电力特种光缆的运行管理和维护.doc

电力特种光缆的运行管理和维护第28卷第174期电力系统通信?142007年4月10日telecommunicationsforelectricpowersystemvo1.28no.174apr.10,2007电力特种光缆的运行管理和维护谢书鸿,吴斌(中天日立光缆有限公司,上海200025)摘要:电力特种光缆是现代电力通信系统的重要组成部分,其承载着电力通信,继电保护,电力自动化,电力调度和线路输电等直接关系到电网安全生产运行的信息.目前,我国电力特种光缆应用取得了长足进步,但电力行业相应的运行管理和维护规程都一直未修订.文章探讨了电力特种光缆的运行管理组织和模式,明确了通信人员,继电保护人员和线路人员光缆管理维护的界面,还提出了电力特种光缆的运行维护组织,职责,基本要求,并重点分析日常运行维护和缺陷运行维护的具体内容,对电力特种光缆的安全运行具有重要的意义.关键词:电力特种光缆;运行管理;运行维护中图分类号:tn913.33文献标识码:b文章编号:10057641(2007)040014050引言随着电力技术与通信技术的发展和融合,电力通信专网得到了迅速的发展.作为电网安全稳定运行三大支柱之一的电力通信系统,对于电力工业的生产运行起着至关重要的作用.电力通信系统承载着电力通信,电网调度,安全自动控制,线路保护等直接关系到电网安全生产运行的信息.电力通信网络必须具备很高的可靠性,很强的实时性和较强的耐冲击性,因此,全力保障电力通信网的安全稳定运行是电力通信追求的目标.目前,随输电线路同时架设的电力特种光缆,从几km到上千km,沿线地形,地貌,环境,气象条件比较复杂,必须促进电力特种光缆的运行管理,运行维护的规范化和标准化.但目前电力行业尚未制定详细可行的电力特种光缆统一运行管理和维护规程,本文试图对此做些探讨.1电力特种光缆的运行管理1.1运行管理组织我国电力通信网络从运行管理层面上基本形成了五级通信网络,具体如下:(1)一级通信网络:承载国家电网公司至各区域电网公司以及区域电网公司之间通信业务;收稿日期:20061203(2)二级通信网络:承载区域电网公司至各省电力公司以及省电力公司之间通信业务;(3)三级通信网络:承载省电力公司至所属省辖市供电公司,省调直调的发电厂,变电站的通信业务;(4)四级通信网络:承载市供电公司至辖区内县供电公司,所辖变电站及县供电公司之间的通信业务;(5)五级通信网络:承载县供电公司至各乡镇供电所,变电站的通信业务.因此,也就从运行管理组织上划分为国家电网,区域电网,省级电网,市级电网及县级电网五级层面通信管理部门,对各级电力特种光缆网络进行运行管理,维护和异常事故处理.1.2运行管理模式由电力特种光缆传输方式形成的电力通信网依存于电网中,必须采用特殊的运行管理措施保障电网,通信通道安全可靠运行.就通信网络本身而言,目前电力通信的实际运行管理模式主要分为电力通信站管理和电力通信线路管理.电力通信站管理是电力通信成熟的管理单元,对电力特种光缆的运行管理关键是电力通信线路管理.电力特种光缆是架设在电力线路上,光纤传输通信信号的同时,还会传输继电保护和控制信号,因此,电力特种光缆的运行管理主要涉及到电力通信,继电保护,电力自动化,电力调度和线路输电5个相关专业.?安全生产?谢书鸿,等电力特种光缆的运行管理和维护?15-对线路输电专业来说,其主要保证电力特种光缆的机械,电气特性的安全可靠.opgw光缆本身就是输电系统的架空地线,而加挂于杆塔上的adss光缆则要监控对输电系统(如输电线,杆塔等)的影响.因此,电力特种光缆的线路运行管理可以完全依靠非常完善,成熟的输电线路部门的运行管理模式.而电力通信,继电保护,电力自动化,电力调度4个专业主要在线路两端,利用光缆内光纤通道作为通信手段.要保证信号的传输运行,需监控线路光纤传输衰减,线路光纤接头衰减,终端活接头衰减和线路色散等指标.这些光通信指标都可由通信专业监控,而通信专业的运行管理部门和模式也非常完善和成熟.因此,电力特种光缆应由输电线路部门(专业)和通信部门(专业)以及继电保护部门(专业)共同运行管理.但由于电力特种光缆的特殊性,仍然给相关专业的运行管理和维护带来跨专业的技术障碍.必须在电力光缆线路运行管理中明确通信人员和线路人员光缆管理维护的界面,同时,也必须明确通信人员和继电保护人员光缆管理维护的界面,明确各专业部门职责,使电力通信网的各个环节做到无缝管理,不产生管理上的脱节.对opgw电力通信网络来说,opgw光缆在厂站构架处通过构架终端接线盒与无金属引入光缆连接后进入机房,因此,把opgw光缆构架终端接线盒作为运行管理和维护的分界点;对adss电力通信网络来说,由于adss属于无金属光缆,一般直接从站构架引入到站内电缆沟进入室内终端接头盒,因此,把变电站或通信站室内机房终端接头盒作为运行管理和维护的分界点.(1)分界点向线路侧的opgw/adss光缆由输电线路部门(专业)负责运行管理和维护,一般是委托送变电工程公司或线路工区进行管理维护;(2)分界点向站端侧的引入光缆,室内机房终端接头盒,尾纤(活动连接器)及光配线架(含适配器),线路中的所有室外光缆接头盒以及整个光缆中的光纤通道,均由通信部门(专业)或继电保护部门(专业)负责运行管理和维护.保护通道是指利用通信传输电路或共用光缆的光纤传送继电保护,安全自动装置的通信电路.随着远方保护和光纤保护的广泛应用,保护通道的管理对电网安全稳定运行的重要性越来越突出,还必须明确通信人员和继电保护人员光缆管理维护的界面.当电力特种光缆到达构架(或机房)终端盒后,有的地方采用保护和通信不同引入光缆进入,有的地方采用同一引入光缆但保护和通信由不同尾纤跳线分支,以利于保护,通信的管理和维护.因此,从哪里进行光纤保护和通信的分界设计,也就明确了通信人员和继电保护人员光缆管理维护的界面.2电力特种光缆的运行维护2.1运行维护组织及职责既然电力特种光缆由输电线路部门(专业),通信部门(专业)以及继电保护部门(专业)共同运行管理,那么电力特种光缆的运行维护组织也由这2个部门设置,按电力特种光缆通信网络分界点进行运行维护.光缆线路维护队主要职责:执行上级命令和指示完成管区内各项电力传输线路,通信传输线路保障任务;制定电力特种光缆线路具体维护作业计划;线路设备日常巡查,巡护和维护管理;光缆线路缺陷抢修等.光缆通信维护队主要职责:光缆线路光纤测试维护,障碍测试;负责机线设备的集中维修;各类仪器,仪表的维修,检验;区内新建站,机线设备的管理和录入.2.2运行维护的基本要求(1)技术资料电力光缆的技术资料是管理和指导其运行维护的主要依据.各级,各类维护队应具备管区内全部光缆线路和设备的技术资料,主要包括以下几方面:1)光缆线路资料:光缆路由图,杆塔明细表,断面图,光缆配盘和金具配置明细表,光缆路由及设备变更记录;2)光缆等设备资料:光缆技术协议(光缆型号规格,技术参数,光缆配盘和金具配置明细表,金具组装图等),厂检和开盘测试资料,光缆和设备使用说明书;3)竣工资料:工程设计资料,竣工资料及验收文件,工程遗留问题处理意见,光缆配盘表及接头位置,光缆线路传输测试资料(各光纤通道的衰减,接头衰减,总衰减及2个方向的后向散射曲线?16?电力系饶通信图及事件表),光纤配纤图等;4)其他资料:光缆线路巡线报告单,工作记录,维护日志,光缆线路故障登记,分析,处理资料,专用仪器仪表,工具登记卡,备品备件清单等.(2)仪器,仪表及工具配置各级,各类维护队应配置必要的仪器仪表及工具,以配置便携,轻巧的工程仪器仪表工具为主,但其测试精度较低.主要的光缆线路维护器材包括光源和光功率机,光时域反射仪(otdr)或光纤故障识别仪,光纤熔接机,标准测试光纤,光电话,步话机,专用工具和常规工具,工程车,汽油发电机等.(3)备品备件为了日常维护和出现缺陷时进行更换维护,必须配备必要的运行备品备件.opgw/adss光缆出现运行缺陷时,一般要求用相同型号规格光缆(尤其要求相同光纤)更换一个耐张段长度.因此,应考虑在重要的工程中对每一型号规格opgw/adss光缆做最大耐张段长度的备盘及相应的金具附件.2.3运行维护的基本标准电力特种光缆运行维护的基本标准可以参照电力光纤通信工程验收规范(送审稿)执行,光缆线路部分可以按照输电线路验收的有关规定执行,光缆线路中直接影响通信质量的光通信部分按以下标准:1)光纤中继段衰减应不大于工程设计值5db;2)中继段光后向散射曲线与竣工资料相比.光衰减变化量不超过0.1db/km;3)单向单点熔接损耗值应小于0.05db.3电力特种光缆的日常运行维护对电力特种光缆系统进行日常运行维护.最重要的是进行光缆线路巡查和系统光纤测试.在日常运行维护中,发现的问题应及时检修,如防震锤(鞭)脱落,接头盒松动,余缆松弛等.3.1光缆线路巡查安装投运后的电力特种光缆线路应定期巡视检查(110500kv线路.一般每月至少要巡线1次).如有特殊情况和气候发生时应增加巡线,可由输电线路部门(专业)与电力线路巡查同时进行.线路巡查内容包括:1)光缆弧垂有无变化,与其他电力设施间距有无变化;2)光缆表面有无异物,有无吊挂现象:3)opgw光缆是否有单丝断股:4)对于adss光缆,应重点检查监控电腐蚀问题,检查线夹出口是否受损;5)金具有无变形,滑移现象,引下线夹,紧固螺栓,销钉是否齐备;6)余缆,余缆架,接续盒是否牢固,是否受损,被盗等;7)检查防振锤,防振鞭,防舞鞭等是否有滑移,脱落现象.3.2定期系统光纤测试通信维护部门应定期采用otdr测试线路光衰减(一般测试备用纤).建议在线路竣工后的1年内平均每3个月测1次,以后每6个月测试1次,特殊情况可以缩短周期.主要对中继段光纤通道进行正反向otdr信号曲线检查,对比竣工时的数据或曲线进行及时分析处理.3.3特殊区域线路运行维护电力特种光缆线路的特殊区域一般指大跨越,覆冰区,舞动区,多雷区,易受外力破坏区,污秽区,大风区,滑坡沉陷区等,这些地区可能对光缆的机械,电气和传输特性有影响,也可能会污染,腐蚀光缆的护套或金属绞线,还可能破坏光缆线路和杆塔等,应结合电力系统运行维护要求设立专责班组对光缆加强运行维护.4电力特种光缆的缺陷运行维护电力特种光缆出现本体质量缺陷或故障就必须进行缺陷维护.首先判断是光缆线路故障还是光通信故障,若是通信故障还要测试确定光纤故障距离和判断分析故障点,然后对缺陷或故障光缆进行临时维护或紧急抢修.4.1opgw/adss光通信故障维护方案对于opgw/adss光缆来说,出现光通信故障点主要有机房中和线路上2种情况.(1)机房中出现光通信故障1)尾纤插头沾了灰尘,影响了光信号的传输,用酒精棉球擦拭尾纤头即可清除.2)非金属导引光缆或尾纤被老鼠咬断,造成光信号中断,更换相应的导引光缆或尾纤.3)光端机出现故障或发射的光功率与线路不匹配,检修光端机或重新匹配光发射功率.(2)线路上出现光通信故障1)光缆接头盒中光纤熔接点出现故障:光纤?安全生产?谢书鸿,等电力特种光缆的运行管理和维护?17?接头受振动断裂,光纤接头未牢靠固定,光纤长期置于接头盒内发生脆断.在保证光缆可靠接地和安全情况下,对接头盒内光纤重新熔接.2)线路光纤衰减明显增大:光纤本身质量缺陷,纤,膏性能不相容,施工敷设时光缆受伤或使光纤长期受力等而使光纤衰减增加.应精确定位故障点并释放存在的应力或更换光缆.3)线路光纤断纤:偶尔的,找不出原因的1芯断纤也许是光纤低筛选强度概率问题.如有2芯及以上的光纤在同一位置断纤,或者因设计制造时光纤余长不够,或者因光单元回缩,或者是施工不当引起.此类光通信故障只能通过更换光缆恢复良好状态.4)当电力特种光缆出现光通信故障后,有条件的应及时实现系统倒换或自动切换,如有迂回线路但尚未建成自愈环网或sdh未建立网管系统时,则需人工倒换或调度电路.4.2opgw光缆线路故障维护方案opgw光缆线路故障主要是断股.如断1股,可能是材质问题或生产时金属线材接头引起;可能是外层单丝直径太细,线材强度低,耐侧压和磨损性能较差;可能是施工不当引起.如在相同位置断几股,可能是雷击导致,也有可能是施工中在滑轮中滑槽或其他原因(常常伴随光单元变形,断纤发生).opgw断股后在什么条件下可以进行修补,修补是临时使用还是永久使用,在目前是一个讨论中的热点问题,并没有统一的定论.由于目前opgw尚无运行和维护规程,采用什么样的判定条件需要探讨.笔者认为,如果同时满足下列条件可允许做永久性修补:1)opgw断股后计算未断股线的残余抗拉强度不小于75%rts;2)铝合金断股损伤截面小于铝合金股总面积的25%,铝包钢断股损伤截面小于铝包钢股总面积的17%时;3)用合适的方法(如用botdr)证明光纤无应变,光信号传输未受任何损伤.如果以上3个条件不能同时满足,则只能采取必要的,暂时的维护方法使opgw能够继续使用,以避免故障的进一步扩大或产生严重后果.采用预绞丝修补条修复opgw断股是非常简便快速的方法,既可在不停电情况下修复,也可在停电情况下修复.采用预绞丝修补条,相当于在opgw的外层再绞合了一层线,在其四周施加了均匀的环箍压力,不会对内部光纤和钢管产生局部应力,因此,非常适合opgw断股强度修复.4.3adss光缆线路故障维护方案adss最常见的是外护套受电腐蚀造成的各种故障,直至断纤,断缆,电腐蚀有多种模式导致adss外护套破坏,目前对其研究和防护措施已经较为深入.除了光缆质量问题(包括原材料和加工),不合理的结构设计和挂点设计,施工不当等因素以外,更主要是螺旋减振器的材质和安装位置造成电腐蚀的发生.在高压环境中,外护套一旦被击穿,形成电树枝,螺旋减振器将会形成一个电的导体.电流流过时产生极高的热量,该热量将导致光缆护套熔化,变形.同时在靠近金具的尾端,由于与金具(相当于电极)距离太近,形成电弧放电,烧坏光缆.目前可采用耐电腐蚀螺旋减振器或防晕环,提高金具末端的起晕电压;改进防振金具安装方式,增加螺旋减振器与金具末端的距离;在易发生或已发生电腐蚀adss光缆部位,缠绕特种耐电腐蚀修补胶带或涂覆防腐涂料.如果adss光缆发生故障后,采用抢修或更换一个耐张段内光缆和耐张,悬垂金具以及螺旋减振器.其他附件如无损伤,原则上可重复利用.4.4吊挂异物清除方案在处理opgw/adss光缆上的异物时,由于内部有光纤,再加上opgw外层是铝合金线或铝包钢线(adss强度较小),用架空线滑轮处理异物的时候给维护人员带来不少的麻烦.光缆运行弯曲半径不小于光缆外径的20倍,施工过程中(非静止状态)不小于光缆外径的30倍,用传统的架空线滑轮在处理异物时,由于弯曲半径不足,可能会弄坏光纤.因此,要研制电力光缆专用出线滑轮,增大弯曲半径,增大对光缆的侧压接触面.5结束语目前,电力特种光缆在各个电力公司均发挥着承载电力通信,继电保护,电力自动化,电力调度和线路输电等重要信息的作用,很多电力公司都要求厂家进行电力特种光缆的运行维护交流.基于电力特种光缆的特殊性,给相关专业的运行管理和维?18?电力孽饶通僧2007,28(174)护带来跨专业的技术障碍,因此,本文对电力特种光缆的运行管理和维护做了一些探讨,希望能有益于其健康应用.我国电力通信网络从运行管理层面上基本形成了五级通信网络.电力特种光缆应由输电线路部门(专业)和通信部门(专业)以及继电保护部门(专业)共同运行管理.把构架终端接线盒作为opgw光缆运行管理和维护的分界点,把变电站或通信站室内机房终端接头盒作为adss光缆运行管理和维护的分界点.电力特种光缆的运行维护必须具备必要的技术资料,仪器仪表及工具和备品备件.对电力光缆系统进行日常运行维护,最重要的是进行光缆线路巡查和系统光纤测试.电力特种光缆的缺陷维护包括光缆线路故障和光通信故障,对各种故障模式采取不同的维护方式.参考文献:123曹惠彬.新环境下电力通信的发展j.电力系统通信,2003,24(1):14.赵梓森.光纤通信工程(修订本)m.北京:人民邮电出版社.1995.张宇东,谢书鸿,李海全.预绞丝修复opgw断股方法的研究j.电力系统通信,2005,26(1):2124.谢书鸿(1970一),男,四川广安人,高级工程师,从事电力架空输电线和电力特种光缆的技术开发和应用研究工作.吴斌(1973一),男,江苏南通人,工程师,从事opgw光缆的技术设计,施工技术服务等工作.operationmanagementandmaintenanceofelectricopticalfibercablex1eshuhong.ubin(zhongtianhitachiopticfibercableco.,ltd.,shanghai200025,china)abstract:electricopticalfibercable(opgw/adss)isanimportantpartofmodemelectricpowertelecommunicationsystemsinceitcarriestheinformationoftelecommunication,relayprotection,automation,dispatchingaswellaspowertransmission,whichrelatedirectlytothesafeoperationofpowergrid.inrecentyears,theelectricopticalfibercablehasbeenwidelyused.butthereisnounifiedregulationforoperationandmaintenancemanagementofthesecableshasnotbeenrevisedyetinpowersector.thispaperdiscussesthemanagementorganizationandoperationmode,definestheresponsibilitiesforopticalcablemaintenanceamongpersonneloftelec0mmunicati0n.relayprotectionandelectricpowertransmission.itputsforwardthemaintenanceorganizationalstructures,resdonsibilitiesandbasicrequirements.italsomakesananalysisondailyandmalfunctionmaintenance.keywords:ele