小區(qū)配電網(wǎng)中的通信系統(tǒng)安裝工藝探討

郝家敏

(華東送變電工程公司，上海201107)

[摘要] 介紹了小區(qū)智能配電網(wǎng)中通信系統(tǒng)的幾種組網(wǎng)方式，闡述了基于EPON技術(shù)的小區(qū)配電網(wǎng)中通信解決方案，總結(jié)了施工中目前存在的難點(diǎn)及不足，并結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)及小區(qū)配電網(wǎng)的施工特點(diǎn)，提出了優(yōu)化安裝施工工藝，可以有效提升小區(qū)配電網(wǎng)中通信系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，旨在為同行業(yè)者提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞 EPON 小區(qū)配電網(wǎng) 通信 安裝工藝

中圖分類號 TM73;TN915.853

1目前常用的配電網(wǎng)通信技術(shù)

1.1電力線載波通信

電力線載波通信(PLC)是電力系統(tǒng)特有的通信方式，利用輸電線作為傳輸媒介，將數(shù)據(jù)調(diào)制成載波信號或擴(kuò)頻信號耦合到現(xiàn)有電力上，傳輸語音數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)動信號、電報(bào)及遠(yuǎn)方保護(hù)信號其優(yōu)點(diǎn)在于電力線非常堅(jiān)固，可以應(yīng)對自然界的各種不利因素(如惡劣天氣、外力破壞等)，保證載波電路的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)其傳輸信號的路徑與電力線的路徑吻合，可以降低投資成本，維護(hù)也很方便。但其缺點(diǎn)也顯而易見：電力線間歇性噪聲大，信號衰減嚴(yán)重，大規(guī)模組網(wǎng)比價(jià)困難。該技術(shù)現(xiàn)在主要用于對實(shí)時(shí)性與可靠性要求不高的小規(guī)模系統(tǒng)中。

1.2無線通信技術(shù)

無線通信使用電磁波作為通信載體，不需要固體介質(zhì)。微波通信具有容量大、建設(shè)速度快、抗災(zāi)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要用于視距或超視距的中繼通信。其缺點(diǎn)是繞射能力差，易受干擾。目前使用無線通信技術(shù)的方式主要有窄帶數(shù)傳電臺、擴(kuò)頻電臺、寬帶無線通信以及無線公網(wǎng)通信(GPRS)等。

1.3光纖通信

光纖通信是以光波為信號載體，以光纖為傳輸媒介的通信方式。光纖通信具有傳輸頻帶寬、通信容量大以及抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。光纖通信的具體組網(wǎng)方式目前主要有以下幾種：基于SDH/MSTP的光通信、基于“RS232/485光貓”的光通信、基于工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的光通信以及基于以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)( EPON)的光通信。

基于SDH/MSTP的光通信在主干電力傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用非常廣泛，高傳輸帶寬、支持多種環(huán)網(wǎng)保護(hù)協(xié)議、抗干擾性強(qiáng)等性能為電力通信提供了一個(gè)健壯的平臺。但在配電網(wǎng)自動化通信中，SDH設(shè)備對其工作環(huán)境要求較高、帶寬利用率較低、施工難度較大、成本較高。

基于“RS232/485光貓”的光通信利用光貓?jiān)O(shè)備將RS232/485信號進(jìn)行長距離延伸，從而將配電自動化終端以RS232/485總線方式連接起來，上行通信接口通過協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備在通信子站進(jìn)行匯聚。大量的配電自動化終端設(shè)備通過光纖進(jìn)行串接，組網(wǎng)簡單、成本低廉、配置靈活，但它無法實(shí)現(xiàn)和子站設(shè)備間的統(tǒng)一網(wǎng)管、通信效率低、無法承載大容量以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、抗電磁于擾能力差、光纖資源利用率低。

基于工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的光通信組網(wǎng)是通過在配電網(wǎng)中各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)布放工業(yè)級交換機(jī)，進(jìn)行光纖連接組建基于EAPS協(xié)議的光纖以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具備高帶寬、環(huán)網(wǎng)保護(hù)、IP化趨勢等優(yōu)點(diǎn)，但其對配電網(wǎng)光纖走向要求較高，無法滿足配電網(wǎng)通信的點(diǎn)到多點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)、擴(kuò)容性、抗多點(diǎn)失效等要求。

基于以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)( EPON)的光通信克服了以上幾種光通信組網(wǎng)方式的缺點(diǎn)，具有高帶寬、擴(kuò)展性強(qiáng)、與現(xiàn)有以太網(wǎng)兼容、管理方便等特點(diǎn)，在配網(wǎng)通信中應(yīng)用廣泛。同時(shí)EPON繼承了以太網(wǎng)的低成本和易用性，是光纖到戶(FTTH)中性價(jià)比最高的組網(wǎng)方式，為智能電網(wǎng)的遠(yuǎn)景應(yīng)用提供了擴(kuò)展空間。

2 EPON在配網(wǎng)通信中的應(yīng)用

EPON通信網(wǎng)絡(luò)的全部構(gòu)架分三層：主控制層、骨干通信層與接入端通信層。其在配網(wǎng)中的常用解決方案如圖1所示。

其中，主控制層為以太網(wǎng)構(gòu)建，骨干通信層一般采用SDH/MSTP環(huán)網(wǎng)，接入端通信層采用PON結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。在小區(qū)配電網(wǎng)項(xiàng)目施工中，主控制層、骨干通信層均已建好，我們面對的主要是接入通信層PON組網(wǎng)的施工。

EPON(Ethernet Passive Optical Network)，基于以太弱的無源光網(wǎng)絡(luò)，是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)，由局側(cè)的光線路終端(Optical Line Terminal，OLT)、中間的光分布網(wǎng)絡(luò)(Opti-cal Distribution Network，ODN)以及用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit，ONU)組成。一個(gè)基本的EPON組成如圖2所示。

3小區(qū)配電網(wǎng)通信系統(tǒng)安裝施工現(xiàn)狀分析

3.1設(shè)計(jì)深度不足

電力通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員對電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)都很熟悉，而在現(xiàn)實(shí)中，這樣的設(shè)計(jì)人員相當(dāng)匱乏，導(dǎo)致在電力通信工程設(shè)計(jì)中，囿于設(shè)計(jì)人員自身的素質(zhì)，施工圖設(shè)計(jì)都達(dá)不到足夠的深度。在作者接觸的住宅小區(qū)配套項(xiàng)目中.通信部分的設(shè)計(jì)圖紙一般只有外線光纜走向圖、系統(tǒng)通信施工圖，而對于小區(qū)內(nèi)光纜的路徑，一般只有一句“沿電纜通道敷設(shè)”。系統(tǒng)通信一般只有變電站內(nèi)通信設(shè)備的安裝圖、，對于用戶電能采集器、集中器等用戶側(cè)部分基本不涉及，造成施工單位無圖可依，小區(qū)內(nèi)的通信安裝亂象叢生，使得以后的維護(hù)工作量增加。

3.2涉及專業(yè)多，需其他專業(yè)協(xié)作施工

通信系統(tǒng)是小區(qū)配網(wǎng)的重要支持系統(tǒng)，貫穿所有專業(yè)。住宅小區(qū)配套項(xiàng)目一般有電纜專業(yè)、土建專業(yè)、變電專業(yè)、通信專業(yè)參與。在通信施工中，因?yàn)閳D紙?jiān)O(shè)計(jì)深度不足，許多通信預(yù)留孔洞沒有設(shè)計(jì)，這就要求土建階段通信施工人員就要介入，確保通信預(yù)留孔洞滿足要求。許多新建小區(qū)都采用箱式變電站，空間有限，通信專業(yè)要與變電專業(yè)協(xié)調(diào)，確保通信設(shè)備的安裝空間。小區(qū)內(nèi)的配線光纜一般都采用光纖復(fù)合低壓電纜( OPLC)，而OPLC是電纜專業(yè)施工的，為了確保OPLC敷設(shè)長度滿足通信需要，在電纜敷設(shè)時(shí)需要通知電纜專業(yè)施工人員，不得隨意切斷OPLC電纜。作者就多次遇到電纜施工人員隨意切斷OPLC，導(dǎo)致光纖長度不足，只得重新敷設(shè)一根光纜的事故。

3.3施工人員缺乏通信知識，施工質(zhì)量低下

通信作為一個(gè)獨(dú)立的專業(yè)，與其他專業(yè)有許多本質(zhì)的不同。現(xiàn)階段，由于電力設(shè)施許可證的門檻，電力通信項(xiàng)目的施工大都由熟悉電力安裝的單位負(fù)責(zé)施工。這些施工隊(duì)伍有豐富的電力工程施工經(jīng)驗(yàn)，但對于電力通信這樣跨學(xué)科的特殊項(xiàng)目，在經(jīng)驗(yàn)和知識上大都不足。作者在實(shí)際工作中就多次遇到過施工人員敷設(shè)光纜時(shí)采用電纜的施工方式，造成光纜受損無法使用的事故。由于缺乏光纜線路、通信設(shè)備施工特點(diǎn)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和知識，造成電力通信施工質(zhì)量的低下。

4 EPON安裝工藝要點(diǎn)

4.1光纜敷設(shè)

主干光纜敷設(shè)：小區(qū)配電網(wǎng)中使用的光纜均為普通非金屬光纜，其機(jī)械強(qiáng)度較小，一般采用人力沿已建排管內(nèi)敷設(shè)。光纜在敷設(shè)前應(yīng)進(jìn)行單盤測試，以確保光纜出廠質(zhì)量合格。在管道內(nèi)光纜施工前，應(yīng)檢查進(jìn)行管孔位置、管孔是否通暢。先在管孔內(nèi)敷設(shè)保護(hù)子管，多根子管宜采用不同顏色加以區(qū)分。光纜敷設(shè)過程中應(yīng)保持勻速牽引，牽引速度在10 m/min左右。施工中全線保持聯(lián)絡(luò)暢通。在光纜路徑轉(zhuǎn)彎處(上下或左右)加裝導(dǎo)向滑車，以防止光纜彎曲半徑過大，造成損傷。光纜施工中的彎曲半徑不得小于光纜外徑的20倍。光纜敷設(shè)到位后要預(yù)留足夠的接續(xù)長度，一般余纜長度為5m。光纜端部要密封處理并做好標(biāo)記，以方便接續(xù)人雖確定光纜連接的終端名稱。

樓宇內(nèi)光纜敷設(shè)：樓宇內(nèi)進(jìn)戶光纜一般選用皮線光纜，此種光纜抗拉強(qiáng)度弱，在敷設(shè)時(shí)要特別注意牽引力度。樓內(nèi)垂直方向沿弱電豎井內(nèi)走線槽敷設(shè)，超高建筑每50 m導(dǎo)引一次，同時(shí)將下端已敷設(shè)到位的光纜綁扎牢固，防止自重?fù)p傷光纜或過長導(dǎo)致光纜扭曲、打小圈。無弱電豎井的建筑，要加裝阻燃硬質(zhì)PVC保護(hù)管。樓內(nèi)水平方向皮線光纜要安裝在硬質(zhì)阻燃PVC保護(hù)管或鋼管內(nèi)，采用暗管時(shí)，預(yù)埋管線控制在30 m以內(nèi)，超過30 m要設(shè)過路箱，每段預(yù)埋管的彎曲不得超過2處，不得形成S彎。

OPLC復(fù)合電纜一般由電纜專業(yè)施工，其施工方法參照低壓電纜敷設(shè)方式。OPLC進(jìn)入變電站后，站內(nèi)通信設(shè)備與OPLC線纜還有較長距離，此段一般選用尾纜連接，尾纜特性與皮線光纜類似，敷設(shè)在站內(nèi)電纜溝或線槽內(nèi)，敷設(shè)前要先敷設(shè)保護(hù)管，然后穿保護(hù)管敷設(shè)。

4.2 ODN及ONU設(shè)備安裝

ODN包括線路和設(shè)備，其設(shè)備主要是光連接器與光分路器(分光器)。小區(qū)配網(wǎng)中的ONU按照遠(yuǎn)景規(guī)劃，一般有3種用途：配網(wǎng)自動化、用電信息采集(自動抄表)、三網(wǎng)融合。目前筆者接觸的項(xiàng)目只有配網(wǎng)自動化、用電信息采集用ONU。配網(wǎng)自動化用ONU安裝在箱式變電站(WX)，環(huán)網(wǎng)柜(WH)、街坊站(PT)、開關(guān)站(KT)中的FTUlRTU/TTU等設(shè)備附近，用電信息采集用ONU安裝在用戶電表附近。

配網(wǎng)用ONU與ODN設(shè)備安裝在設(shè)計(jì)位置，箱式變電站、環(huán)網(wǎng)柜等成套設(shè)備都設(shè)有通信小箱，里面有專門安裝位置，按照圖紙說明安裝即可。街坊站與開關(guān)站內(nèi)的相關(guān)設(shè)備一般安裝在通信屏內(nèi)，安裝位置在ODF(光纖配線模塊)的上方。

用電信息采集用ONU安裝在配電間內(nèi)(一般在二樓或底層)，每幢樓的每一單元安裝一個(gè)，;通過信息集中器與采集器與智能電表采用RS485通信電纜連接。ONU安裝在定制的ONU表箱內(nèi)，ONU安裝的位置應(yīng)便于電源連接(ONU設(shè)備的用電沒有設(shè)計(jì)圖紙)，引入的電源線加裝阻燃硬質(zhì)PVC保護(hù)管。安裝高度一般在1.5 m。

4.3光纜接續(xù)工藝

在電力通信工程中，光纜接續(xù)采取熱熔法，不采用冷接法。熱熔法的原理是光纖熔接機(jī)的電極放出高溫電弧將石英光纖熔化，同時(shí)運(yùn)用準(zhǔn)直原理平緩?fù)七M(jìn)，以實(shí)現(xiàn)光纖模場的耦合。熱熔法的熔接質(zhì)量比冷接法高出許多。熔接前要去除光纜前端牽引時(shí)直接受力的部位，然后根據(jù)接頭盒的固定位置及盤纖余量確定開剝的外護(hù)層長度，用滾刀等專業(yè)工具去除光纜的外護(hù)層。外護(hù)層去除后，清理光纖束管外的油膏，然后根據(jù)接頭盒的加強(qiáng)件固定位置切除多余的光纜加強(qiáng)芯，將光纜固定在接頭盒內(nèi)，并切除光纖束管，露出光纖，清理光纖附著的油膏，同時(shí)確定纖序。在光纖上套上帶有鋼絲的熱縮套管，然后用米勒鉗出去光纖的涂覆層，并用酒精擦拭干凈。將光纖放入光纖切割刀進(jìn)行端面制備，光纖切割時(shí)要準(zhǔn)、穩(wěn)、快。光纖應(yīng)是被崩斷的，切好后的光纖用肉眼觀察應(yīng)端面平整，無毛刺、缺損。若出現(xiàn)缺陷，應(yīng)重新切割。將制備好端面的光纖放入熔接機(jī)內(nèi)，按照熔接機(jī)操作步驟進(jìn)行光纖熔接。光纖熔接要按照纖序依次進(jìn)行，連續(xù)完成，不得隨意終端，以防止弄錯(cuò)順序。光纖熔接機(jī)一般都可以即時(shí)顯示單點(diǎn)雙向平均熔接損耗，此數(shù)值應(yīng)小于0.05 dB，最大不超過0.1dB，整個(gè)中繼段所有接續(xù)損耗大于0.05 dB的接頭比例不應(yīng)大于10%。光纖全部熔接好后進(jìn)行盤纖及接頭盒封裝操作。光纖的盤圈以美觀為準(zhǔn)，盤圈的半徑不應(yīng)小于40 mm，盤繞后要可靠固定，并不得有扭絞受壓現(xiàn)象。接頭盒按照廠家要求進(jìn)行封裝，密封要良好。架空光纜的中間接頭盒固定在電桿或吊線上，管道光纜的中間接頭盒應(yīng)牢固固定在人孔壁上。終端接頭盒一般采用ODF，安裝在通信屏內(nèi)。接頭盒封裝好后要對余纜進(jìn)行盤扎，余纜盤圈應(yīng)整齊有序、美觀，不得交叉扭曲受力，捆綁點(diǎn)應(yīng)不步于4處。

4.4跳纖安裝

小區(qū)配網(wǎng)中光纖的跳纖至關(guān)重要。跳纖本身的安裝并不復(fù)雜，跳纖的對應(yīng)關(guān)系才是施工的難點(diǎn)。在一個(gè)1000戶的中型小區(qū)內(nèi)，可能有1～2個(gè)中心站、2～5個(gè)街坊站、10個(gè)以上的箱變或環(huán)網(wǎng)柜、100個(gè)左右住戶單元，要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化以及自動抄表，通信信號從未端傳至信息平臺中間要經(jīng)過許多環(huán)節(jié)，整個(gè)光通道的建立需要上千根的跳纖，一根跳纖的端口錯(cuò)誤可能會造成一個(gè)或一片信號無法上線。在設(shè)計(jì)圖紙上，一般光纖通道僅設(shè)計(jì)到箱變，箱變到環(huán)網(wǎng)柜、環(huán)網(wǎng)柜到用戶、分光器端口的分配一般不做設(shè)計(jì)，需要施工單位根據(jù)現(xiàn)場情況做優(yōu)化設(shè)計(jì)。光纖跳纖的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)從下到上進(jìn)行規(guī)劃，即從最末端的ONU端口開始，繪制其信號通道所有節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋱D，同時(shí)整理出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的上下層光纖線路連接表。這項(xiàng)工作需要獲得現(xiàn)場的第一手資料，并且比價(jià)枯燥，但對信號的上線率的提升以及消缺、后期維護(hù)等工作有極大的幫助。筆者施工的項(xiàng)目均采用了這種方法進(jìn)行跳纖布置，所有終端的首次信號上線率都在90%以上，其他施工單位的首次上線率基本都達(dá)不到75%。跳纖安裝時(shí)，連接法蘭(SC型跳纖)或卡扣(FC型跳纖)要連接緊，跳纖盤整以美觀為準(zhǔn)。跳纖安裝好要懸掛標(biāo)識牌。

5結(jié)束語

與傳統(tǒng)的小區(qū)配網(wǎng)通信系統(tǒng)相比，基于EPON的通信組網(wǎng)方式有很多優(yōu)點(diǎn)，最重要的優(yōu)點(diǎn)是易于拓展更深層次的應(yīng)用，所以在新建小區(qū)多采用這種方式進(jìn)行配網(wǎng)自動化與自動抄表的建設(shè)。對新技術(shù)知識和經(jīng)驗(yàn)的缺乏，增加了施工的難度，造成了施工質(zhì)量的下降。理解EPON技術(shù)的內(nèi)涵、積累施工經(jīng)驗(yàn)是提升小區(qū)配網(wǎng)通信項(xiàng)目施工質(zhì)量的有力保證。

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