《電子技術應用》
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光纖在智能變電站的應用

2016-10-19
來源:ZLG致遠電子

  大腦支配我們身體的所有神經(jīng)元,同時智能變電站也可謂智能化支配,但是是靠什么來傳輸信號呢?

  當幾十M的各種視頻音頻信號走進千家萬戶的時候,不知道你有沒有想過,那條藏在你書桌角落,連接路由的線究竟是什么?

  你的答案可能是,‘光纖啊’;

  bingo,運營商們總是會打出廣告說‘百兆光纖寬帶進小區(qū)’,然而我們是否真的了解光纖是什么?是不是只有寬帶才用到光纖?

  光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維,可作為光傳導工具。傳輸原理是‘光的全反射’。高中的物理就是這樣教我們的;光纖裸纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),最外是加強用的樹脂涂層。

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  圖1

  1966年,高琨博士在PIEE 雜志上發(fā)表論文《光頻率的介質纖維表面波導》,從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現(xiàn)光通信的可能性;2012年,中國的光纖產(chǎn)能已達到1億2千萬芯公里;而光纖通信的應用也成為了通信新的發(fā)展趨勢。尤其是在電力行業(yè)的發(fā)展上,光纖制通信線纜無疑是一個更加節(jié)能且安全的選擇。

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  圖2

  為什么光纖更加節(jié)能安全?

  與傳統(tǒng)電纜相比,1、光纜的通頻帶很寬.理論可達30億兆赫茲;2、無中繼段長.幾十到100多公里,銅線只有幾百米;3、光纖不受電磁場和電磁輻射的影響;4、重量輕,體積小。例如:通2萬1千話路的900對雙絞線,其直徑為3英寸,重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜,直徑為0.5英寸,重量450P/KM;5、光纖通訊不帶電,使用安全可用于易燃,易暴場所;6、使用環(huán)境溫度范圍寬,化學腐蝕,使用壽命長。

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  圖3

  隨著全球范圍內(nèi)智能電網(wǎng)國家戰(zhàn)略的推進,作為智能電網(wǎng)重要物理基礎的智能變電站建設也越來越重要,目前光纖通信就已經(jīng)廣泛應用在智能化變電站。智能變電站主要包括智能高壓設備和變電站統(tǒng)一信息平臺兩部分,而智能變壓器與控制系統(tǒng)依靠通信光纖相連,可及時掌握變壓器狀態(tài)參數(shù)和運行數(shù)據(jù)。

  當然,目前光纖傳輸也是會產(chǎn)生衰減的情況,具體產(chǎn)生的原因就比較多,比如:本征(是光纖的固有損耗,包括:瑞利散射,固有吸收等)、彎曲、擠壓、有雜質、光纖材料不均勻、對接不同軸等。

  當光信號衰減到一定程度后,會發(fā)生誤碼率上升,速度降低,當光信號衰減到無法接收時,通訊就會中斷。所以在使用光纖通信時也要盡量避免出現(xiàn)以上狀況。

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  圖4

  作為智能化變電站的‘神經(jīng)系統(tǒng)’,智能變壓器與控制系統(tǒng)之間唯一的通信橋梁,光纖的通信情況對整個變電站有著不可忽視的作用。那么我們用什么去判斷光纖的通信情況——光功率。

  一般來說,影響光纖網(wǎng)絡工作的就是接受光功率,也就是接收到的光信號的強度;當接收光功率大于-25dBm時,不會影響網(wǎng)絡的正常使用和穩(wěn)定;當光功率異常時,通信誤碼率會增加,會產(chǎn)生掉線現(xiàn)象。

  現(xiàn)在對于光功率的測量,較為基礎的儀器是功率計,類似于電參數(shù)測量的萬用表;但是基于智能化變電站使用來看,能將光功率、GOOSE發(fā)送接收等功能集于一體的儀器更加符合測量行業(yè)的趨勢。


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