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智能变电站光缆使用规范


光缆使用规范
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深圳南瑞科技有限公司 二〇〇九年十一月

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文档升级说明 升级序号 1 编辑人 修订人 修订说明 修订人 2 修订说明 修订人 3 修订说明 冯亮 易小羽 侯亮 版本号.定版日期 版本

号.定版日期 线路保护的光纤盒、跳线及相关资料放置方案 版本号.定版日期 数字化工程光纤使用方案及交换机选型方案 版本号.定版日期 1.00.110702 1.00.091118 1.00.110308

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1. 背景
目前对于光缆的选型,由于技术协议往往没有对具体参数作明确的规定,导致设计人员在光缆 选型上存在随意性,具体为: ? 光缆为单模或多模存在随意性 ? 光缆接口类型存在随意性 ? 光缆的长度选择存在随意性 为对光缆选型进行规范,现制订以下原则;一方面指导设计的光缆选型;另一方面也方便采购 的订货和备料。

2. 光缆基础知识介绍
2.1. 光缆区分单模和多模。
? 单模光缆只能传一种模式的光: ? ? ? ? ? 由于其模间色散很小,传输距离有几百公里,适用于远程通讯。 一般用波长为 1310nm(纳米)或 1550nm 的激光传输信号。 一般内径为 9um,外径为 125um,因此型号叫作 9/125。 默认外皮颜色为黄色。

多模光纤可以传输多种模式的光: ? 由于其模间色散较大,就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。 因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有 2 公里。 ? ? 一般用波长为 850nm(纳米)或 1300nm 的激光传输信号 。 按内径区分分为两种:第一种为欧洲标准,内径 50um,外径 125um(50/125) ;第二 种为美国标准,内径为 62.5um,外径为 125um(60/125) 。 ? 默认外皮颜色为橙色。

2.2. 常用的光缆接口区分为 ST、LC,FC 和 SC:
? FC:圆型带螺纹 这种连接器最早是由日本 NTT 研制。FC 是 Ferrule Connector 的缩写,表明其外部加强方式是 采用金属套,紧固方式为螺丝扣。最早,FC 类型的连接器,采用的陶瓷插针的对接端面是平面 接触方式(FC)。此类连接器结构简单,操作方便,制作容易,但光纤端面对微尘较为敏感,且 容易产生菲涅尔反射,提高回波损耗性能较为困难。后来,对该类型连接器做了改进,采用对 接端面呈球面的插针(PC),而外部结构没有改变,使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度 的提高。FC 头为螺帽安装,优点是防尘,固定牢固,缺点是安装时间较后几种接头时间长。

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?

SC:卡接式方型

这是一种由日本 NTT 公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩形,所采用的插针与耦合套筒的结构 尺寸与 FC 型完全相同,其中插针的端面多采用 PC 或 APC 型研磨方式;紧固方式是采用插拔 销闩式,不需旋转。此类连接器价格低廉,插拔操作方便,介入损耗波动小,抗压强度较高, 安装密度高。SC 头优点是可直接插拔,缺点是容易掉出来。

?

ST:卡接式圆型

ST 型光纤连接器外壳呈圆形,所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与 FC 型完全相同,其中插 针的端面多采用 PC 或 APC 型研磨方式。 紧固方式为螺丝扣。 此类连接器适用于各种光纤网络, 操作简便, 且具有良好的互换性。 头插入后旋转半周有一个卡口可以固定, ST 缺点是容易折断。 ? LC:卡接式方型

LC 型连接器是著名 Bell 研究所研究开发出来的,采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制 成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通 SC、FC 等所用尺寸的一半,为 1.25mm。 LC 型光纤 活动连接器 特征:小型化,密集型端面几何参数控制插拔自锁结构,操作简便高回波损耗,低 插入损耗高可靠性与稳定性.

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LC 连接器

2.3. 光缆类型区分为以下四种:
? 室内光缆(跳线) : ? ? ? ? 带 PVC 外护套,两端带光缆接口,可直接和装置连接; 可根据应用需要选择单芯、双芯或多芯等; 外径一般为为两种规格:2.8-3.0MM 和 1.8-2.0MM; 一般应用于同屏内装置与装置间的连接;也可用于同小室内屏与屏之间的连接(数字 化变电站中的光缆连接) ,注意对于跨屏连接,建议室内光缆需放置在 PVC 槽或钢槽 中,以起到保护作用。 ? 防水尾缆: ? ? ? 带 PE 护套,两端带光缆接口,可直接和装置连接; 外径一般:9.8MM,具有阻燃防水等特性。 一般用于户内较长距离的光缆连接,可用于同小室之内屏与屏之间连接,也可用于不 同小室之间屏与屏之间的连接;注意布线时尽量贴在电缆沟下走线,避免被电缆压坏。 ? 铠装光缆: ? ? 带 PE 护套,两端不带光缆接口,需通过光纤接线盒进行熔接; 按结构区分,分为两种: ? 中心管式:中心管式光缆的中心为松套管,加强构件位于松套管周围的光缆结构 型式,如常见的 GYXTW 型光缆,光缆芯数较小,通常为 12 芯以下。 ? 层绞式: 层绞式光缆是将多根装有光纤的束管以绞合的方式绞合在中芯加强件上, 此类光缆如 GYTS、GYTA 等,通过对松套管的组合可以得到较大芯数的光缆, 最多可作到 288 芯。 ? 带阻水带以防水;带轧纹钢带以抗侧压以及防老鼠咬;带两根平行钢丝以增加光缆的 抗拉强度;

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SZNARI/GD-10-31 ? 一般用于需通过户外的较长距离的光缆连接,建议如协议及用户无特殊指定,默认选 择铠装光缆。 ? 非金属光缆: ? ? 带 PE 护套,两端不带光缆接口,需通过光纤接线盒进行熔接; 按结构区分,分为两种: ? 中心管式:中心管式光缆的中心为松套管,加强构件位于松套管周围的光缆结构 型式,如常见的 GYXTW 型光缆,光缆芯数较小,通常为 12 芯以下。 ? 层绞式: 层绞式光缆是将多根装有光纤的束管以绞合的方式绞合在中芯加强件上, 此类光缆如 GYTS、GYTA 等,通过对松套管的组合可以得到较大芯数的光缆, 最多可作到 288 芯。 ? 带阻水带以防水;用非金属加强芯将几根束管胶合在一起,具有良好的柔软性;外面 不加铠,适用于架空环境使用,以防雷击; ? 一般用于需通过户外的较长距离的光缆连接,但由于一般布线于电缆沟中,不存在雷 击问题,所以建议只有在协议或用户特殊指定时使用。

3. 数字站光缆典型应用及推荐配置
数字化变电站中采样值和保护 GOOSE 等可靠性要求较高的信息传输采用光纤。 光缆的选用根据其传输性能、 使用的环境条件决定; ? ? ? ? ? ? 1) 除线路光差纵联保护专用光纤外,其余宜采用缓变型多模光纤; 2) 屏内保护测控装置或交换机与 ODF 配线架连接采用光纤跳纤连接; 3) 室内光缆宜采用非金属阻燃增强型光缆,也可采用尾缆或软装光缆联接; 4) 室外光缆可根据敷设方式采用铠装阻燃光缆; 5) 为实现光缆规格标准化,光缆芯数宜选取 4 芯、 8 芯、 12 芯、 24 芯; 6) 每根光缆或尾缆应留有足够的备用芯。

3.1. 光缆参数
3.1.1. 光缆的选择根据其传输性能、使用的环境条件决定,采用缓变型多模光纤。
芯/包直径为 62.5/125?m,标称波长为 850nm(串口)或 1310nm(网口) 。对于我公司在数字 化工程应用中大部分使用 1310nm(网口) ,只有在特殊情况如重庆地区,电压合并单元级联的情况 下采用光串口标称波长为 850nm。

3.1.2. 现主流继电保护厂家装置光纤口配置情况如下:
南瑞继保和南自采用 LC,深圳南瑞,四方和许继采用 ST。 所以对于屏内跳纤和室内尾缆的选择应根据现场装置实际使用情况来配置, 如整站为我公司设

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SZNARI/GD-10-31 备,在已采购接线盒与交换机口为 ST 口前提下,尾缆和跳纤可选择 ST-ST 多模光口。

3.2. 光缆备料
3.2.1. 以 220kV 变电站为例
由于国网招标中监控与保护往往为不同厂家中标,根据国网最新 58 号指导文件,220kV 及以 下电压等级变电站,当一次设备采用户外配电装置时,宜集中设置二次设备室,也可根据工程条件 将间隔层设备分散布置于配电装置场地;当一次设备采用户内配电装置时,间隔层设备可分散布置 于配电装置场地。 过程层设备(智能终端和合并单元)宜就地布置于配电装置场地。因此对于过程 层设备组网采用铠装光缆熔接方式,对于间隔层设备应根据布置情况,选择铠装光缆或室内尾缆。 对于监控厂家而言,光纤使用集中在交换机屏内跳纤,主控室内屏间尾缆,户外入主控室的铠 装光缆上。交换机光接口可在采购时定制为 ST 类型,以一整站 20 台过程层交换机(22 光 2 电)为 例(含 6 台 220kV 双网,,4 台主变双网,10 台 110kV 双网) ,大概需要跳纤 320 条。 .而尾缆方面, 由于 220kV 站内各厂家设备都有可能存在, 所以室内组网光缆有可能存在 ST-ST, ST-LC 等情况。一般在实际工程中这部分组网光缆由设计院开列采购。 序号 1 2
3

交换机规格及参数 16 光,2 电 20 光,2 电 22 光,2 电

光缆型号规格及参数
2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根。 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根。 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根。

跳纤数量 14 16 18

备注
考虑备用及级联光口 4 组 考虑备用及级联光口 6 组 考虑备用及级联光口 6 组

3.2.2. 以 110kV 变电站为例
根据国网招标经验, 110kV 保护及监控中标厂家往往为同一家公司, 因此在装置及交换机接口 确定前提下, 按照国网规范要求, 满足 110kV 保护及主变直采直跳及组网要求, 共需 2 芯 2 米 ST-ST (62.5/125)多模跳纤 100 根左右。 根据工程经验, 110kV 数字化变电站二次设备小室内, 由于尾缆的应用, 可减少跳纤的使用量。 所以按照交换机口数计算跳纤数量不科学。 序号 1 2 3 4 类别 防水尾缆 防水尾缆 防水尾缆 防水尾缆 规格型号 四芯、多模、ST-ST 连接头、10 米 四芯、多模、ST-ST 连接头、20 米 四芯、多模、ST-ST 连接头、30 米 四芯、多模、ST-ST 连接头、40 米 数量 根据工程需要 根据工程需要 根据工程需要 根据工程需要 备注 数字化站由保护测控 柜至过程层交换机 数字化站由保护测控 柜至过程层交换机 数字化站由保护测控 柜至过程层交换机 数字化站由保护测控 柜至过程层交换机

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3.2.3. 以保护测控装置为例 因考虑工程情况比较复杂,光缆及尾缆长度及接口方式不能确定,以国网满足直采 直跳及组网要求。以下以装置为单位,罗列各装置使用跳纤情况,本表格不考虑过程层 交换机内跳纤使用情况。
序号 1
2 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

装置名称 主变保护 PRS-778-D/PRS7378
母差保护 BP2C-D

型号规格及 主要技术参数
2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 4 根。 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 4 根。 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根

长度及描述
2 米,保护柜内(以主变三侧 考虑,2 对组网口) 2 米,保护柜内(以 15 间隔双 母线考虑) 2 米,保护柜内(以 1 组网口)

数量 12 根 36 根 8 根 6 根 8 根 6 根 4 根 4 根 4 根 4 根 4 根 4 根 1 根 3 1 根 N

330 及 500Kv 线路 PRS-753-D 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 220 及以下线路 PRS753-D/PRS-711-D/PRS- 考虑备用 2 根 713-D 电抗保护 PRS-747-D 母联保护 PRS-723-D 间隔测控 PRS-741-D 母线测控 PRS-771-D
2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根 终 端 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根

2 米,保护柜内(以 2 组网口) 2 米,保护柜内(以 1 组网口) 2 米,保护柜内(以 2 组网口) 2 米,保护柜内(以 1 组网口) 2 米,保护柜内(以 1 组网口) 2 米,汇控柜内(以 1 组网口) 2 米,汇控柜内(以 1 组网口) 2 米,汇控柜内(以 1 组网口) 2 米,汇控柜内(以 2 组网口 2 米, 汇控柜内(以 1 组网口,1 电度口,2 直采口) 2 米,汇控柜内(以 1 组网口, N《16 直采口)考虑母线电压 级联到各间隔合并单元情况

220kV 分 相 智 能 PRS-7789 110Kv 三 相 智 能 终 端 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根 PRS-7389(整层) 35/10 kV 分 相 智 能 终 端 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根 PRS-7389(半层) 本体智能终端 PRS-761-D 间隔合并单元 PRS-7390/7393
2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 考虑备用 2 根 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125 1 芯 ST-ST 多模 62.5/125 2 芯 ST-ST 多模 62.5/125

电压合并单元 PRS-7390-3 1 芯 ST-ST 多模 62.5/125

光缆的选型需和装置的光纤接口对应,下表中对我公司典型的自产或外购装置与光纤接口的对 应关系进行了总结: 光纤接口 板件
无 无

装置说明
东土交换机

型号
SICOM3024P SICOM3024PT

光纤接口类型
多模; ST/FC/SC 可 选 多模; ST/FC/SC 可 选

备注
默认配置多模 ST 口 默认配置单模 ST 口

数字化装置及合 并器

ISA-300GO

PRS-7000
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WB725-M2 WB727-M2 WB728 WB828

多模 ST 多模 ST 多模 ST 多模 ST

波长 1310nm 波长 1310nm 波长 850nm 默认为多模 ST 口
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SZNARI/GD-10-31 WB829 WB885 WB881-B TY131 TY132 TY133 TY134

多模 ST 波长 850nm/1310nm 多模 ST 波长 1310nm 多模 ST 波长 850nm 多模 ST 波长 850nm 多模 ST 波长 850nm/1310nm 国网公司技术规范要求的 A 类交换机按东土科技 SICOM3024P 系列配置。 数字化智能站中若有要求 1588 功能,按东土科技 SICOM3024PT 配置。 站内通讯交换机应保证选用同一厂家配置 注意: 对于数字化装置和合并器, 光纤接口需区分波长, 原则为: 光网口采用多模 ST (波长 1310nm) , 光串口和同步对时口采用多模 ST(波长 850nm) ;但光缆的选型不需区分波长。内径按照美国标准

4. 光缆选型小结:
以下为默认的选型规范,在协议和用户无特殊要求的情况下,设计选型和生产采购按此执行: ? 对于常规站的交换机,设计默认选型为单模 LC 口宝讯交换机。 ? 对于数字站的交换机,设计默认选型为多模 ST 口东土交换机。 ? 对于需通过户外的较长距离的光缆连接,设计默认选型为铠装光缆。 ? 对于多模光纤的内径,生产默认按照 62.5um 规格进行采购。 ? 对于室内光缆的外径,生产默认按照 1.8-2.0MM 规格进行采购。 ? 对于室内光缆及防水尾缆的接头,生产需要求供应商对不同接头按照颜色进行区分。 ? 对于防水尾缆,之前生产采购过的有两种:第一种为外带较厚的橙色 PVC 外套;第二种为 外带黑色的 PE 护套;现要求生产默认按照第二种采购。

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