光缆优化组合专题报告

专题报告第04册 光缆优化整合 

摘要

智能电网是当今世界电力系统发展变革的新方向，是21世纪电力系统的最大科技创新和发展趋势。其核心内容之一是智能变电站，而智能变电站的关键技术之一是网络信息技术。根据IEC61850标准将变电站划分为三层网络管理体系，通过100Mb/s的快速以太网通信网络，以具有高速传播的光纤网络化通信替代原有的控制电缆“硬接线”，这意味着光缆将在智能变电站中得到大规模的应用。但光缆、尾缆如何选择，选用何种光纤接口，光纤配线架如何选择配置，如何减少光缆长度，以及优化光缆沟等均成为智能变电站建设中所的问题。 本文主要针对智能变电站二次系统光缆优化整合方案，包括光缆的选型，就地智能控制柜的配置，光缆的敷设原则，光配模块的设置，专题论证“即插即用”技术的实施方案。 

目录 

1光缆的选型 ............................................. 1

1.1光缆种类的选择 .................................... 1 1.2多模光纤种类比较 .................................. 1 2就地智能控制柜的配置 ................................... 2

2.1智能终端 .......................................... 2 2.2合并单元 .......................................... 2 2.3光纤配线架 ........................................ 3 3光纤的敷设原则 ......................................... 3

3.1.变电站光缆施工 .................................... 3

3.1.1变电站光缆施工的工艺流程。 ................... 3 3.1.2变电站光缆施工准备。 ......................... 3 3.1．3变电站光缆的敷设。 .......................... 4

4光配模块的设置 ......................................... 4 5“即插即用”技术的实施方案 .............................. 7

5.1即插即用模块 ...................................... 8 5.2 MTP适配器面板 .................................... 9 5.3即插即用预端接主干光缆和延长光缆 .................. 9 5.4 MTP到LC混合型预端接主干光缆和扇出跳线 ........... 9 5.5即插即用型信道配置 ................................ 9

5.5.1模块到模块的设计 ............................ 10 5.5.2 MTP适配器面板到LC预端接光缆 ............... 10

5.5.3 MTP适配器面板到LC扇出跳线 ................. 11

6结论 .................................................. 11 

1光缆的选型

按应用场合与学科的不同，光缆的定义亦有所不同，在电力学科的定义为光纤为传输元件的缆（有时含有若干电线），一般含有加强元件及必要的护套。光缆具有通频带宽、无中继段长、不受电磁场和电磁辐射的影响、重量轻、体积小、适用环境温度范围宽、不易腐蚀、使用寿命长等优点，在社会生活各方面应用广泛。 1.1光缆种类的选择

按光在光纤中的传输模式可分为单模光纤和多模光纤。1多模光纤.芯较粗（芯径50μm或62.5μm），可传多种模式的光。由于多模光纤间色散随距离的增加会更加严重，因此多模光纤传输距离比较近，一般小于2km,且抗干扰性强、对光源的谱宽和稳定性要求较低、造价便宜；2单模光纤。中心光纤很细（芯径一般为9μm或10μm），只能传一种模式的光。单模光纤间色散很小，适用于远程通信但对光源的谱宽和稳定性要求较高，即谱宽要窄，稳定性要好，且造价较高。由于在变电站内部连接使用的光纤一般不会超过500m，多模光纤完全能满足功能的要求，因此在智能变电站光缆选择中推荐使用多模光纤。

1.2多模光纤种类比较

多模光纤的光纤芯分为50/125μm和62.5/125μm两种，由于62.5/125μm多模光纤具有较大的纤芯，可比50/125μm更好的耦合LED光源，因此早期被广泛应用。但随着千兆以太网时代的来临，62.5/125μm多模光纤由于带宽而受到了，因此具有更高带宽的50/125μm多模光纤重新得到了重视。表1为多模光纤种类比较。

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经计算，在全国最恶劣的情况下，智能变电站各网络节点最大流量将达197.316Mbit/s，全网延时将达45.35μs,同时考虑到智能变电站视频及安防监控系统多数据传输带宽要求较高，因此本文推荐智能变电站内采用50/125μm型多模光纤。 2就地智能控制柜的配置

随着电力系统的发展,对高压开关,包括GIS的可靠性和自动化的要求也日益提高,尤其是变电站自动化系统无人值守运行模式的实施,使数字化变电站的发展成为必然,而智能开关则是数字化变电站的重要组成部分。在电压等级不太高的电站,当采用各种桥形接线、监控保护系统较简单时,可将电站的监控保护装置下放到GIS的就地控制中。在就地控制柜中配置相应的数字继电器,借助多种功能的软件模块实施各种保护功能。这样将使电站的二次系统更加简化,使电站与GIS间的监控与通信联络也进一步简化。

智能控制柜由智能终端、合并单元、光配线架设备、柜内照明、加热等组成。 2.1智能终端

智能终端作为与一次设备的联系的智能组件之一，必须满足智能变电站的基本功能要求。具备智能终端的控制功能、智能终端的监测功能。 2.2合并单元

合并单元：Merging Unit，简称MU。对一次互感器传输过来的电气量进行合并和同步处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转

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发给间隔级设备使用的装置。合并单元是电子式电流、电压互感器的接口装置。 2.3光纤配线架󰀃

光纤配线架Optical Distribution Frame（ODF）用于光纤通信系统中局端主干光缆的成端和分配，可方便地实现光纤线路的连接、分配和调度。随着网络集成程度越来越高，出现了集ODF、DDF、电源分配单元于一体的光数混合配线架。 3光纤的敷设原则

随着电网建设的加速发展和电网保护系统信息化水平的提升，光纤通讯发展迅猛。近年来，智能化变电站越来越多，其站内的光纤接续工作也越来越复杂。如何在较短时间内，优质、高效地完成变电站内的光纤接续工作，需要在施工组织、技术方面不断摸索和改进。需要不断对光纤知识的学习，及光纤工作的经验积累。光纤从种类上分为单模光纤和多模光纤。光缆从型号也分为不同的种类。进行光缆工作，我们需要对工作的内容有明确的了解。在施工前，审核图纸，光缆检查及敷设，光纤接续及测试。每一步只有认真细致的去工作，才能保证光缆敷设和光纤熔接工作的顺利进行。 3.1.变电站光缆施工

3.1.1变电站光缆施工的工艺流程。 3.1.2变电站光缆施工准备。

(l)检查设计资料、原材料、施工工具和器材是否齐全 (2)组建一支高素质的施工队伍。这一点至关重要，因为光纤施工比电缆施工要求要严格得多，任何施工中的疏忽都将可能造成光纤损耗增大，甚至断芯。

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3.1．3变电站光缆的敷设。

(l)敷设光缆前，需与光缆清册校对，按照设计要求规格光缆进行敷设。

(2)光缆的敷设方法可根据敷设地段的环境条件，为保证光缆不受损伤的原则下，因地制宜采用人工方式进行敷设。人工方式敷设时需注意拐弯处与电缆沟保持一定的完全半径及夹角，防止刮伤光缆。 4光配模块的设置

数字配线架DDF（Digital Distribution Frame）：数字配线架是数字复用设备之间、数字复用设备与程控交换设备或非话业务设备之间的配线连接设备。 数字配线架又称高频配线架，在数字通信中越来越有优越性，它能使数字通信设备的数字码流的连接成为一个整体，从速率2 Mb/s～155 Mb/s信号的输入、输出都可终接在DDF架上，这为配线、调线、转接、扩容都带来很大的灵活性和方便性。

随着网络集成程度越来越高，出现了集ODF、DDF、电源分配单元于一体的光数混合配线架，适用于光纤到小区、光纤到大楼、远端模块局及无线基站的中小型配线系统。

数字配线架适用于传输码率为2-155Mb/s以下的数字终端设备或程控交换机的数字信号的配线与转接，具有电路调度、转接和测试等功能。维护使用方便，能灵活地实现电路调线和业务变更的需要，所以，该设备的适用范围广泛，是数字传输机房和程控交换机机房必不可少的传输配套设备。

ODF是专为光纤通信机房设计的光纤配线设备。具有光缆固定和保护功能、光缆终接功能、调线功能、以及光缆纤芯和尾纤保护功能。既可单独装配成光纤配线架，也可与数字配线单元、音频配线单元同装在一个机柜/架内，构成综合配线架。该设备配置灵活、安装使用

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简单、容易维护、便于管理，是光纤通信光缆网络终端，或中继点实现排纤、跳纤光缆熔接及接入必不可少的设备。如图：

12芯

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24芯

36芯

ＯＤＦ架终端方法，即原本进入光端机的尾巴光纤先进到ＯＤＦ架，然后通过一双插头的连接纤（又称跳线）将ＯＤＦ架和光端机相连接。在此终端方式中，尾巴光纤进ＯＤＦ架的这一部分由光缆专业施工人员布放，工艺规范，且路径较短，所以这一部分在以后的运行中故障通常很少。而出现问题最多的是ＯＤＦ架和光端机间的跳线部分，跳线一般由机务人员布放，如果布放环境复杂，布放中不注意规范，常常会使所布放的跳线留下隐患，故需要注意以下几点：

（1）避免跳线在走线中出现直角，特别是不应用塑料带将跳线扎成为直角，否则光纤因长期受应力影响而可能出现断裂，并引起光损耗不断增大。跳线在拐弯时应走曲线，且弯曲半径应≥40ｍｍ，布放中要保证跳线不受力、不受压，以避免跳线长期的应力疲劳。

（2）避免跳线插头和转接器（又称法兰盘）在连接中出现藕合不紧的情况，如果插头插入不好或者只插入一部分，一般会引起10～20ｄＢ的光衰耗，使跳线的插入损耗大大增加，引起光通信系统的传

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输特性劣化。特别是在中继距离较长或者光端机光发送功率低的情况下，光通信系统的不稳定性将表现得尤为明显。

（3）有些安装在农村地区用户端的光通信系统设备，因为环境较差易受鼠害的攻击，所以一方面要注意环境的治理，另一方面连接的跳线尽量由光通信系统设备的上方进入，避免跳线由地槽或地面进入设备。有些光通信系统如果用的是直接终端法，则终端盒最好挂在墙上而不要放在地槽下或地面上。维护人员如对跳线的布放不加以注意，光通信系统在使用一段时间后会出现单个或瞬间的大误码，光通信系统将变得不稳定。此时光通信系统出现故障的表现形态不一，故障的原因不易判断，故障的部位不易查找，严重时光通信系统将出现中断。故规范操作，避免不规范行为是保证光通信系统稳定的重要条件。 配线箱内采用抽屉式结构，操作时可抽出，完毕后放回。在机箱后部有光缆引入孔和固定模块，固定后经光缆盘绕架引入分配盒；光纤分配盘结构为可开启上下层结构：开启上层，将尾纤光纤连接器与下层适配器连接后沿走线架盘绕经出线孔绕至上层，即可合起上层，尾纤头与引入的光缆纤芯熔接后把熔点固定在槽位内粘住，即完成操作，将分配盘插入对应层位即可；分配盒下面为跳纤存储盘由于各功能模块可分开操作，使用灵活方便。 5“即插即用”技术的实施方案

即插即用光网络系统的最大优势就是安装快捷。因为节省时间与成本，即插即用光网络在美国极具吸引力，近年来有迹象表明该技术在全球范围内也越来越受欢迎。譬如，中国有着非常大的FTTP市场，13亿人口有着巨大的光网络市场潜力。实际上，在FTTH/B普及率最高的前20个经济体中，中国排名第16。中国有大约2.14亿人通过宽带上网，日益增长的带宽需求更需要这种即插即用光纤网络。

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在中国，就像世界其它地区一样，网络连接是在熔接与即插即用之间选择，即使熔接光纤需要耗费更多的劳力，但在中国和其它许多国家劳动力成本本来就低廉，为了尽可能减小损耗预算，将输入光纤接入分光器时更应该选择熔接方法。不过在熔接光纤到分光器时有新的问题，譬如安装分光器相当费时，技术员必须具有一定的技能，如果一个合格的熔接技术员不在岗，就需要花费更多的时间来完成熔接工作。试运行时的测试时间也会增加，因为需要熔接每一根输入光纤到测试设备。

从根本上来说，成本对世界各地的服务商来说都是一个最重要的考虑因素，上市时间是另外一个考虑因素。当客户对带宽提出更多的需求时，服务商通常会紧随其后，尽快地推出更多的带宽来满足客户的需求。就因为这样，中国的服务商和厂商形成了一些论坛来确定最合适的连接策略——熔接或即插即用连接。在2008年早期，中国工信部就推出了中国FTTH国标，倡导在全网络采用即插即用连接，包括馈线光缆。

其它国家越来越多的服务商也正在选择使用连接器。随着连接器质量与性能的提升，插入损耗已低至0.1dB。即插即用架构带来最低的网络成本，包括资本支出与运营支出。这种方法提升了灵活性、减少了部署时间，并且使FTTP网络更可靠。 5.1即插即用模块

即插即用模块的后部带有便捷的MTP连接头，前端可提供多达24芯LC连接或12芯SC连接。由工厂端接并经测试，确保高性能。即插即用模块具有截面小，耐用且重量轻的特点，其梯型凹槽的外形设计，使得可操作可管理空间得到最优化。即使在高密度布线空间中，

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也能令手指轻易碰触光纤跳线接头锁闩，从而实现快速插拔跳线，适用于标准垂直配线架。 5.2MTP适配器面板

MTP适配器板为MTP连接提供了一种操作简单的连接方法。可用于MTP到MTP预端接延长光缆及MTP到LC预端接主干光缆和扇型跳线。适用于各类光纤配线箱和垂直配线架。支持未来的40Gb/s和100Gb/s的应用。

5.3即插即用预端接主干光缆和延长光缆

把小直径的RazorCoreTM光缆与12芯MTP连接器相结合，以便快捷地与即插即用模块或适配器面板连接集成。为有效地达到客户不同配置要求，该产品适用于从12至144芯光纤，以12芯为一个单位增加量。预端接延长光缆可以使MTP连接器公头在一端，MTP母头在另一端，这样就可以延长预端接主干光缆长度。 5.4MTP到LC混合型预端接主干光缆和扇出跳线

把一端的12芯MTP连接器与另一端的双工LC连接器相连。提供了一种快速安装方法的应用，其中LC连接器能够直接安装到设备中。MTP到LC混合型预端接主干光缆，通常用于机柜与机柜的连接。MTP到LC扇出跳线特别适合那些单个机柜或单个机架内部距离较短的一些配线连接。

5.5即插即用型信道配置

即插即用型光纤解决方案，使数据中心部署具有高度的灵活性。用模块、MTP预端接光缆、扇出跳线、适配器面板和延长预接端光缆，配合西蒙光纤配线箱和跳线，可以构成不同的配置，几乎可以适用于任何基础设施设计。下面的图表中仅列举出一些信道设计选择。

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5.55.1模块到到模块的设设计  这种模块块到模块块的设计体体现了快速速配置和即即插即用系系统安装的的高效效率和灵活活性，能能对带LC和SC连接接器的设备备进行快速速连接配置。 5.55.2 MTP适配器面板适板到LC预端接光缆预缆  当即插即用模块块不能被安安装在靠近近设备的机机柜里时，LC预端端接光缆缆可以把一一个机柜柜里MTP接头直接连接连接到另一一个机柜的的双工LCC设备，，不需要额额外的光光纤跳线。 10  5.55.3 MTP适配器面板适板到LC扇出跳线扇 这种配置置为同一一个机架或或机柜里需需要把MTPP预端接主主干光缆与与双工工LC设备备的直接连连接提供了了一个快速速有效的安装方案案。MTP到MTP 预端端接光缆利利用50/1125万兆激激光优化多多模光纤和适配器器板，可以以在将来来通过使用用MTP到MTP跳线很很方便升级到40Gbb/s和1000Gb/s应用用。 6结论 结见，即插即即用连接提提供高品质、快速和和极简便的的现场端接。如此可见拥有有各种光缆缆结构，可可以满足多多种光纤纤芯数以及及性能水平平的要求和和配置，，能够支持持各种应应用。为我我国智能变变电站的发发展提供便便利。 11