統的基礎，是電力市場運營商業(yè)化的保障，是實現電力系統現代化管理的重要前提，也是非電產業(yè)經營多樣化的基礎。

二、電力通信網的構成及特點

電力通信網是由光纖、微波及衛(wèi)星電路構成主干線，各支路充分利用電力線載波、特種光纜等電力系統特有的通信方式，并采用明線、電纜、無線等多種通信手段及程控交換機、調度總機等設備組成的多用戶、多功能的綜合通信網。1.電力系統的主要幾種通信方式:a．電力線載波通信

電力線路主要是用來輸送工頻電流的。若將話音及其他信息通過載波機變換成高頻弱電流，利用電力線路進行傳送，這就是電力線載波通信，具有通道可靠性高、投資少、見效快、與電網建設同步等得天獨厚的優(yōu)點。

雖然在有線通信中，話音信號可以利用明線或電纜直接進行傳送，但在高壓輸電線路上，由于工頻電壓很高（數十萬、百萬伏特）、電流很大（上千安培），其諧波分量也很大，這些諧波如果和話音信號混合在一起是無法區(qū)分的，而且其諧波值往往比一般的話音信號大得多；對話音信號產生嚴重干擾，因此在電力線上直接傳送話音信號是不可能的。為此，必須利用載波機將低頻話音信號調制成40kHZ以上的高頻信號，通過專門的結合設備耦會到電力線上，使信號沿電力線傳輸，到達對方終端后，采用濾波器很容易將高頻信號和工頻信號分開；而對應于40kHZ以上的工頻諧波電流，是50HZ電流的800次以上諧波，其幅值已很小，對話音信號的干擾已減至可接受的程度。這種利用電力線既傳送電力電流又傳送高頻載波信號的技術，稱為電力線的復用。

除此之外，電力線載波通信中還有利用電力線路架空地線傳送載波信號的絕緣地線載波等方法。與普通電力線載波比較，絕緣地線載波不受線路停電檢修或輸電線路發(fā)生接地故障的影響，而且地線處于絕緣狀態(tài)可減少大量的電能損耗。

b．光纖通信

由于光纖通信具有抗電磁干擾能力強、傳輸容量大、頻帶寬、傳輸衰耗小等諸多優(yōu)點，它一問世便首先在電力部門得到應用并迅速發(fā)展。除普通光纖外，一

些專用特種光纖也在電力通信中大量使用：

(1)地線復合光纜（OPGW），即架空地線內含光纖。它使用可靠，不需維護，但一次性投資額較大，適用于新建線路或舊線路更換地線時使用。

(2)架空地線纏繞光纜（GWWOP），是用專用機械把光纜纏繞在架空地線上。這種光纜光纖芯數少，易折斷，但經濟、簡易；也具有較高的可靠性。

(3)無金屬自承式光纜（ADSS）。這種光纜光纖芯數多，安裝費用比OPGW低，一般不需停電施工，還能避免雷擊。因為它與電力線路無關，而且重量輕、價格適中，安裝維護都比較方便，但易產生電腐蝕。

(4)其他。如相線復合光纜（OPPC）、金屬銷裝自承式光纜（MASS）等電力特殊光纜受外力破壞的可能性小，可靠性高，雖然其本身造價較高，但施工建設成本較低。經過10多年的發(fā)展，電力特殊光纜制造及工程設計已經成熟，特別是OPGW和ADSS，在國內已經得到大規(guī)模的應用，如三峽工程中的長距離主干OPGW光纜線路等。其次體現在本地傳輸方面，城市內電力系統的桿路、溝道資源也可以為通信服務。特種光纖依托于電力系統自身的線路資源，避免了在頻率資源、路由協調、電磁兼容等方面與外界的矛盾，有很大的主動靈活性。

c．微波通信

在光纖通信發(fā)展成熟前，微波通信曾作為遠距離傳輸的主要手段得到大力發(fā)展，目前微波通信在我國電力通信傳輸網中仍居主導地位，但發(fā)展速度在減緩，作用也開始由主網逐漸向配網、備用網轉變。

d．無線通信

無線通信主要用于農電通信及電力施工檢修、城市集群、尋呼等。e．其他

電力通信網中還有傳統的明線電話、音頻電纜及新興的擴頻通信等方式。2.電力系統通信的特點:

和公用通信網及其他專網相比，電力系統通信有以下特點。a．要求有較高的可靠性和靈活性電力對人們的生產、生活及國民經濟有著重大的影響，電力供應的安全穩(wěn)定是電力工作的重中之重；而電力生產的不容間斷性和運行狀態(tài)變化的突然性，要求電力通信有高度的可靠性和靈活性。

b．傳輸信息量少、種類復雜、實時性強

電力系統通信所傳輸的信息有話音信號、遠動信號、繼電保護信號、電力負荷監(jiān)測信息、計算機信息及其他數字信息、圖像信息等，信息量雖少，但一般都要求很強的實時性。目前一座110KV普通變電站，正常情況下只需要1到2路600－1200Bd的遠動信號，以及1到2路調度電話和行政電話。

c.具有很大的耐“沖擊”性

當電力系統發(fā)生事故時，在事故發(fā)生和波及的發(fā)電廠、變電站，通信業(yè)務量會驟增。通信的網絡結構、傳輸通道的配置應能承受這種沖擊；在發(fā)生重大自然災害時，各種應急、備用的通信手段應能充分發(fā)揮作用。

d．網絡結構復雜

電力系統通信網中有著種類繁多的通信手段和各種不同性質的設備、機型，它們通過不同的接口方式和不同的轉接方式，如用戶線延伸、中繼線傳輸、電力線載波設備與光纖、微波等設備的轉接及其他同類、不同類型設備的轉接等，構成了電力系統復雜的通信網絡結構。

e．通信范圍點多面廣

除發(fā)電廠、供電局等通信集中的地方外，供電區(qū)內所有的變電站、電管所也都是電力通信服務的對象。很多變電站地處偏遠，通信設備的維護半徑通常達上百公里。

f．無人值守的機房居多通信點的分散性、業(yè)務量少等特點決定了電力通信各站點不可能都設通信值班。事實上除中心樞紐通信站外，大多數站點都是無人值守。這一方面減少了費用開支，另一方面卻給設備的維護維修帶來諸多不便。三、我國電力通信的現狀1.我國電網的發(fā)展概況

經過幾十年的努力，我國的發(fā)電設備裝機容量和發(fā)電量、電網規(guī)模均居世界前列，形成了以大型發(fā)電廠和中心城市為核心、以不同電壓等級的輸電線路為骨架的各大區(qū)、省級和地區(qū)的電力系統。到1998年年底，我國發(fā)電機裝機容量已達2.77億千瓦，年發(fā)電量達到11577億千瓦時，居世界第二位；自1981年第一條500kV葛一滬輸電線路投入運行以來；500kV的線路已逐步成為各大電力系統的骨架和跨省跨地區(qū)的聯絡線。目前全國電網已基本上形成了500kV和330kV的骨干網架，大電網已覆蓋全部城市和大部分農村；以三峽為中心的全國聯網工程的啟動，標志著我國電網進入了遠距離、超高壓、跨大地區(qū)輸電的新階段。2．我國電力通信事業(yè)取得的成就

與電網的發(fā)展相適應，幾十年來我國電力通信取得了長足的進步，在現代化電力生產和經營管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。

a．形成了覆蓋全國的電力通信綜合業(yè)務網電力通信網已基本覆蓋了全國36個電力集團公司和省電力公司。到1999年，電力通信網已擁有數字微波通信線路64000km，電力線載波電路65萬話路公里，光纜線路6000km，衛(wèi)星地球站36座。交換機容量約60萬門，以及其他的通信線纜等；在部分地區(qū)還開通了數字數據網，建成了800MHZ集群移動通信系統、尋呼系統，開通了中國電力信息網；電力通信業(yè)務范圍包括調度及行政電話、遠動信息、繼電保護信號、計算機數字數據通信、會議電話、電視電話等綜合業(yè)務。

b．技術裝備水平有了很大提高

從五六十年代的雙邊帶電子管電力線載波機、明線磁石電話到今天的SDH光纖通信系統、數字式電力線載波機、數字程控交換機、ATM交換機，我國電力通信技裝備水平出現了質的飛躍，基本上適應了現代通信發(fā)展的潮流和現代電網發(fā)展的需要。

c.通信機構和通信隊伍已具規(guī)模

從國家電力公司到各網局、省電力公司、發(fā)電廠、縣市農電局，以及電力科研、教學、設計、施工單位等，都設有相應的通信機構；目前我國電力通信隊伍約有兩萬多人，大多具有大中專以上學歷。通信機構的完善和通信隊伍的培養(yǎng)壯大為電力通信的發(fā)展提供了組織保證和人才保證。

d．造就了良好的科研學術氛圍

成立了中國電機工程學會電力通信專委會，并定期兩年一次舉辦學術會議；創(chuàng)辦了全國性的學術期刊《電力系統通信》，一些地方電力部門也辦起自己的刊物；如廣東的《廣東電力通信》等；從國家電力調度通信中心領導到電力通信生產一線人員結合國內現狀，撰寫出了大量學術論文，在探討中國電力通信的發(fā)展走向、解決生產實際問題等方面做出了有益的探索和貢獻。

e．制訂了較為完善的各項管理標準和技術規(guī)范

企業(yè)標準體系是企業(yè)現代化管理的重要組成部分。多年來，從國家電力公司（水電部／電力部）到各地方電力部門都逐步制訂和完善了有關電力通信各專業(yè)的管理、運行、設計、測試的標準、規(guī)程、規(guī)定和規(guī)則，對電力通信網的建設、運行和管理起了統一化、規(guī)范化的作用。3．我國電力通信存在的主要問題

a．通信網的網絡結構比較薄弱

現有的網絡技術尚不能滿足本來業(yè)務發(fā)展的需要。目前電力通信主干網絡基本上成樹型與星型相結合的復合型網絡結構，難以構成電路的迂回；一旦某一線路出現故障，不能有效地通過迂回線路分擔故障線路業(yè)務；網絡管理水平亦不高，管理系統只能對電路進行分路監(jiān)測和簡單的控制。

b．干線傳輸容量不足

通信網內主干電路容量一般只有34Mb／S，少數為140Mb／S和155Mb／S，制約了寬帶新業(yè)務的開拓。

c．通信體制落后，干線電路超期服役嚴重

干線微波電路主要是PDH傳輸體系，不少已運行10多年，急需更新換代；交換設備不少是空分制，不改造、升級難以實現綜合數字業(yè)務。

d．各地發(fā)展極不平衡

各地經濟發(fā)展水準不同，在電力通信上也表現為發(fā)展極不平衡，一些地區(qū)、單位已實現數字化、光纖化環(huán)網，有能力向社會提供通信業(yè)務；有些地方的偏遠變電站甚至連最基本的調度電話也不能保證。四、新形勢下電力通信面臨的機遇和挑戰(zhàn)

近年來，全球范圍內電信體制改革，放松管制、打破壟斷、引入競爭機制已成為勢不可擋的潮流；同時，中國的改革開放正在步步深化；其中電力和電信的改革已走在前列。電力工業(yè)和通信產業(yè)結構的調整和重組，電力通信利用改革之機最終推向市場和電力系統開放電力通信市場已是大勢所趨。

為適應現代電信市場開放性的需求，我們要加快以光纖為主體的通信網建設，及早確立電力系統高速數據網絡技術體制，跟蹤研究利用電力線路傳輸高速通信數據技術，解決如何利用ATM技術實現電力通信關鍵業(yè)務的寬帶綜合通信平臺、如何通過IP來綜合電力通信的關鍵業(yè)務等問題。五、學習總結

隨著科技的不斷進步，各大電網并和通信將是一個趨勢，電力系統通信技術的應用也將會非常重要。由于電力系統通信技術這門課的課時并不是太多，所以我所掌握的知識還遠遠不夠，在今后的學習過程中還得加強對此的學習。

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