轨道交通相邻或远端站变电所间电力线路纵差保护装置光缆通信有关问题研究

◎ 中铁电化局集团第一工程有限公司 姚振强

1引言

笔者参加施工的上海轨道交通四号线供电系统工程施工过程中，就遇到了光缆线路通讯故障的问题。本次课题就以上海轨道交通四号线供电系统所遇到的光纤通讯异常情况为例，研究如何保障远端相邻变电所线路纵差继电器光缆通道通信问题。

上海轨道交通四号线工程鲁班路站-宜山路站区间各站10KV设备继电保护装置F35屡次报“光纤通讯异常”信号，更换F35至柜顶光端盒的跳线后问题消失。一段时间之后，又会出现“光纤通讯异常”的信号。以上体馆-上体场区间为例。

2 现场情况

保护装置通信通道的接线方法

该种装置为一主一备，两路通道，收、发各1根共2组（4根）光纤构成保护见图1，互为主备。只要有一路光纤通道不通，即向电力调度报警。

故障重演

上体馆302至上体场304开关报自检故障，经光纤红光仪测试，2个开关间的4根光纤正常，测试衰耗为30-35db之间。2组光纤中，TX2、RX2两站收发正常。把上体馆RX2拔下后，设备显示2组收不到信号，再把RX2插上后，设备上依然显示2组收不到信号。

对光缆通道造成故障的可能性分析

(1) 人为因素：

A、将污染的尾纤，跳线未经清洗就直接与设备连接；

B、光纤熔接员在熔接过程中未按标准工艺熔接，造成熔接点信号衰减过大；

C、未按标准工艺在盘光纤线芯时，小于最小弯曲半径。

(2) 设备因素：

A、光纤熔接机电极老化，放电不足，导致熔接点强度不够；

B、光纤熔接机上的光时域反射仪测量误差，导致熔接人员误操作；

C、F35设备通讯端口发光设备有问题；

D、F35设备是否有门槛值设定过小。

(3) 材料因素：

A、光纤跳线、尾纤在运输过程受到损伤；

B、光纤陶瓷插芯受到损害；

C、法兰连接器接口偏差；

D、光纤熔接处的热缩管不符合要求。

(4) 工艺因素：

施工工序：跳线—法兰—尾纤—接头—光缆—接头—尾纤—法兰—跳线，信号转接频繁，过多的转接导致信号衰减过大。

(5) 环境因素：

A、施工现场灰尘太大；

B、施工场地太小，熔接机不易操作；

C、现场灯光太暗；

3 事故分析及解决方案

施工人员均接受过光纤敷设及光纤熔接培训，并选择其中优秀员工进行施工，选用的光纤熔接机为新采购设备，不存在设备老化和淘汰。经现场检查，各项操作工序得当。

F35设备光发射机发射光源信号为：-21db～-29db。另端保护装置的接收端为-29db～-35db。满足F35设备门槛值的设定值。

光纤连接通道引起笔者注意：通道中的法兰是中空的，光在法兰中传输状态为：玻璃芯—空气—玻璃芯，光源在两种介质中转换两次，据此情况，笔者进行了定量分析。（按1310nm光缆理论值计列）

图 1 通信通道的接线

表1显示，光纤衰减过大主要有两处：1、法兰衰减；2、光缆衰减。

两处衰减中“光缆衰减”为线路固有衰减，在线路长度一定情况下，无法避免，不予考虑。主要原因是光纤在通过法兰时转换了两种介质，导致信号强度降低。

两种解决方案：

1、使用质量更好的法兰、尾纤、跳线。光纤衰减db值平均下降0.3db。

2、取消法兰，光缆直接与尾纤熔接,原来4.5db～6.5db的衰减量减少为0.48db左右。

4 事故启示

减少光纤传输通道中的各种环节，是减少光缆通信衰减度的最佳途径。为广泛应用到相关领域，我们发明了一种“软光缆”产品。

设总的衰减值：Y；跳线的衰减值：X1；法兰的衰减值为X2；尾纤光纤衰减值：X3；光缆熔接头的衰减值：X4；光缆本身的衰减值：X5。

传统施工工艺

设备—跳线—法兰—尾纤—光缆熔接接头—光缆—光缆熔接头—尾纤—法兰—跳线—设备。

光纤总的衰减值Y=2×X1+2×X2+2×X3+2×X4+X5。

新式施工工艺

设备—软光缆—设备。

光纤总的衰减值Y=2×X2 +X5。

软光缆的发明：

按国家相关标准将一根长度满足设备间连接的光缆两端每一根光纤熔接光纤尾纤，制作成一根成形软光缆。

采用软光缆好处：

A、光衰减最低；

B、短距离软光缆更换方便；

C、设备维修减少了大量时间；

D、降低经济成本。

5 结论

工程实践可知，软光缆具有的优越性可充分体现在变电所内综合自动化设备上。上海地铁M8号线、七号线、十号线均采用了此种方式。

表1 光信号衰减量统计