某智能變電站光纜的選擇優(yōu)化

1、某智能變電站光纜的選擇優(yōu)化 某智能變電站光纜的選擇優(yōu)化 摘要：對光纜的定義、種類、優(yōu)缺點進行了概述，結(jié)合本工程特點，選擇適合的光纜型式。 關(guān)鍵詞：智能變電站、光纜 中圖分類號：TM411+.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： 概述 智能變電站的特點之一是由高速光纖以太網(wǎng)替代傳統(tǒng)的以太網(wǎng)及二次電纜。高速光纖以太網(wǎng)的通信介質(zhì)是光纜，用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二次電纜。 智能變電站的另一特點是引入了電子式互感器、智能化一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備以及DL/T860標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議等新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)，形成了智能變電站新的三層式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳遞方式。 智能變電站信息交互中的光纜大量使用，與控制電纜相比，其抗干擾性能

2、有所提高，但是物理強度有所降低。傳統(tǒng)的光配單元通常針對通信專業(yè)定制，適用于光纜較少的場合，智能變電站的電氣專業(yè)使用的光纜數(shù)量較多，而且往往對可靠性要求極高，因此有必要制定適合于智能變電站光纜型號、參數(shù)以及敷設(shè)措施，提高后期可運行維護性。 光纜型式及種類 光纖典型結(jié)構(gòu)： 光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯,中間為低折射率硅玻璃包層,最外層為加強用樹脂涂層。見圖2.1-1。 圖2.1-1 光纖結(jié)構(gòu)圖 光纖的根本結(jié)構(gòu)主要根據(jù)一次涂層與二次涂層的相對位置劃分。通常有三種：緊套結(jié)構(gòu)、松套結(jié)構(gòu)、帶狀結(jié)構(gòu)。 數(shù)值孔徑： 入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個

3、角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大于光纖的對接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同。 光纖的種類： 按光在光纖中傳輸模式可分為：多模光纖和單模光纖。 多模光纖的中心玻璃芯較粗,可傳多種模式的光，但其模間色散較大，這就限制了傳輸信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴(yán)重。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比擬近。 單模光纖的中心玻璃芯較細，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用與遠程通訊，穩(wěn)定性要好。 按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖 突變型光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其本錢低，模間色散高。適用于短途低速通訊。 漸變型光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按

4、正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但本錢較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。 常用光纖規(guī)格： 單模：8/125um，9/125um，10/125um； 多模：50/125um，歐洲標(biāo)準(zhǔn)；62.5/125um，美國標(biāo)準(zhǔn)； 工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140um,200/230um； 塑料：98/1000um,用于汽車控制。 變電站光纜選擇 3.1 多模光纜 多模光纜,芯較粗,可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴(yán)重。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比擬近，一般只有幾公里。表3-1為多模光纜的帶寬比擬。 表3-1多模光纜帶寬

5、比擬 3.2 單模光纜 單模光纖；中心纖芯很細，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。在1310nm波長處，單模光纖的色散為零。1310nm波長區(qū)就成了光纖通訊的一個很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。1310nm常規(guī)單模光纖的主要參數(shù)是由國際電信聯(lián)盟ITUT在G.652建議中確定的，因此這種光纖又稱G652光纖。 表3-2單模光纖與多模光纖比擬 通過表3-2可以看出，在變電站內(nèi)部連接使用的光纜，一般不會超過500米，因此作為站內(nèi)通信，多模光纖完全能夠滿

6、足功能要求。同時多模光纖還具有抗干擾性強、對光源的譜寬和穩(wěn)定性要求較低、造價廉價等優(yōu)勢，因此在本變電站光纜選擇中推薦使用多模光纜。 多模光纜種類比擬 為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通信的需要，七十年代末到八十年代初，各國大力開發(fā)大芯徑大數(shù)值孔徑多模光纖。當(dāng)時國際電工委員會推薦了四種不同芯/包尺寸的漸變折射率多模光纖即A1a、A1b、A1c和A1d。它們的纖芯/包層直徑/數(shù)值孔徑分別為50/125/0.200、62.5/125/0.275、85/125/0.275和100/140/0.316?？傮w來說，芯/包尺寸大那么制作本錢高、抗彎性能差，而且傳輸模數(shù)量增多，帶寬降低。100/140m多模光纖除上述缺點外，其包層

7、直徑偏大，與測試儀器和連接器件不匹配，很快便不在數(shù)據(jù)傳輸中使用，只用于功率傳輸?shù)忍厥鈭龊稀?5/125m多模光纖也因類似原因被逐漸淘汰。1999年10月在日本京都召開的IECSC86AGW1專家組會議對多模光纖標(biāo)準(zhǔn)進行修改，2000年3月公布的修改草案中，85/125m多模光纖已被取消?？祵幑?976年開發(fā)的50/125m多模光纖和朗訊Bell實驗室1983開發(fā)的62.5/125m多模光纖有相同的外徑和機械強度，但有不同的傳輸特性，一直在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中“較量。 62.5m芯徑多模光纖比50m芯徑多模光纖芯徑大、數(shù)值孔徑高，能從LED光源耦合入更多的光功率，因此62.5/125m多模光纖首先被

8、美國采用為多家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如AT&T的室內(nèi)配線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、美國電子工業(yè)協(xié)會的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究所的100Mb/s令牌網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、IBM的計算機光纖數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)等。50/125m多模光纖主要在日本、德國作為數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)使用，至今已有18年歷史。但由于北美光纖用量大和美國光纖制造及應(yīng)用技術(shù)的先導(dǎo)作用，包括我國在內(nèi)的多數(shù)國家均將62.5/125m多模光纖作為局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)和室內(nèi)配線使用。自八十年代中期以來，62.5/125m光纖幾乎成為數(shù)據(jù)通信光纖市場的主流產(chǎn)品。 上述形勢一直維持到九十年代中后期。近幾年隨局域網(wǎng)傳輸速率不斷升級，50m芯徑多模光纖越來越引起人們的重視。自1997年開始，局

9、域網(wǎng)向1Gb/s開展，以LED作光源的62.5/125m多模光纖幾百兆的帶寬顯然不能滿足要求。與62.5/125m相比，50/125m光纖數(shù)值孔徑和芯徑較小，帶寬比62.5/125m光纖高，制作本錢也可降低1/3。因此，各國業(yè)界紛紛提出重新啟用50/125m多模光纖。經(jīng)過研究和論證，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。但考慮到過去已有相當(dāng)數(shù)量的62.5/125m多模光纖在局域網(wǎng)中安裝使用，IEEE802.3z千兆比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定50/125m和62.5/125m多模光纖都可以作為1GMbit/s以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)使用。但對新建網(wǎng)絡(luò)，一般首選50/125m多模光纖。50/125m多模光纖的重新啟用，

10、改變了62.5/125m多模光纖主宰多模光纖市場的局面。遵照上述標(biāo)準(zhǔn)，康寧公司1998年9月宣布推出兩種新的多模光纖。第一種為InfiniCor300型，按62.5/125m標(biāo)準(zhǔn)，可在1Gb/s速率下，850nm波長傳輸300米，1300nm波長傳輸550米。第二種是InfiniCor600型，按50/125m標(biāo)準(zhǔn)，在1Gb/s速率下，850nm波長和1300nm波長均可傳輸600米。 多模光纜的種類比擬見表3-3。 表3-3多模光纖種類比擬 結(jié)論 通過比擬，50/125um的多模光纖，其傳輸模的數(shù)目大約是62.5m多模光纖中傳輸模的1/2.5。這可有效降低多模光纖的模色散，增加帶寬。對850nm波長，50/125m比62.5/125m多模光纖帶寬可增加三倍。按IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)推薦，在1Gbit/s速率下，62.5m芯徑多模光纖只能傳輸270米；而50m芯徑多模光纖可傳輸550米。從技術(shù)開展的角度看，新建變電站應(yīng)該采用芯徑50/125um的多模光纖，但是目前現(xiàn)有國內(nèi)自動化廠家設(shè)備均不支持50/125um的多模光纖，并且從