OPPC技術及OPPC光纖測溫技術初探

趙波　鞏銳　李明

【摘要】 OPPC（Optical Phase Conductor簡稱OPPC），光纖復合相線，是電力通信系統的一種新型特種光纜，是在相線結構中將光纖單元復合在導線中的光纜，可以充分利用電力系統自身的線路資源使之具有傳輸電能及通信的雙重功能。OPPC光纖測溫技術是基于OPPC光纜的特性，利用拉曼反射原理和光纖材質的光敏性對溫度的變化進行實時監測，充分掌握線路的運行狀態，并通過溫度的變化有效干預線路電流變化；同時，OPPC光纖測溫技術的應用，也對冬季在線融冰、融雪創造條件。

【關鍵詞】 OPPC 測溫 導線 拉曼反射 光敏性

一、OPPC技術特點

OPPC（Opticalphase Conductor，簡稱OPPC）是電力通信系統的一種新型特種光纜，是在傳統的相線結構中將光纖單元復合在導線中的光纜，是充分利用電力系統自身的線路資源，特別是電力配網系統，避免在頻率資源、路由協調、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導結構獨特，在傳統相線中添加光纖單元，突破光纖復合底線的種種局限，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傳輸，大多都沒有架空地線，系統的通信采用傳統的方式進行。如果用OPPC替代三相電力線路中的一相，形成由兩根導線和一根OPPC組合而成的電力傳輸系統，則不需另架設其它通信線路就可以解決電網的自動化、調度、通信等問題，并可大大提高傳輸的質量和數量。

二、OPPC光纜的優勢

當今世界OPPC通信被譽為技術先進、安全可靠、節能效果顯著等多種優勢的新型通信方式。國內外的實踐證明架設應用OPPC還有諸多優勢：由于OPPC采用特殊導體材料制造，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ADSS要考慮地面距離，造成 ADSS對地安全距離不夠和掛點距離偏高；10千伏、35千伏線路沒有架空地線，導線本身對地面距離按常規設計已選定，沒有OPGW及ADSS空間，所以只有選擇OPPC為最合適；在電網中，尤其是66kV以下的配電線路，有些是可不架設地線的，因此不可能安裝OPGW。

在所有的電網中，唯有相線是必不可少的，為了滿足電力監控或光纖聯網的要求，與OPGW技術比較接近，在傳統的相線結構中以合適的方法加入光纖單元，就成為光纖復合相線，圖1為OPPC結構圖。

三、OPPC光纖測溫技術

3.1 測溫原理

OPPC光纖測溫技術是基于OPPC光纜的特性，利用拉曼反射原理和光纖材質的光敏性對溫度的變化進行實時監測，充分掌握線路的運行狀態，并通過溫度的變化有效干預線路電流變化；同時，OPPC測溫技術的應用，也對冬季在線融冰、融雪創造條件。

（1）拉曼反射測溫原理。向被測試光纖發射光脈沖，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的位置；由于散射回波的強度受溫度變化影響，可根據反射回來的光的強度計算出測試點的溫度。利用以上原理，可計算出線路測試點的溫度及位置。（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，對特定波長的光進行反射，當光纖溫度發生變化時，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的位置及溫度變化情況。

3.2 優劣對比

拉曼反射測溫技術是利用光纖本身的散射感應溫度變化，測試時要求光靈敏度較高，因為反射光本身強度較弱，由于散射光的靈敏度的局限，要求設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點是對測溫點數量沒有限制，可實現線路連續測溫。

光柵測溫技術是利用特質光纖的反射光感應溫度變化，優勢在于其反射光較強，測試距離更遠，對設備接受靈敏度要求不高，但特質光纖的測溫方式也大大限制了測試點的數量。

四、OPPC測溫技術的特點

OPPC測溫技術是利用OPPC光纖復合相線的優勢，基于光纖測溫原理，對輸電線路相線進行實時測溫，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有線路的正常運行和檢修維護作業。

利用OPPC測溫技術，降低了線路建設成本和測溫成本，OPPC建設過程中不必再進行OPGW光纜的架設，降低了線路成本和工程量，并且能夠為測溫系統提供測溫通道，取代傳統的測溫方式，大大降低了測溫成本，為線路的遠程監控提供實時的數據資料。

OPPC測溫技術應用簡便，不需在線路或桿塔上安裝特殊的測溫裝置，不需單獨建設相應的數據采集通道，結合OPPC光纜的特點，融入光纖測試技術原理，既降低了線路建設成本，又達到了線路溫度實時監控的目的。

五、OPPC技術及OPPC測溫技術應用前景

OPPC新技術解決了目前電力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配網自動化等調度業務提供了線路光纖通道。利用電力系統輸電線路路徑資源架設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，應用前景廣闊。OPPC因為光纖復合在相線內，沒有地線上落雷引發的OPGW 斷股、斷纖的嚴重事故。ADSS 光纜的架設給原有線路增加了重量、拉力，附加了額外線路負荷，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，有絕對的防盜優勢。

OPPC測溫技術的應用，實現了導線在線實時溫度的監測，不僅能對融冰提供數據參考，而且可確保導線在規定的溫度內運行，使導線在安全的前提下，充分發揮導線輸電能力。通過掌握導線的運行溫度，還能降低電網線損，防止電網過載，降低電網運行成本。

OPPC同時具備線路測溫與通信的雙重優勢，在電力傳輸系統上的應用，具有OPGW、ADSS不可替代的特性；OPPC測溫技術的應用，實現了相線溫度的實時監控，解決了普通測溫技術難度大、成本高的難題，在堅強智能電網建設中，提供了不可替代的全新理念。