OPPC技術(shù)及OPPC光纖測溫技術(shù)初探

趙波　鞏銳　李明

【摘要】 OPPC（Optical Phase Conductor簡稱OPPC），光纖復(fù)合相線，是電力通信系統(tǒng)的一種新型特種光纜，是在相線結(jié)構(gòu)中將光纖單元復(fù)合在導(dǎo)線中的光纜，可以充分利用電力系統(tǒng)自身的線路資源使之具有傳輸電能及通信的雙重功能。OPPC光纖測溫技術(shù)是基于OPPC光纜的特性，利用拉曼反射原理和光纖材質(zhì)的光敏性對溫度的變化進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，充分掌握線路的運(yùn)行狀態(tài)，并通過溫度的變化有效干預(yù)線路電流變化；同時，OPPC光纖測溫技術(shù)的應(yīng)用，也對冬季在線融冰、融雪創(chuàng)造條件。

【關(guān)鍵詞】 OPPC 測溫 導(dǎo)線 拉曼反射 光敏性

一、OPPC技術(shù)特點(diǎn)

OPPC（Opticalphase Conductor，簡稱OPPC）是電力通信系統(tǒng)的一種新型特種光纜，是在傳統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中將光纖單元復(fù)合在導(dǎo)線中的光纜，是充分利用電力系統(tǒng)自身的線路資源，特別是電力配網(wǎng)系統(tǒng)，避免在頻率資源、路由協(xié)調(diào)、電磁兼容等方面與外界的矛盾，使其具有傳輸電能及通信的雙重功能。

OPPC導(dǎo)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，在傳統(tǒng)相線中添加光纖單元，突破光纖復(fù)合底線的種種局限，降低了線路成本，同時也大大減少了建設(shè)過程中的工作量，并且能夠在不具備OPGW光纜安裝條件的低電壓等級線路中提供可靠地光纖通信通道。

我國35千伏及以下線路一般都采用三相電力系統(tǒng)傳輸，大多都沒有架空地線，系統(tǒng)的通信采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行。如果用OPPC替代三相電力線路中的一相，形成由兩根導(dǎo)線和一根OPPC組合而成的電力傳輸系統(tǒng)，則不需另架設(shè)其它通信線路就可以解決電網(wǎng)的自動化、調(diào)度、通信等問題，并可大大提高傳輸?shù)馁|(zhì)量和數(shù)量。

二、OPPC光纜的優(yōu)勢

當(dāng)今世界OPPC通信被譽(yù)為技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、節(jié)能效果顯著等多種優(yōu)勢的新型通信方式。國內(nèi)外的實(shí)踐證明架設(shè)應(yīng)用OPPC還有諸多優(yōu)勢：由于OPPC采用特殊導(dǎo)體材料制造，能承受短路電流、雷擊電流（包括潛供電流）比OPGW大；同時相線光纖OPPC安裝時不一定在桿塔最上方，所以不易遭雷擊，避免了像OPGW由落雷引起的斷芯斷股事故； 若在220千伏線路上架設(shè)ADSS要考慮地面距離，造成 ADSS對地安全距離不夠和掛點(diǎn)距離偏高；10千伏、35千伏線路沒有架空地線，導(dǎo)線本身對地面距離按常規(guī)設(shè)計(jì)已選定，沒有OPGW及ADSS空間，所以只有選擇OPPC為最合適；在電網(wǎng)中，尤其是66kV以下的配電線路，有些是可不架設(shè)地線的，因此不可能安裝OPGW。

在所有的電網(wǎng)中，唯有相線是必不可少的，為了滿足電力監(jiān)控或光纖聯(lián)網(wǎng)的要求，與OPGW技術(shù)比較接近，在傳統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中以合適的方法加入光纖單元，就成為光纖復(fù)合相線，圖1為OPPC結(jié)構(gòu)圖。

三、OPPC光纖測溫技術(shù)

3.1 測溫原理

OPPC光纖測溫技術(shù)是基于OPPC光纜的特性，利用拉曼反射原理和光纖材質(zhì)的光敏性對溫度的變化進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，充分掌握線路的運(yùn)行狀態(tài)，并通過溫度的變化有效干預(yù)線路電流變化；同時，OPPC測溫技術(shù)的應(yīng)用，也對冬季在線融冰、融雪創(chuàng)造條件。

（1）拉曼反射測溫原理。向被測試光纖發(fā)射光脈沖，脈沖通過光纖時一部分光會偏離傳播方向并向空間散射，利用散射光回波延時測定測試點(diǎn)的位置；由于散射回波的強(qiáng)度受溫度變化影響，可根據(jù)反射回來的光的強(qiáng)度計(jì)算出測試點(diǎn)的溫度。利用以上原理，可計(jì)算出線路測試點(diǎn)的溫度及位置。（2）光柵測溫原理。通過特殊的加工方式，使光纖內(nèi)部形成相位光柵，局部形成一個窄帶反射面，對特定波長的光進(jìn)行反射，當(dāng)光纖溫度發(fā)生變化時，光柵的周期會隨著光纖的物理特性變化而變化，反射波波長也隨之改變，通過對反射波長變化程度的測量，便可測量出光柵所在位置光纖溫度的變化；通過對反射光延時的測量，可確定光柵的位置；利用以上原理可測量出測試點(diǎn)的位置及溫度變化情況。

3.2 優(yōu)劣對比

拉曼反射測溫技術(shù)是利用光纖本身的散射感應(yīng)溫度變化，測試時要求光靈敏度較高，因?yàn)榉瓷涔獗旧韽?qiáng)度較弱，由于散射光的靈敏度的局限，要求設(shè)備具備較高的接受靈敏度，對測量距離也有一定影響；拉曼反射測溫方式的優(yōu)點(diǎn)是對測溫點(diǎn)數(shù)量沒有限制，可實(shí)現(xiàn)線路連續(xù)測溫。

光柵測溫技術(shù)是利用特質(zhì)光纖的反射光感應(yīng)溫度變化，優(yōu)勢在于其反射光較強(qiáng)，測試距離更遠(yuǎn)，對設(shè)備接受靈敏度要求不高，但特質(zhì)光纖的測溫方式也大大限制了測試點(diǎn)的數(shù)量。

四、OPPC測溫技術(shù)的特點(diǎn)

OPPC測溫技術(shù)是利用OPPC光纖復(fù)合相線的優(yōu)勢，基于光纖測溫原理，對輸電線路相線進(jìn)行實(shí)時測溫，能夠保證較高的測試精度，光纖的無源特性也使得光纖在滿足測溫和通信需求的同時不影響現(xiàn)有線路的正常運(yùn)行和檢修維護(hù)作業(yè)。

利用OPPC測溫技術(shù)，降低了線路建設(shè)成本和測溫成本，OPPC建設(shè)過程中不必再進(jìn)行OPGW光纜的架設(shè)，降低了線路成本和工程量，并且能夠?yàn)闇y溫系統(tǒng)提供測溫通道，取代傳統(tǒng)的測溫方式，大大降低了測溫成本，為線路的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供實(shí)時的數(shù)據(jù)資料。

OPPC測溫技術(shù)應(yīng)用簡便，不需在線路或桿塔上安裝特殊的測溫裝置，不需單獨(dú)建設(shè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集通道，結(jié)合OPPC光纜的特點(diǎn)，融入光纖測試技術(shù)原理，既降低了線路建設(shè)成本，又達(dá)到了線路溫度實(shí)時監(jiān)控的目的。

五、OPPC技術(shù)及OPPC測溫技術(shù)應(yīng)用前景

OPPC新技術(shù)解決了目前電力ADSS 和OPGW 光纜遭遇電腐蝕、無法滿足交叉跨越距離要求、遭雷擊、被偷盜、線損等諸多的弊端，而且更重要的是給建設(shè)配網(wǎng)自動化等調(diào)度業(yè)務(wù)提供了線路光纖通道。利用電力系統(tǒng)輸電線路路徑資源架設(shè)OPPC光纜的方式很好地滿足了各種需求。

OPPC可以克服OPGW 和ADSS 的所有不足，應(yīng)用前景廣闊。OPPC因?yàn)楣饫w復(fù)合在相線內(nèi)，沒有地線上落雷引發(fā)的OPGW 斷股、斷纖的嚴(yán)重事故。ADSS 光纜的架設(shè)給原有線路增加了重量、拉力，附加了額外線路負(fù)荷，給線路帶來了潛在的隱患。與ADSS 相比，OPPC沒有給原有線路附加額外線路負(fù)荷帶來的隱患。因OPPC與接頭盒上均有高電壓，有絕對的防盜優(yōu)勢。

OPPC測溫技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)線在線實(shí)時溫度的監(jiān)測，不僅能對融冰提供數(shù)據(jù)參考，而且可確保導(dǎo)線在規(guī)定的溫度內(nèi)運(yùn)行，使導(dǎo)線在安全的前提下，充分發(fā)揮導(dǎo)線輸電能力。通過掌握導(dǎo)線的運(yùn)行溫度，還能降低電網(wǎng)線損，防止電網(wǎng)過載，降低電網(wǎng)運(yùn)行成本。

OPPC同時具備線路測溫與通信的雙重優(yōu)勢，在電力傳輸系統(tǒng)上的應(yīng)用，具有OPGW、ADSS不可替代的特性；OPPC測溫技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了相線溫度的實(shí)時監(jiān)控，解決了普通測溫技術(shù)難度大、成本高的難題，在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)中，提供了不可替代的全新理念。