高海拔環境下電力光纖線路風險評估

【摘要】隨著電力系統光纖通信技術的發展，光纖的廣泛普及，對光纖潛在的安全風險需要引起足夠的重視，目前對光纖線路的風險評估的大多是基于平原地區，而高海拔環境會增加光纖發生運行故障的概率，因此需要在評估的時候充分考慮海拔升高產生的影響因素。在此采用結構熵權法確定指標權重，并結合相應的評定等級，最終得到電力光纖的最終評估結果，為高海拔下光纖線路的評估提供了一定的借鑒意義。

【關鍵詞】光纖線路風險評估高海拔指標權重

光纖以其大容量、抗干擾、保密性好等優點，逐漸成為電力系統通信的主要方式。然而，光纖一旦出現故障，將引起通信業務中斷，特別是繼電保護業務中斷，可能引起電網事故，造成巨大的經濟損失。因此，光纖線路的可靠性越來越受到人們的關注。在電力通信系統中，誘發光纖線路故障的原因很多，如雷擊、電腐蝕、外力破壞等。這方面的研究很多，例如文獻[1]研究了光纖線路受雷擊的影響程度。文獻[2]分析了光纖線路在電腐蝕作用下故障發生的機理及防預措施。然而，高海拔環境下，一方面溫差、大氣密度、日照等相對平原地區成為人們不可不考慮的影響因素；另一方面，由于海拔高度的增加，雷擊的事故率，覆冰的發生率，電腐蝕的發生都較平原地區有相對的增加，因此，在做風險評估時，由溫度、氣壓等變化造成的影響，例如熱脹冷縮、電暈放電等因素應相對的提高其相應指標的權重值。

本文通過分析高海拔環境下，影響光纖線路運行的指標因素，運用結構熵權法對評測指標進行權重確定，之后再確定數據的評定等級，將兩者結合，得到最終的綜合評定。

一、確定各指標所占的權重

結構熵權法是定性與定量分析相結合的指標權重的分析方法，其具體評測的具體流程如下圖1所示。具體的分析流程可參考文獻[3]。最終得到指標的權重向量W。

二、確定評定等級

在獲得各指標的權重值之后，對具體的數據進行分析，評判其優劣等級。此處采用四個等級進行評定。評定等級V可以表示為：V=優，良，可，差嗓瑟，對應的評分檔位為：β= 100，80，50，20嗓瑟，當然，分值可以根據實際情況做相應調整。采用事先確定好的等級標準，在輸入相應的指標值時，則將其賦予相應的等級，輸入值屬于哪個等級則相應等級的值取為1，否則為0，如此構造等級評定矩陣（S為總指標的個數）。

三、高海拔對指標權重的影響

除了正常平原地區所考慮的網絡結構、網絡自愈能力、SDH、PCM設備運行質量、設備切換延時等等，高海拔環境所帶來的影響主要體現在溫度和氣壓、風力變化上，其他的例如濕度等因素變化的影響則相對較小。

3.1溫度影響

總所周知，海拔越高，所處環境溫度越低，晝夜的溫差越大。高海拔地區的最低溫度可以達到零下30多攝氏度。光纖中的料中松套管和護套等部件在低溫條件下容易發生伸縮且造成故障。其伸縮的現象主要表現為以下幾種：（1）松套管從光纖接頭盒縮進光纖內，由此將光纖接頭盒內的預留光纖拉成小彎曲或拉斷。（2）松套管從光纖伸出到接頭盒內，由此將光纖接頭盒內的預留光纖拉成小彎曲或頂斷。（3）光纖護套從光纖接頭盒內縮出，使得纜芯暴露在外，失去任何保護。（4）加強鋼絲從光纖接頭盒縮進光纖內，使得光纖與接頭盒的連接強度大幅度降低。（5）加強鋼絲從光纖伸出到接頭盒內，有時會將接頭盒內的預留光纖頂成小彎曲或頂斷。

高海拔地區的溫度很容易小于0攝氏度，這種低溫情況下，外加濕度的增加，高海拔地區極易形成霧凇氣象，再加上適當的風速和風向，就會使得光纖發生覆冰。所以風險評估因素權重的設定時，要充分海拔所帶來的溫差和覆冰影響，這與平原地區的影響程度相比要嚴重的多。

3.2氣壓影響

我們知道，ADSS光纖發生電腐蝕現象主要分三種，一是正常情況下的電腐蝕，即光纖在電力線輻射的電磁場作用范圍內，沿光纖走向產生相應的感應電動勢。二是干帶電弧引起的電腐蝕，主要是由于光纖所處環境污穢，使光纖表面積存灰塵和鹽類物質，造成弧光放電。第三種則是由于電暈放電引起的電腐蝕，當電場強度高到一定程度的時候，光纖金具末端就會產生電暈放電現象。

起暈電壓意即電暈放電起始的電場強度，主要取決于大氣條件，例如空氣密度越小，起暈電壓越低，濕度越大，起暈場強越小，同時也受金具末端的形狀和粗糙度影響。由于海拔高度的增加，其大氣密度也就越低，更容易產生電暈放電，所以在高海拔地區對由電暈放電引起的電腐蝕情況要加重注視，在對ADSS光纖評估的時候更要注重對電腐蝕指標權重的合理性。

當然，高海拔環境的影響并不僅限于此，例如雷擊、日照輻射等因素在這里就不做過多的說明，但這兩個因素也是風險評估時不得不考慮的方面之一。

四、總結

針對高海拔地區光纖運行潛在的風險，提出了一種相對科學的評估算法，并分析了高海拔特殊環境對光纖的運行具體影響，指明了相應需要重視的評估指標，對光纖線路在高海拔地區的規劃設計和維護管理提供了指導意義。

參考文獻

[1]何有鈞，張春陽，方華. OPGW光纜雷擊斷股原因分析和防范措施[J].電力系統通，2009，30（199）：16-19

[2]李正超，王紅軍，丁玉. ADSS光纜電腐蝕機理及預防措施[J].江蘇電機工程. 2005，24（3）：37-38

[3]程啟月.評測指標權重確定的結構熵權法[J] .系統工程理論與實踐，2010，30（7）：1225-1228

[4]冀晉川，高義斌. OPGW覆冰斷線原因分析[J].華北電力技術，2008（7）：15-17