光纖熔接（基于工作過程實訓項目鄭州電力高等?？茖W校）

制作單位：制作時間：適用對象：光纖熔接請輸入制作單位2020年**月請輸入該課件的面向對象鄭州電力高等?？茖W校ZHENGZHOUELECTRICPOWERCOLLEGE《配電網自動化技術》任務目標光纖熔接掌握光纜剝切、光纖斷面與處理、光纖熔接以及光纖在光纖終端盒的固定方法掌握光纖測試方法掌握配電網通信接入網架構，理解通信基本知識，了解網線制作方法，了解串口線焊接方法任務描述在理解通信基本知識的基礎上，掌握配電網通信接入網架構和各部分功能，根據(jù)提供的光纜、光纖終端盒、光纜剪切工具、光纖熔接機、光纖測試儀器，通過老師演示或觀看視頻，學生練習的過程，掌握光纜剝切、光纖斷面與處理、光纖熔接、光纖測試以及光纖在光纖終端盒的固定方法。光纖熔接任務準備一、知識準備（一）電力通信光纖熔接電力系統(tǒng)為了安全與經濟的發(fā)供電、合理地分配電能、保證電力質量指標、及時地處理和防止系統(tǒng)事故，就要求集中管理、統(tǒng)一調度，建立與之相適應的通信系統(tǒng)。電力通信系統(tǒng)是電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，是電網實現(xiàn)調度、配電自動化和管理現(xiàn)代化的基礎，是確保電網安全、經濟調度以及供電服務的重要技術手段。任務準備光纖熔接（二）電力通信網及電力通信系統(tǒng)框架圖

電力通信網根據(jù)功能不同，分為傳輸網、業(yè)務網和支撐網。電力通信系統(tǒng)框架示意圖如圖4-1所示。圖4-1電力通信系統(tǒng)框架示意圖任務準備光纖熔接傳輸網又分為骨干通信網和終端通信接入網骨干通信網主要覆蓋35kV及以上的變電站、直調廠站及各級生產調度場所，主要實現(xiàn)各類生產調度及管理信息的傳輸和交互。根據(jù)其覆蓋的范圍不同，傳輸網可劃分為省際、省級、地市三個層次的網絡。終端通信接入網主要覆蓋10kV及以下（0.4kV）配電、用電裝量，營業(yè)網點，電動汽車充換電設備及智能小區(qū)等，滿足配電自動化、用電信息采集以及智能電網用電環(huán)節(jié)相關業(yè)務需求。任務準備光纖熔接傳輸網現(xiàn)有的傳輸網已形成以電力光纖為承載介質，以大容量骨干傳輸網（OTN）為基礎，以同步數(shù)字體系傳輸系列設備（SDH）和密集波分傳輸設備（DWDM）為骨干，以電力線載波、微波、衛(wèi)星通信、無線通信為補充的綜合傳送平臺。傳輸網實現(xiàn)了對省、自治區(qū)、直轄市的覆蓋，承載的業(yè)務涉及語音、數(shù)據(jù)、遠動、繼電保護、電力監(jiān)控和移動通信等領域。任務準備光纖熔接業(yè)務網業(yè)務網主要承載實際的各類業(yè)務需求，主要業(yè)務網層面包括調度交換網、行政交換網、通信數(shù)據(jù)網以及調度數(shù)據(jù)網等。調度、行政交換網主要承載各級電網調度及管理辦公電話，通信數(shù)據(jù)網主要實現(xiàn)管理信息大區(qū)內各類信息系統(tǒng)應用，是各類業(yè)務信息化開展的主要承載網絡。調度數(shù)據(jù)網承載生產控制大區(qū)調度自動化等相關業(yè)務。支撐網是各類傳輸網、業(yè)務網安全穩(wěn)定運行的重要支撐，主要包括各類網絡的網管、電源、同步系統(tǒng)等。任務準備光纖熔接（三）配電自動化典型通信系統(tǒng)架構配電自動化系統(tǒng)通信網絡是配電自動化系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)主站和配電自動化終端之其間數(shù)據(jù)傳輸、饋線自動化功能、信息交互的關鍵所在。配電自動化系統(tǒng)典型的通信方式接入架構如圖4-2所示。任務準備光纖熔接圖4-2配電自動化系統(tǒng)典型的通信方式接入架構任務準備光纖熔接（四）配電終端通信接入網配電終端通信接入網是以110kV/66kV/35kV變電站為起點，沿10kV配電線路覆蓋配電自化站點和用戶表的通信網絡，覆蓋數(shù)量眾多、分布廣泛的配電自動化終端，通信網絡規(guī)劃組建極為復雜。終端通信接入網由10kV通信接入網和04kV通信接入網兩部分組成，分別涵蓋了10kV和0.4kV電網。10kV通信接入網覆蓋變電站10kV出線至開關站（開閉所）、充電站、環(huán)網單元（柜）、柱上開關、電纜分支箱、10kV變壓器等；0.4kV通信接入網主要覆蓋10kV變壓器的0.4kV出線至用戶表計、充電樁、營業(yè)網點、電力光纖到戶等終端。光纖通信接入網學習見EPON通信。任務準備光纖熔接（五）光纜及光纖光纖是光導纖維的簡寫，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。光纖的基本結構：纖芯、包層和涂敷層，光纜和光纖結構如圖4-3所示。圖4-3光纜和光纖結構涂敷層包層包層涂敷層任務準備光纖分類：按照傳輸模數(shù)分，光纖分多模光纖和單模光纖。光纖熔接多模光纖在給定的工作波長上傳輸多種模式的光，按其折射率的分布又分為突變型和漸變型。由于多模光纖中傳輸?shù)哪Ｊ蕉噙_數(shù)百個，使光纖的帶寬窄，色散大，損耗也大，只適于中短距離和小容量的光纖通信系統(tǒng)。單模光纖的纖芯直徑很小,在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻帶寬,傳輸容量大。多模光纖單模光纖光纜接頭盒是將兩根或多根光纜連接在一起，并具有保護光纖的接續(xù)部分，主要用于光纜終端的固定，光纜與尾纖的熔接及余纖的收容和保護。ODF光纖配線架具有光纜固定、對光纜纖芯和尾纖保護功能、光纜終接功能、調線功能。光纜接頭盒、光纜終端盒和光纖配線架如圖4-4所示。任務準備電力系統(tǒng)常用光纜有光纖復合地線OPGW和全介質自承光纜ADSS等。光纖熔接圖4-4光纜接頭盒、光纜終端盒和光纖配線架任務準備光纖熔接光纖切割刀用于切割像頭發(fā)一樣細的石英玻璃光纖，切好的光纖末端經數(shù)百倍放大后觀察仍是平整的，才可以用于放電熔接。光纖剝線鉗(米勒鉗)是用于去除光纖表層的涂覆層。光纖熔接機是利用高壓電弧將兩光纖斷面熔化的同時用高精度運動機構平緩推進讓兩根光纖融合成一根，以實現(xiàn)光纖模場的耦合。光纖切割刀、光纖剝線鉗和光纖熔接機如圖4-5所示。圖4-5光纖切割刀、光纖剝線鉗和光纖熔接機任務準備光纖熔接OTDR(光時域反射儀)

用于光纜線路的維護、施工之中，可進行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故

障定位等的測量。紅光筆（可視光檢測儀）

用于檢測光纖斷點，光纖斷裂、彎曲等故障定位；OTDR盲區(qū)內故障檢查；端到端光

纖識別。光源：

主要用于光纖衰耗的測量。其輸出光功率、波長及光功率應當是穩(wěn)定不變的。光功率計：

用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗的儀器。用光功率計與穩(wěn)定光

源組合使用。

光時域反射儀、紅光筆、光源光功率計實物圖如圖4-6所示。任務準備光纖熔接圖4-6光時域反射儀、紅光筆、光源光功率計實物圖示二、設備材料準備任務準備一套配置清單：光纖熔接機、光纜、光纖終端盒安裝固定、尾纖、斷線鉗、光纖剝切工

具、光功率計、OTDR(光時域反射儀)光纖熔接光纖熔接機光纜光纖剝切工具光功率計OTDR(光時域反射儀)根據(jù)參加練習的學生數(shù)配置套數(shù)任務準備三、人員準備學生穿工作服，分組練習光纖熔接四、場地準備任務準備電力通信實訓室光纖熔接五、工作危險點分析及防范措施任務準備光纖熔接1認真學習光是域反射儀OTDR、光纖熔接機等設備儀器的使用說明書，觀看老師演示過程，掌握操作方法，防止損壞設備儀器。2操作認真細致，保證熔接質量。3光功率計等光源不得照射人的眼睛。任務實施一、任務實施流程如圖4-7所示光纖熔接認識光纖和光纜認識光纜終端盒認識光纖熔接機認識光纖測試儀機認識光纖熔接機開剝光纜剝切光纖光纖終端盒安裝固定光纖斷面制作光纖熔接光纖測試圖4-7光纖熔接流程圖任務實施二、光纖熔接步驟光纖熔接2各類接續(xù)盒安裝固定3光纖色譜順序1開剝光纜，并將光纜固定在接續(xù)盒內。必須是是相同類型的光纖才能熔接在一起，芯數(shù)相等時，相同束管內的對應顏色的光纖對接。4光纖端面制作光纖熔接光纖端面制作的好壞將直接影響接續(xù)質量，在熔接前，一定要做好合格的端面。剝除前應先酒精棉布清潔涂覆層，后穿上光纖熱縮管，剝纖鉗應與光纖垂直,上方向內斜傾斜45°，然后用鉗口輕輕卡住光纖，右手隨之用力，順光纖軸向平推出去，整個過程要自然流暢，一氣呵成。仔細觀察光纖剝除部分的涂覆層是否全部剝除，若有殘留應重剝。任務實施5接續(xù)光纖光纖熔接打開熔接機電源，選擇相對應的熔接程序。每次使用熔接機前，應使熔接機在熔接環(huán)境中放置至少五分鐘。將光纖放在熔接機的V型槽中，小心壓上光纖壓板和光纖夾具。要根據(jù)光纖切割長度設置光纖在壓板中的合適位置，裸纖頭離電極1mm為宜。放置完畢后，關上防風罩。（1）按下開始鍵后，光纖相向移動移動過程中進行預加熱放電使端面軟化，由手表面張

力，光纖表面z變圓，進一步對準中心，并移動光纖。（2）當光纖端面之聞的間隙合適后,熔接機停上相向移動，設定初始間隙，熔接機測量，

并顯示切割角度。任務實施（3）在初始間隙設定完成后，開始執(zhí)行纖芯或包層對準，然后熔接機減小間隙，高壓放電產

生的電弧將兩根光纖熔接在一起，最后微處理器估算損耗，并將數(shù)值顯示在顯示器上。光纖熔接熔接過程中還應及時清潔熔接機“V”形槽、電極、物鏡、熔接室等隨時觀察熔接中有無氣泡、過細、過粗、虛熔、分離等不良現(xiàn)象移出光纖用加熱爐加熱熱縮管打開防風罩，把光纖從熔接機上取出，再將熱縮管放在裸纖中心，放到加熱爐中加熱，完畢后從加熱器中取出光纖，冷卻等待任務實施6光纖測試光纖熔接紅光筆測試是利用激光照光纜中的纖芯，可以查看光纖斷裂、彎曲等故障定位；OTDR盲區(qū)內故障檢查；端到端光纖識別；可用肉眼直接發(fā)現(xiàn)斷點。激光有害，尤其需要注意保護眼睛，激光器工作時，嚴禁眼睛直視紅光。反射儀是指它測量的反射光信號，時域是指它測量反射往返的時間。OTDR可測量光纖長度、熔接點損耗、接頭和連接器的位置、光纖的光學特性、查找斷裂或不正確彎曲的位置。紅光筆測試：OTDR測試(光時域反射儀)測試：任務實施相關知識一、通信信道光纖熔接通信信道分類信道可分為兩大類：短波信道無線信道微波信道明線信道有線信道電纜信道波導信道相關知識光纖熔接目前，在配電網應用的載波通信技術主要為中壓電力線載波通信技術。根據(jù)電力線纜的電壓等級不同分為高壓、中壓和低壓電力線載波通信根據(jù)使用頻率范圍和帶寬的不同分為寬帶技術和窄帶技術電力線載波通信技術是電力系統(tǒng)中唯一不需要線路投資的有線通信方式，它具有經濟、穩(wěn)定、可靠、不易破壞等特點，所以電力線載波通信技術具有在電力行業(yè)廣泛應用的潛力。高壓線路載波通信曾經在電力系統(tǒng)中廣泛應用，隨著光纖通信技術的發(fā)展和普及，現(xiàn)在使用很少，但是低壓載波通信在電能量采集系統(tǒng)中大量使用。1.電力線載波通信是利用電力線作為傳輸信道，進行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。相關知識光纖熔接尤其是抗電磁干擾和絕緣性能好這兩大特點可應用于變電所、高壓線路等高電壓強電磁干擾環(huán)境，對于電磁干擾不敏感，是目前電力系統(tǒng)通信中正在逐步廣泛應用的通信方式，除此之外，光纖成本不斷下降，經濟效益越來越顯著。光纖通信的主要特點是：因此，在配電自動化中，作為通信干道，光纖通信將被廣泛地采用。光纖通信技術和應用見本任務知識準備和EPON運維。傳輸容量大高速率傳輸距離長抗干擾性強絕緣性能好2.光纖通信是以光波作為信息載體，以光導纖維作為傳輸介質的先進的通信手段。光纖熔接相關知識3.無線信道無線信道是以無線信號作為傳輸媒體的數(shù)據(jù)信號傳送通道。通過無線信道傳輸數(shù)據(jù)的終端模塊即無線終端。根據(jù)支持無線通信技術的不同，可以分為1G、2G、3G、4G通信終端，McWiLL、WiMAX、Zigbee、230MHz數(shù)傳電臺終端；根據(jù)承載業(yè)務的不同，可以分為語音終端、視頻終端、多媒體終端、數(shù)據(jù)類終端等；根據(jù)無線模塊的位置的不同，可以分為嵌入式無線終端和獨立無線終端。配電通信系統(tǒng)的無線終端主要有嵌入到配電終端內部的無線通信模塊和與配電終端相連接的獨立無線通信終端兩類。其中，前者可以將業(yè)務終端看作廣義的無線終端，后者是為業(yè)務終端提供無線通信服務的無線終端。光纖熔接相關知識4.工業(yè)以太網技術工業(yè)以太網技術與商業(yè)以太網（即IEEE802.3標準）兼容，能夠滿足工業(yè)控制現(xiàn)場的需要，并且可以在極端條件下（如電磁干擾、高溫和機械負載等）正常工作，因此，在工業(yè)控制領域得到了廣泛應用。工業(yè)以太網產品成熟，相關協(xié)議有MODBUS/TCP、Ethermet/IP、實時以太網ProfiNet、高速以太網HSE等。工業(yè)以太網交換機覆蓋距離>20km，單個端口帶寬接近100/1000M；環(huán)網組網時，環(huán)上各個節(jié)點共享100/1000M帶寬，單臺交換機的時延<0.5ms。光纖熔接相關知識工業(yè)以太網的可靠性從線路、設備和組網三個方面來分析對于線路可靠性而言，光纖不受電磁干擾和雷電影響。在設備可靠性方面，工業(yè)以太網交換機的元器件、接口全部達到工業(yè)級要求，具有耐腐蝕、防塵、防水特性，溫度范圍﹣40～+85℃之間。對于網絡可靠性而言，組網方面，采用環(huán)形組網方式保證傳輸系統(tǒng)可靠性，規(guī)范規(guī)定環(huán)網恢復時間通過每個交換機不超過50ms。光纖熔接相關知識工業(yè)以太網的信息安全，因為以太網通信是采用電信號傳輸，一般采用雙絞線傳輸，因電信號易解析，所以需要在傳輸數(shù)據(jù)之前進行數(shù)據(jù)的加密，防止非法用戶截取到關鍵數(shù)據(jù)。相關知識二、無線專網技術光纖熔接1.無線專網頻譜政策TD-LTE為4G技術標準，目前電力行業(yè)開展的TD-LTE網絡試點建設按工作頻段可劃分為230MHz和1800MHz兩種不同類型。230MHz頻率政策根據(jù)國家無線電管理局國無管（191）5號文件規(guī)定，在223～235MHz之間分配40個離散頻點共計1M帶寬授權給電力系統(tǒng)傳輸負荷監(jiān)控業(yè)務。按照國家無線電管理局規(guī)定，230MHz頻段須5年續(xù)申備案一次。該段頻率具體頻率分配、指配和無線電臺站管理工作由各省、自治區(qū)、直轄市無線電管理機構負責。光纖熔接相關知識2.無線專網性能指標TD-LTE230MHz覆蓋范圍市區(qū)內約3～5km，農村地區(qū)約15～20km。TD-LTE230MHz系統(tǒng)基站最大發(fā)射功率6W，基站支持全向/定向天線，終端最大發(fā)射功率為200mW。針對電力業(yè)務上下行非對稱的典型特性，TD-LTE230MHz無線寬帶通信系統(tǒng)按照TDD方式進行設計，根據(jù)電網實際需要進行上下行帶寬配比，上行峰值速率1.76Mbps，下行峰值速率為0.5Mbps，傳輸時延（無線終端至核心網）約為100～300ms，實際速率為500kbps～1Mbps。TD-LTE230MHz光纖熔接相關知識TD-LTE1800MHz覆蓋范圍市區(qū)內1～3km，農村地區(qū)5～10km。參照《TD-LTE數(shù)字蜂窩移動通信網基站設備技術要求（第一階段）》（YD/T2571-2013），系統(tǒng)帶寬為20MHz時下行峰值吞吐量約為100Mbps、上行50Mbps，傳輸時延為30～100ms。TD-LTE1800MHz采用電力、石油、交通等行業(yè)的公共頻段1800MHz，自建網絡，組網靈活。TD-LTE1800MHz光纖熔接相關知識3.無線專網信息安全TD-LTE230MHz/1800MHz無線專網承載配電自動化、用電信息采集業(yè)務。230MHz和1.8GHz參數(shù)對比如表4-1所示。配電自動化終端、用電采集終端分別采用軟算法庫、ESAM模塊，空中接口使用基于祖沖之算法的密鑰體系對信令和數(shù)據(jù)加密?！?/p>

配電自動化主站部署防火墻，并設置安全接入?yún)^(qū)，通過正反向隔離裝置接入主站；※

用電信息采集在業(yè)務終端、主站分別配置ESAM模塊、密碼機進行防護。

230MHz數(shù)傳電臺專網專用，承載負荷控制業(yè)務。按發(fā)改委（2014）14號令要求，在主站應設置安全接入?yún)^(qū)，通過正反向隔離裝置接入主站。光纖熔接相關知識表4-1230MHz和1.8GHz參數(shù)對比比維度LTE1.8G(5MHz)LTE230M(1MHz)工作頻段1785~1805MHz223.025~235.000MHz雙工方式TDD雙工方式TDD雙工方式調制方式QPSK、16QAM和64QAMQPSK、16QAM和64QAM網絡性能可支持高帶寬業(yè)務接入覆蓋范圍廣頻率帶寬支持5MHz、10MHz和20MHz帶寬，支持最高8.5MHz，離散頻率傳輸帶寬上行15.98Mbit/s上行1.76Mbit/s下行21.49Mbit's下行0.71Mbit/s部署、管理和維護部署復雜，需專業(yè)網管部署復雜，需專業(yè)網管產業(yè)鏈完善，設備廠家選擇較多設備廠家選擇少頻率申請頻點各地上報申請1MHz專用頻點無需申請，大于1MHz覆蓋半徑密集城區(qū)0.8km,郊區(qū)4km，農村7km密集城區(qū)3km,郊區(qū)10km,農村30km相關知識三、無線公網技術光纖熔接無線公網為運營商無線網絡，技術標準完備，技術成熟，產業(yè)鏈成熟完整。目前，電網對帶寬與時延要求較小的業(yè)務，各網省公司仍選擇以GPRS承載為主，如配電自動化業(yè)務中的非A/A+類區(qū)域的非控類業(yè)務、用電信息采集業(yè)務中的集中抄表與分布式能源計量等，考慮運營商網絡性能與經濟成本，部分地市選擇以3G/4G網絡進行承載。光纖熔接相關知識1.無線公網技術原理無線公網采用移動通信技術，移動通信系統(tǒng)一般有移動臺（MS）、基站（BS）及移動業(yè)務控制交換中心（MSC）組成，與市話網（PSTN）通過中繼線相連接?；竞鸵苿优_設有收、發(fā)信機和天饋線等設備，每個基站都有一個可靠通信的服務范圍，稱為無線小區(qū)，無線小區(qū)的大小主要由發(fā)射功率和基站天線的高度決定，服務范圍面積可分為大區(qū)制和小區(qū)制兩種，大區(qū)制可以覆蓋一個城市，半徑可達25km以上，小區(qū)制覆蓋半徑為2~10km，采用蜂窩技術采用分割地理區(qū)域，將服務區(qū)劃為帶狀和面狀服務區(qū)。光纖熔接相關知識碼分多址CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）采用碼分多址技術和擴頻通信原理，主要用于無線通信系統(tǒng)，特別是移動通信，功能和GSM相似?！叭蛲ā盙SM我國數(shù)字移動通信系統(tǒng)采用成熟的全球移動通訊系統(tǒng)，俗稱“全球通”GSM（GlobalSystemforMobileCommunications）系統(tǒng)GSM是泛歐數(shù)字蜂窩移動通信網的簡稱，由移動臺、基站子系統(tǒng)、和網絡子系統(tǒng)組成通用分組無線業(yè)務GPRS通用分組無線業(yè)務GPRS（GeneralPackerRadioService）利用GSM現(xiàn)有網絡新增新的分組交換網絡設備實現(xiàn)，將移動通信和數(shù)據(jù)通信合二為一GPRS在電力系統(tǒng)中用在電力搶修、配電自動化、基建基地的Intranet、通信監(jiān)控、圖像監(jiān)控等領域。光纖熔接相關知識1G技術用于20世紀70年代，利用FDMA技術實現(xiàn)語音通信2G技術是20世紀80年代末開發(fā)的風靡全球十幾年的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，采用TDMA技

術的全數(shù)字化系統(tǒng)3G是移動的多媒體技術，提供的業(yè)務包括語音、傳真、數(shù)據(jù)、多媒體娛樂和全球無縫

漫游，可以提供2Mb/s標準用戶速率4G是真正意義上的高速移動通信系統(tǒng)用戶速率可達20Mb/s5G技術數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網絡，最高可達10Gbit/s，比當前的有線互

聯(lián)網要快公網無線移動通信技術目前3G網絡已停止擴容，運行商大量使用4G網絡，5G網絡開始使用。光纖熔接相關知識2.無線公網性能指標無線公網的帶寬是多用戶共享，單用戶的通信速率會受到系統(tǒng)容量限制，用戶越多，速率越低，實時性越難以保障。2G系統(tǒng)平均速率約10～90kbps，3G系統(tǒng)平均速率為80～700kbps，4G峰值下行速率100Mbps、上行速率50Mbps，平均速率可達5～10Mbps。無線公網的傳輸延時為600ms～2s。無線公網的可靠性主要體現(xiàn)在線路、設備和組網三個方面，較之專網無線，不可控因素較多。光纖熔接相關知識3.無線公網信息安全GPRS安全主要包括核心網對用戶的單向鑒權、空中接口加密和對用戶身份信息的保護

三部分；D-SCDMA/CDMA系統(tǒng)相比GPRS增加了雙向認證、數(shù)據(jù)完整性保護等方面的安全性；LTE采用了接入層和非接入層兩層安全機制，采用更為復雜的密鑰體系保護信令和數(shù)據(jù)

的機密性和完整性，安全性增強。無線通信本身固有的開放性使得它更容易受到監(jiān)聽、濫用等安全威脅。光纖熔接相關知識管理信息大區(qū)業(yè)務主要通過電力無線虛擬專網接入，在業(yè)務主站部署防火墻、安全接

入平臺；生產控制大區(qū)業(yè)務在業(yè)務主站部署防火墻，并設置安全接入?yún)^(qū)，通過正反向隔離裝置

接入主站。無線公網/電力無線虛擬專網承載用電信息采集、配電自動化、分布式電源、電動汽車充電站（樁）等無線接入業(yè)務。終端采用專用SIM卡、安全TF卡/安全加密芯片，運營商內部通過APN、VPN/VPDN技術實現(xiàn)業(yè)務橫向邏輯隔離，運營商核心網至電網公司采用有線專線接入。無線公網/電力無線虛擬專網安全防護措施符合相關規(guī)定，能夠滿足承載業(yè)務防護需求。相關知識四、電力線載波通信技術光纖熔接1.電力線載波通信性能指標經過近20年的發(fā)展，中壓窄帶電力線載波相關設備和標準均已完備，產業(yè)鏈相對完整。電力行業(yè)已發(fā)布《采用配電線載波的配電自動化》(DL90-2001)等標準，中壓窄帶載波通信點對點單跳架空電力線傳輸距離小于10km，地埋電力電纜小于2km，通過中繼組網可以覆蓋整個變電覆蓋區(qū)域；傳輸速率10～100kbps；單跳傳輸時延為0.3～3s。中壓寬帶載波通信點對點單跳傳輸距離小于2km，組網后可覆蓋同一變電覆蓋區(qū)域；傳輸速率可達1Mbps，單跳傳輸時延為30～300ms。光纖熔接相關知識2.載波通信的可靠性和信息安全對于設備可靠性而言，中壓電力線載波設備采用工業(yè)化標準設計，可滿足高溫、高濕

度、野外等相對惡劣的工作環(huán)境。在通信媒質可靠性方面，中壓電力線載波以電力線（纜）或屏蔽層為通信介質，受電

網網架結構影響較大，難以適應中壓電力線結構頻繁變化。載波技術的可靠性主要從設備和通信媒質兩個方面進行分析。同時，雖然中壓配電線路阻抗較穩(wěn)定，但電線分支、架空地埋混合、負載等都會對通信穩(wěn)定性產生一些影響，需要采取自適應控制技術提高系統(tǒng)可靠性。電力線載波通信信息安全，中壓電力線載波僅提供奇偶校驗等功能，安全防護措施有待加強。相關知識五、配電通信接入網混合組網技術光纖熔接配電終端通過光纖專網、電力線載波、無線專網，經地市級骨干通信網與配電主站通信，或通過內置無線公網模塊經無線公網與配電主站通信。配電終端采用單向認證方式，采用無線專網和無線公網時，通過安全接入?yún)^(qū)與配電自動化系統(tǒng)交互。光纖熔接相關知識配電通信接入網混合組網信息安全根據(jù)電力行業(yè)及公司相關規(guī)定，配電自動化業(yè)務部署在生產控制大區(qū)，可采用“單向認證（基于非對稱密碼算法）”“單向認證+對稱加密”和“單向認證+非對稱加密”三種防護模式。由于遙控命令時間間隔較長、終端數(shù)量眾多、光纖及無線等多種通信方式并存、未改造老舊終端無法支持報文加密特點，目前配電自動化系統(tǒng)中普遍支持單向認證的兼容模式，其他兩個認證模式在實際中較少應用。在現(xiàn)有的網絡條件下，采用單向認證的防護措施保證了下發(fā)命令不被篡改或仿冒，滿足了安全防護要求。相關知識六、配電終端通信接入網技術對比分析光纖熔接10kV接入網技術體制對比如表4-2所示。通信技術光纖專網中壓載波無線公網（GPRS/CDMA/3G/4G）無線專網EPON工業(yè)以太網TD-LTE230MHzTD-LTE1800MHz覆蓋距離﹤20km﹥20km架空線﹤10km，電力電纜﹤20km運營商覆蓋范圍城域：3～5km農村：15～20km城域：1～3km農村：5～10km寬帶1.25G共享100M/1000M共享10~100kbpsGPRS/CDMA：10～90kbps，3G：30～700kbps，4G：:50～100Mbps1M寬帶500kbps～1Mbps20M寬帶50～100Mbps實時性上行﹤1.5ms下行﹤1ms﹤10ms0.3～3s60ms～2s服務質量可變因素較多，實時性難以保障100～300ms30～100ms可靠性不受天氣、環(huán)境干擾受電網負載和結構影響，易受干擾租用網絡，網絡不受控，易受天氣、地形網絡擁塞等因素影響自建網絡，信道受天氣、地形、網絡負荷等因素影響，易受信號干擾安全性物理線路，多種安全防護方式物理線路有被監(jiān)聽的風險，需加密終端認證、無線鏈路加密采用LTE系統(tǒng)的安全防護體系技術成熟度和產業(yè)鏈技術標準完善，產品成熟，產業(yè)鏈完整窄帶標準較完備，產品叫成熟標準完備，技術成熟，產業(yè)鏈完整廠家較單一，產業(yè)鏈不完整廠家較多，產業(yè)鏈比較完整表4-210kV接入網技術體制對比光纖熔接相關知識10kV接入網技術分析對比如下：在標準化、實時性、可靠性、安全性、帶寬、技術成熟度及產業(yè)鏈等方面具有優(yōu)勢，但由于光纖鋪設成本高等因素，組網成本偏高，運維成本高，適用于可鋪設光纜、對安全、可靠性有嚴格要求的業(yè)務，對于已預埋光纜、與主網架同步建設光纜的情況也建議采用EPON技術進行業(yè)務承載。在標準化、實時性、可靠性、安全性、帶寬、技術成熟度及產業(yè)鏈等方面同樣具有優(yōu)勢，但設備成本高于EPON，運維成本高，適用于節(jié)點較多、通信距離較長的業(yè)務場景。EPON：工業(yè)以太網：光纖熔接相關知識10kV接入網技術分析對比如下：施工簡單，受配電線運行情況影響，系統(tǒng)運維頻度較高，需要斷電作業(yè)，不宜大規(guī)模組網，適合實時性、并發(fā)性要求不敏感的使用場合，可作為光纖網絡的末端補充和延伸。覆蓋范圍較廣，無需建設專用通道，適宜進行區(qū)域性覆蓋。服務質量可變因素較多，實時性難以保障。易于建設，宜用于安全性、可靠性、實時性相對要求較低的場合。目前2G已停止擴容，運行商主推4G網絡，同時考慮未來電力新業(yè)務對通信帶寬、實時性的要求，2G和3G網絡帶寬將會出現(xiàn)不足，采用無線公網接入的新終端應優(yōu)先使用4G網絡。中壓載波：無線公網：光纖熔接相關知識10kV接入網技術分析對比如下：組網靈活，適宜進行區(qū)域性覆蓋，前期試點應用規(guī)模較小，對頻段選擇、頻率寬帶、技術體制選擇?！熬W絡性能等缺乏完整性的驗證和評估。未來，隨著接入網建設發(fā)展需求，要進一步護大試點規(guī)模，對承載業(yè)務的吞吐量、時延、安全性、可靠性等技術指標等進行完整的驗證和評估。中壓載波：任務評價工作任務光纖熔接與光纖測試考核方式小組/個人總分值100分學生學號得分任務要求根據(jù)所準備材料工具儀器，制作一個光纖尾纖的焊接與焊接后管線的測試現(xiàn)場設備、工具、材料光纖熔接機、光纜、光纜終端盒、尾纖、斷線鉗、光纖剝切工具、光功率計、OTDR(光時域反射儀)評分標準序號考核項目工作要求標準分扣分得分1著裝防護1.正確佩戴安全帽，穿工作服。2.能說出光纖熔接與光纖測試的危險點及預防措施101.工作服、安全帽穿戴不標準一項扣2分2.少說一項危險點扣5分2工作任務相關知識1.能說出光纜和光纖的結構及各層功能；2.能說出光纖通信原理3.能說出光纖熔接機的操作注意事項4.能說出OTDR的原理251.含義沒掌握一個扣5分2.工作步驟說錯或少說一步扣3分表4-3光纖熔接任務考核表評價表如表4-3所示光纖熔接任務評價評分標準序號考核項目工作要求標準分扣分得分3工作準備1.儀器、工具、材料、設備準備不缺少2.工作前交待工作任務及任務分配10儀器、工具、材料、設備準備少一項扣2分4工作過程1.工具儀器材料準備齊全2.規(guī)范操作光纖熔接過程3.規(guī)范操作光纖測試方法4.工作結束，正確填寫測試報告并分析測試結果451.每缺少一個步驟扣5分2.工作中，出現(xiàn)一次危險、異常或錯誤扣5分3.不能完成工作扣10分5文明作業(yè)1.工作結束，打掃衛(wèi)生2.愛護儀器，正確使用工器具3.工作結束，儀器工具擺放整齊51.工作過程，不能正確使用設備儀器一次扣3分2.工作結束，不打掃衛(wèi)生或儀器擺放不整齊，設備有遺漏扣2分6職業(yè)素養(yǎng)1.工作安排合適，作業(yè)順暢，團隊合作好。2.工作認真，精益求精。51.工作松散，合作不好酌情扣分2.工作不認真，酌情扣分合計光纖熔接任務開始時間

時

分

任務結束時間

時

分實際工作時間

時

分教師任務擴展1.由串行通信接口引出的基本概念，

圖4-8是串口調試窗口：（一）通信基本概念光纖熔接圖4-8串口調試窗口任務擴展光纖熔接圖4-9CDT通信規(guī)約截取的部分報文2.由規(guī)約報文引出的通信基本概念圖4-9是循環(huán)式遠動規(guī)約CDT通信規(guī)約截取的部分報文，左側為二進制報文，右側為二進制轉換為十六進制的報文。任務擴展光纖熔接圖4-10CDT遠動通信規(guī)約幀格式3.圖4-10所示是十六進制CDT電力遠動通信規(guī)約的格式排列。任務擴展光纖熔接位又叫比特(bit=binarydigit)，二進制代碼中的位字節(jié)(Byte)8位二進制字CDT規(guī)約中，6個字節(jié)即48位二進制為一個字，一幀有同步字、控制字和信息字組成塊（Block）數(shù)據(jù)鏈路層中數(shù)據(jù)塊，又叫幀碼元就是一個單位的電脈沖，如果一個碼元（脈沖）可能有8個電平時，該碼元能攜帶三位二進制信息，如果一個碼元（脈沖）可能有4個電平時，該碼元能攜帶二位二進制信息調制速率（波特率）每秒鐘傳輸信號碼元的個數(shù)（單位波特Bd）數(shù)據(jù)速率（比特率）每秒鐘傳輸二進制碼元的個數(shù)（單位比特/秒、bit/s或bps）誤碼率＝接收出現(xiàn)差錯的比特數(shù)／總發(fā)送的比特數(shù)對傳輸二進制碼元而言（又叫誤比特率）任務擴展光纖熔接4.通信方式（1）按消息傳送方向和時間的同時性關分為單工、半雙工和全雙工。全雙工數(shù)據(jù)傳輸：半雙工數(shù)據(jù)傳輸：單數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)只能沿一個方向傳輸，如BP機、TV、廣播數(shù)據(jù)能沿兩個方向傳輸，不能同時，如對講機數(shù)據(jù)能同時沿兩個方向傳輸，如普通電話任務擴展光纖熔接（2）在數(shù)字通信中，按數(shù)字信號代碼排列順序不同分并行傳輸和串行傳輸。串行傳輸：并行傳輸：將數(shù)據(jù)以成組的方式在兩條以上的并行信道上同時傳輸。數(shù)據(jù)碼流以串行方式順序逐位在一條信道上傳輸。串行通信是遠距離通信和無線通信的唯一選擇。同步傳輸和異步傳輸都屬于串行傳輸。任務擴展光纖熔接5.同步傳輸和異步傳輸同步傳輸幀格式有同步字、控制字和信息字三部分組成，同步傳輸幀格式如圖4-11所示。圖4-11同步傳輸幀格式一個或多個同步字符控制字符數(shù)據(jù)字符SYN1SYN2任務擴展光纖熔接異步傳輸每個字符分4部分：一位起始位（低電平）、5-8位數(shù)據(jù)位、一位可選擇的奇偶校驗位、一位、一位半或二位停止位，每個字符的起始位都起到對該字符的位同步作用，異步傳輸幀格式如圖4-12所示。圖4-12異步傳輸幀格式任務擴展光纖熔接6.電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系：EC60870-5遠動通信協(xié)議體系（101、102、103、104）。其中：IEC60870-5-101廠站與調度主站間點對點通信規(guī)約；IEC60870-5-102電量主站與站內抄表終端通信規(guī)約；IEC60870-5-103與站內繼電保護設備間通信規(guī)約；IEC60870-5-104廠站與調度主站間以網絡進行通信。IEC60870-6計算機數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系TASE.1、TASE.2IEC61850-7變電站數(shù)據(jù)通信協(xié)議體系IEC61970（EMS-API）能量管理系統(tǒng)的應用程序接口：IEC61968配網管理任務擴展光纖熔接7.CDT循環(huán)式遠動通信規(guī)約CDT規(guī)約是部頒循環(huán)式遠動規(guī)約，是我國頒布的一項遠動規(guī)約，采用同步傳輸格式?，F(xiàn)在現(xiàn)場仍有使用，逐漸被淘汰。本規(guī)約采用可變幀長度、多種幀類別循環(huán)傳送，變位遙信優(yōu)先傳送，重要遙測量更新循環(huán)時間較短，區(qū)分循環(huán)量、隨即量和插入量采用不同形式傳送信息，以滿足電網調度安全監(jiān)控系統(tǒng)對遠動信的時實性和可靠性的要求。規(guī)約報文格式實例及釋義見圖4-2和圖4-3。任務擴展光纖熔接8.問答式遠動通信規(guī)約IEC60870-5-101101規(guī)約通道可以是雙工或半雙工，信息傳輸為異步方式，所規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸基本方式為8個數(shù)據(jù)位、1個起始位和1個奇偶校驗位，采用異步傳輸格式。問答式遠動通信規(guī)約IEC60870-5-101幀格式和幀格式釋義見圖4-13，101規(guī)約報文舉例見圖4-14。圖4-14101規(guī)約報文舉例任務擴展光纖熔接圖4-13101規(guī)約幀格式和幀格式釋義（a）可變幀長幀格式固定幀長幀格式（b）規(guī)約數(shù)據(jù)發(fā)送順序任務擴展光纖熔接圖4-13101規(guī)約幀格式和幀格式釋義（c）控制域（d）鏈路用戶數(shù)據(jù)任務擴展光纖熔接9.問答式遠動通信規(guī)約IEC60870-5-104104規(guī)約把101規(guī)約的應用服務數(shù)據(jù)單元（ASDU）用網絡規(guī)約TCP/IP進行傳輸?shù)臉藴?，該標準為遠動信息的網絡傳輸提供了通信規(guī)約依據(jù)，所以，有時又把104規(guī)約叫做網絡版的101規(guī)約。任務擴展光纖熔接數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖4-15所示。（二）數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖4-15數(shù)字通信系統(tǒng)模型任務擴展光纖熔接1.信息源：產生模擬或數(shù)字信號，電網中的各種信息源，如U、I、P、f、電能脈沖量，各種指令、開關信號等，經過有關器件處理后轉換成易于計算機接口元件處理的電平或其它量。2.信源編碼：把各種信源轉換成易于數(shù)字傳輸?shù)钠骷?，如A/D轉換等。將數(shù)字信號進行編碼，輸出一串離散的數(shù)字信息。任務擴展光纖熔接3.信道編碼：又叫差錯控制編碼，分檢錯碼和糾錯碼。因信源編碼器產生的信息序列不具有抗干擾能力，所以通過信道編碼是為了提高信息序列的抗干擾能力，在數(shù)字信息碼元后添加一些冗余碼元，提高了數(shù)字信號傳輸?shù)目煽啃浴?.調制：基帶數(shù)字信號傳輸距離較近，在長距離傳輸時，往往因電平干擾和衰減而發(fā)生失真。為了增加傳輸距離，將基帶信號進行調制傳送，可減弱干擾信號。載波是承載通信信息的波，一般用正弦波，將信道編碼中的0或1調制載波，生成適合在信道中傳輸正弦波，又叫已調信號，調制的方法分為調幅、調頻和調相。任務擴展光纖熔接5.解調是調制的逆過程，用以恢復基帶信號，把從信道接收到的信號還原成數(shù)字序列。6.基帶傳輸和頻帶傳輸基帶：沒調制的原始信號所占的頻帶?；鶐鬏敚夯鶐盘柌唤涍^調制，直接在信道上傳輸。頻帶傳輸：由于基帶信號有豐富的低頻成分，很多信道不能有效的傳輸它們，這樣，

需要用基帶信號控制載波，調制成頻帶信號，在信道上傳輸。帶寬：信道能傳送信號的頻率寬度，即最高最低頻率之差。信道容量：信道容量是信道中無差錯地傳輸信息的最大速率。任務擴展光纖熔接7.信道8.信道譯碼和信源譯碼分別是信道編碼和信源編碼的逆過程。9.受信者信道是信號遠距離傳輸?shù)妮d體，如專用電纜、架空線、光纖電纜、微波空間等。受信者是信息的接收地或接收人員能觀察的設備，如電網調度自動化系統(tǒng)中的模擬屏、顯示器CRT等。任務擴展光纖熔接1.網線基本概念（三）網線的制作雙絞線是由兩根彼此絕緣的銅線按照規(guī)則絞合在一起，一般采用銅制，可以傳輸數(shù)字和模擬信號。每個長度單位內的絞合數(shù)決定了電纜的質量，絞合數(shù)越多，質量越好。目前LAN使用的雙絞線的速率在100Mbps到1Gbps之間。標準規(guī)定計算機網絡用的雙絞線（UTP），每根長度不宜超過100米。雙絞線的分類：屏蔽雙絞線（STP，Shieldedtwisted-pair）和非屏蔽雙絞線（UTP,unshieldedtwisted-pair），屏蔽雙絞線以鋁箔屏蔽，以減少干擾和串音，質量好但更笨重更昂貴。任務擴展光纖熔接網線制作方法有兩種國際標準：EIA/TIA568A和EIA/TIA568B。網線的制作方法有直通線和交叉線兩種，直通線用于計算機連交換機或路由器，交叉線用于計算機連計算機，交換機連交換機。根據(jù)教學時間安排，可以練習制作一根直通線、一根交叉線，做好后，用測線儀測試通過，還可以用于設備間通信測試。任務擴展光纖熔接直通線纜的水晶頭兩端都遵循568A或568B標準，雙絞線的每組線在兩端是一一對應的，顏色相同的在兩端水晶頭的相應槽中保持一致。交叉線纜的水晶頭一端遵循568A，而另一端則采用568B標準，即A水晶頭的1、2對應B水晶頭的3、6，而A水晶頭的3、6對應B水晶頭的1、2。568A和568B網線排列順序如圖4-16所示，直通線和交叉線的接線方法如圖4-17所示。任務擴展光纖熔接圖4-16568A和568B網線排列順序任務擴展光纖熔接圖4-17直通線和交叉線的接線方法（a）直通網線接線方法（b）交叉網線接線方法任務擴展光纖熔接2.網線制作網線制作過程示意圖，如圖4-18所示。圖4-18網線制作過程示意圖光纖熔接網線兩端水晶頭插入測試儀的兩個接口，打開測試儀電源開關，觀察測試儀兩組指示燈。若測試的8個指示燈依次為綠色閃過，證明了網線制作成功，可以順利的完成數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。網