直流输电线路对市话通信系统的影响允许值分析

2013-02-13熊万洲赵远涛万龙弋张青海

电力建设 2013年2期

熊万洲，赵远涛，万龙弋，张青海

(1.中南电力设计院，武汉市430071;2.武汉东湖学院，武汉市430212)

0 引言

直流输电线路对市话通信系统(HYA电缆接入)的影响主要包含:通信线路及终端设备的安全、维护人员的人身安全、通信传输质量的安全，对于危险影响、干扰影响的允许值，各部门界定该限值的差异较大。为确保市话通信系统设备和人身安全，提高通信传输质量、降低防护费用、便于工程协调，统一输电线路影响市话通信系统的危险影响、干扰影响允许值非常必要。

市话通信系统是接近用户的部分，由铜芯双绞线市话通信电缆连接交换设备、接入网设备相关部分和总配线架、终端设备等组成。多年来，我国市话通信系统使用的设备材料、技术指标不断改进，基本已与国际接轨，通信行业根据国际电信联盟(international tele-communications union，ITU)的相应标准，制定了多项新的技术要求和规范。

1 危险影响允许值

危险影响指电信线路遭受直流输电线路感应产生的电压和电流，足以危害电信运行维护人员的生命安全;损坏电信线路或设备;引起构筑物火灾以及铁路信号设备误动而危及行车安全。目前各行业的技术规范新老版本交叉重叠、表述方式及观点存在差异，使得各设计、运行单位认识不尽统一。

1.1 人身安全

(1)交流输电线路故障时电信维护工作人员的人身安全电压允许值，一直处在不断的修订之中，我国电力行业标准最近一次修订［2］是根据ITU-T规范K.33 －1996［1］进行，新版 ITU-T 规范 K.68—2008 又明确了该允许值，指出输电线路故障持续时间的安全电压允许值见表1［3］。

表1 人身安全电压允许值Tab.1 Allowable voltage value for personal safety

(2)直流输电线路故障时，文献［4］最先提出了人身安全电压允许值为3 kV，电力行业标准接受了这一建议［5-6］。

1.2 终端设备安全

市话通信系统终端设备过电压允许值取决于终端保护设备的耐受性。为了防止过电压与过电流的危险影响，市话通信系统终端设备安装有2级保护，第1级指用于转移进入设备的过强传播能量的措施及物理装置，第2级安装在设备内特别设计的保护装置［7-9］。

文献［3，10］指出输电线路故障持续时间的安全电压允许值见表2，文献［2］也采用了随故障持续时间不同而变化的允许值。

表2 ITU-T K.53设备安全电压允许值Tab.2 Allowable voltage value of ITU-T K.53 safety

1.3 市话电缆安全

在市话通信系统中，大部分采用铜芯聚烯烃绝缘挡潮层聚烯烃护套作为市内通信电缆，HYA系列电缆导体与屏蔽绝缘电气强度、直流试验电压Ud需达到式(1)要求［11-12］:

(1)交流输电线路故障状态下，电信电缆芯线上的磁感应电动势E应符合式(2)规定［2］:

根据式(1)、(2)可得:

(2)直流输电线路故障状态下，E应符合式(4)规定［6］:

根据式(1)、(4)可得

1.4 综合考虑允许值

由以上分析可知:(1)允许值与输电线持续故障时间的相关性较大;(2)针对不同对象表述，允许值数据相差较大。由于输电线持续故障时间t≤0.2 s，综合考虑选取较低的值，即1 030 V作为交流输电线对市话通信系统危险影响的允许值。

1 030 V是交流有效值，对于直流输电线路而言，计算的感应电压为峰值，则允许值为(即1 456 V)作为直流输电线路对市话通信系统危险影响的允许值。

2 电话噪声的允许值

2.1 ITU国际标准

(1)文献［13］中指出:连接电话用户的电话局到国际电话交换局的一个或几个部分的线路，受全部电力线路磁场和电场感应产生的杂音电动势不应超过1 mV，这是用户话机通话时在线路终端的值，这个值是假设电信装置安装在尽可能完全对地平衡的回路里，符合最新的技术标准;通信线路的纵向变换损耗为60 dB，敏感系数λ=1‰［13］。在规定通信线路杂音干扰电动势允许值的同时，也规定了通信线路必须满足的要求。

(2)文献［10］中规定，在电信线路的任何终端，一对芯线的2条导线之间的长期允许感应噪声电压为 0.5 mV［10］。

(3)文献［3］中规定:由于干扰结构中所有施加感应为电力设备在正常工作条件下共同产生，感应电信设备线对2条线间的感应噪音电压在任何终端处均为0.5 mV，该电压将降低感应电信设备的话音质量［3］。

(4)文献［14］中规定:行政部门普遍使用噪声计加权进行噪声测量，由全部电力线影响连接客户中继线到内部交换机所产生的噪声杂音计电压不超过0.5 mV，这个值为客户终端测量值［14］。

(5)在以上ITU-T导则和建议中，杂音允许值早期规定为1 mV，近期规定为0.5 mV;在规定杂音允许值的同时，指出电信设备之间的失衡—纵向变换损耗，必须符合文献［15］的要求。

2.2 国家标准及文件

(1)文献［16］中规定:通过电力线的磁感应或静电感应，在用户话机线路端产生的杂音纵电动势，在国际通话时应不超过1 mV［16］。由于该规定的应用条件是“在国际通话时”，因此在实际工程中很难界定和评估，基本没有执行力度。

(2)我国在20世纪90年代前，通信线路及通信技术发展不平衡，虽然在《通信线路遭受强电线路干扰影响的允许值》(送审稿)中规定:对于全国各大区、省(自治区、直辖市)、地区(市)以及沿海特区和开放城市的电话回路，感应杂音计电动势允许值为1 mV。但这个标准最终未能获得批准。

(3)文献［17］是个原则性的联合文件，在当前的工程建设协调中还发挥着一定作用，其中规定:一般电话回路内(主要指架空明线)由各种干扰线路感应而引起的杂音电动势总和不应超过4.5 mV［17］。但文献［17］至今没有新版本。

2.3 通信行业标准

(1)文献［18］中规定:当强电线路正常运行时电缆线路遭受电磁耦合影响值不大于1 mV(在话机端上测量)［18］。

(2)文献［19］中规定:强电设施与通信线路接近时，对于电缆线路中的音频业务回路(通信线路维护人员的使用的音频电话回路)，产生的干扰杂音计电压值不宜超过 3.5 mV［19］。

2.4 电力行业标准

(1)文献［2］按市话和农话及使用性质(由于架空明线基本拆除，表述方式发生了一定变化)，规定县电话局至县及以上电话局的电话回路噪声计电动势允许值为 4.5 mV［2］。

(2)文献［20］考虑到随着电信网络技术的发展，普遍采用了“本地电话网”的概念，取消了以前的通信线路级别及地域的划分，在表述方式上进行了一些调整，比文献［2］对允许值的规定更加严格。文献［20］中指出，本地电话网的电话回路音频双线电话回路的杂音电动势允许值为4.5 mV。

目前对本地电话网的电话回路噪声计电动势采用4.5 mV的允许值，依然是进行输电线路设计的主要依据。

2.5 近期研究成果及文献

(1)文献［21］按电话回路性质对杂音电动势允许值进行了表述:长途电话为1.0 mV;本地电话为4.5 mV。

(2)文献［22］中提出:新时期、新条件下电话回路杂音电动势水平不超过2 mV。

(3)文献［25］根据目前我国电力线路走廊通道与通信线路相对位置关系的普遍情况，探讨了将4.5 mV允许值标准提高到1.0 mV、放宽直流滤波性能指标或取消滤波器、工程协调等技术经济比较问题。

研究结论表明:如果放宽直流滤波性能指标(等效干扰电流Ieq限制为2 200～3 500 mA)，同时提高干扰影响杂音电动势的控制标准(1.0 mV)，计算分析表明，需改造的通信线路条数明显增加，电力建设项目的改造费用也明显增加［26-27］。

(4)文献［28］中指出:我国人口众多，电力和通信行业发展较快，高压电力系统与通信系统邻近的可能性更大，为降低工程造价，同时保证通信系统的质量，对于公用电话回路音频干扰限值，建议杂音电动势小于1～2 mV。

2.6 与国际接轨的预期

上述分析表明，我国电话杂音允许值不仅数值相差大，且对名称表述(噪声计电动势、噪声计电压)也不相同。

早在编制文献［29］时，就对干扰影响允许值与国际接轨进行了预期，在条文说明中强调:如果敏感系数达到1‰、噪声计电动势允许值为1 mV与敏感系数为4‰、噪声计电动势允许值为4.5 mV基本是对等的;当电信设备、电信线路达到“尽可能对地完全平衡，符合最新式设备的要求”时，与国际标准1 mV接轨比较容易;但必须注意到，对架空电信明线，特别是敏感系数为5‰～6‰的架空农话线要求与国际标准接轨则困难较大［29］。2006年修订该行业标准时，又强调了该观点［2］。

目前我国架空电信明线全部淘汰，必须兼顾通信系统与电力系统的利益，恰当地选取能被各方所接受的干扰影响杂音电动势的控制值。除技术经济分析外，与各行业主管部门认知程度、产业经营政策有关，还需行政审批许可，是个复杂长远的问题。

2.7 干扰影响标准的修订建议

为推进电力行业标准的修订编制工作，对该允许值提出以下新的表述方式。

音频双线电话回路噪声计电动势允许值应符合下列规定:

(1)基本噪声计电动势允许值为2 mV。

(2)考虑电话回路纵向变换损耗性能的噪声计电动势值见表3。

表3 电话回路噪声计电动势允许值Tab.3 Allowable value of electromotive force of noise meter in telephone circuit

3 结语

我国地域广阔、人口密集，各地电信建设水平参差不齐，确定直流输电线路影响市话通信系统允许值，必须总结以往工程设计规范和运营实施状况，参考国际最新、最先进标准及科技研究成果，同时要考虑我国目前通信网络设备和线路抗干扰能力所能达到的技术水平，以达到确保市话通信系统设备及人身安全、降低防护费用、便于工程协调的目的。本文主要提出了下列2点建议:

(1)对市话通信系统危险影响电压(或纵电动势)允许值，采用1 456 V(峰值);

(2)对音频双线电话回路的干扰影响，基本噪声计电动势允许值应小于2 mV。

该建议值虽然比目前电力行业标准［2-20］严格，但较ITU-T标准宽松，这样取值符合我国国情，可供工程设计及规程编制参考。

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