关键词：OPGW光纤；衰减；原因；策略
前言
科技的发展给人们的生活带来了极大的便利，同时随着人们生活水平的提升，人们对生活中所用的各类硬件的稳定性和安全性也有了更高的要求。电力部门始终将电力网络的安全以及自动化需求作为重点研究方向之一。因此，更加稳定的OPGW就成了技术的突破方向之一。在实际的运行过程中我们发现，有不止一条的OPGW存在光纤衰减超过标准的情况。所为的光纤衰减也被称作光纤损耗，指的是搭设好的光纤线路在使用的过程中出现的损耗，它是光纤通信系统的重要传输参量。一般来说，在进行设计时往往对将光纤损耗的情况考虑进去，并设计一个可控的范围，只要损耗的程度在控制范围内，那么对于通信的影响就是可控的。但是，一旦光纤衰减超过标准，就很有可能会造成 系统发生误码告警或通道中断，这种情况的出现将会对电网运行的可靠性造成巨大的干扰。经过考察发现，OPGW产生光纤衰减的原因主要有两个方面，一是在施工的过程中受到人工因素的干扰，二是在运行的过程中受到外部环境的影响。为此，提升管理水平，并在光纤的运行过程中加以维护是提升电网运行稳定性的重要方法。
1 OPGW代表结构
OPGW的制造材料和结构都有多种形态，这些不同的形态是在长期实践的过程中积累下来的，不同的结构形态各具优缺点，都有各自的适用环境。从总量上来说目前OPGW的结构有多达几十中，但是可以大致上划分为三个大类：铝管型，铝骨架型以及不锈钢管型。
（1）铝管型 OPGW
铝管型OPGW是三种结构大类中的一种，如果进一步划分的话这种类型还可以分为无缝型、焊接型、以及纵包型。在这一结构大类中，铝管的主要作用是导电。铝的导电性能较好，在OPGW中发挥着至关重要的作用。而内部的光纤管也可以进一步进行划分：单松套光纤管、层松套光纤管。这种类型的OPGW在使用时光纤管是被内嵌在铝管当中的，铝管对光纤管起到保护作用。同时，在铝管的内部还要填充防水油膏，并进行隔热处理。一般来说，标准结构的铝管型的内层通过铝包钢线来进行绞合，外层通过铝和金线进行绞合。为了达到最佳的保护，内外侧绞合的方向是相反的。
（2）铝骨架型 OPGW
铝骨架型结构与铝管结构有一定的相似之处，但不完全相同。相似的是，铝骨架也是作为导电和保护结构。而不同之处在于，在铝骨架结构中，骨架的表层有很多螺旋槽，槽的内部有松套管和一次被复光纤束以及带纤。在标准结构的铝骨架型 OPGW中，一般是铝作为保护管。铝在骨架的外层，作为支撑和保护。但是在实际生产中，客户需要使用无铝骨架保护的铝骨架型 OPGW。这种无铝骨架的类型具有更高的柔软度，能够适应某些特殊的环境，但是由于失去了铝骨架的保护，其使用寿命也相对较短。内部绞线的材料和其他技术参数则要根据实际情况加以调整。
（3）不锈钢管型 OPGW
这种结构与前两种结构的区别较明显，它是首先将光纤放置在钢管中，并在钢管中填充防水油膏。然后使用钢管来替代单丝。单丝的数量可以根据实际情况设置为一到三根不等。最后，将组装好的钢管放置在内绞层中。需要注意的是，不同型号的钢管需要配合不同型号的绞丝。由于该中结构的OPGW组装简单，并且能够和最多的设备进行匹配，所以其使用频率远远高于另外两种构型。
2 光纤传输的特性
要想将光纤衰减的原因调查清楚，首先要对光纤的传输特性进行深入研究，在电力系统当中OPGW具有良好的传输性能，其传输距离远、传输信息总量大。实现这两个特征的主要部件是单模光纤。单模光纤的组成主要是两个部分，一是纤芯层二是包层，者两层的主要组成成分都是石英（即二氧化硅）。这两部分的组成材料相同，但是其折射率不同。纤芯层主要作用是使光信号在内部传播，包层主要作用是使光信号尽量的在纤芯中传播，起保护作用。
根据以上特性我们可以知道，如果能够保证光信号在纤芯层和包层内发生全反射就可以使光信号的衰减降到最低。但是在现实情况下，要实现这一点并不容易，它受到多方面因素的干扰。
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(1)
在上述公式当中， P1(K)为通过纤芯的光功率的大小，P2(K)为通过包层的光功率的大小，L 为所使用的光纤，长度单位一般是 Km, 则是衰减常数和外界环境有关，单位是 dB /km。
3 光纤衰减的原因
根据对运营过程中光纤的长期监测我们发现，OPGW 损耗形式一般分为两种。一种是固有损耗，另外一种是附加损耗。作为固有损耗指的是光纤在生产的过程中受到人力、材料、外部环境等的干扰而产生的损耗。这部分损耗使难以避免的。而附加损耗是指光纤在使用的过程中由于各种因素的共同作用而产生的损耗。而附加损耗是可以通过有效的管理和维护来降低其损耗值的。
下面将分别对固有损耗和附加损耗进行分析。首先，固有损耗还可以进行更细致的划分，它包括了包含了散射损耗，吸收损耗以及翘曲损耗等。
散射损耗是由于光纤材料本身的内部物质分布不均匀而导致的损耗。由于不同物质对光的反射率和折射率有所不同，所以一旦材料不均匀就会产生散射损耗。
造成吸收损耗的主要原因是光纤中的氧离子和氢离子在特定的条件下发生结合，生成氢氧根离子。而这种离子对于波长在1380nm左右的光线具有极强的吸收能力。然而，我们在电力网络中使用的电信号绝大多数都是在这个波长段内。相关实验数据表明， 0. 00 1％ OH-所产生的损耗就可以达到 300dB /km 左右。可见氢氧根离子所造成的光纤损耗是十分明显的。需要注意的是，在比较潮湿的环境中，氢氧根离子的含量会有所增加，并且由于其化学性质相对稳定所以它很难转换为其他的离子，所以其具有不可逆性。那么，在维护的过程中对氢氧根离子进行监控是十分有必要的。
翘曲损耗则是随机出现的损耗，主要是由于拉丝过程中光纤轴线倾斜造成的。
（2）
（3）
从公式中可以很明显的观测出 的大小直接关系着损耗的程度。
以上三种损耗都是固有损耗。可以发现他们都与光纤材料本身具有密切的联系。为了降低散射损耗，则有必要提升光纤材料的制作工艺，尽可能的提升光纤材料的均一性，使各个部分的折射率相同。而吸收损耗主要与氢氧根离子的浓度有关，而氢氧根离子的浓度又与湿度有关。所以在运营的过程中要对氢氧根离子的浓度进行实时监测，同时确保光纤的密封性也是至关重要的。
4 控制和预防措施
4.1 施工控制
（1）首先，要尽可能规避在施工的过程中对光纤造成的损伤。要对每一个施工步骤的关键参数进行测量，一旦发现损耗超标则要更换材料。
（2）同一条线路上的光纤应该做到一致性。采用同一厂家，统一批次的OPGW是最佳控制方法。
（3）在正式施工前要对OPGW进行监测，确保在使用时各项参数和出厂时保持一致性，规避运输和保存的过程中出现的损耗。
（4）合理控制放线时的牵引力。
（5）监测施工环境。在进行光纤切割、延续的时候要首先确保环境是清洁的，并在干燥的环境下进行。
4.2 OPGW 的维护
完善的监测制度是进行维护的首要前提。要根据OPGW的实际工作环境来采用合适的检测手段，要严格的执行国家和行业的相关标准。对于气候较差的区间，如严寒、雷电、多雨等要做重点检测。在进行监测时还需要注意以下两点：
（1）在进行检测时要注意监测环境。在较稳定的环境下进行监测。
（2如有发现光缆接头盒进水，则需要谨慎处理。首先在盒内放置干燥剂，将多余水分全部排出。
结语
综上所述，随着人们生活对电力系统的依赖程度越来越高，OPGW的使用率还会有一定的提升。而维护其稳定性和安全性是提升服务质量的目标。在当前光纤衰减问题越来越突出的背景下，要采取合适的方式来进行监测和改良。要做好维护和监测工作，将光纤衰减造成的影响降至最低。
参考文献
[1]钱一民.基于OPGW光纤通信的输电线路在线巡视与监测新技术研究[D].华中科技大学,2017.
[2]马思宁.电力光纤损耗及测试方法研究[D].长春理工大学,2018.
论文作者:李根
论文发表刊物:《中国电业》2019年21期
论文发表时间:2020/3/10
标签：光纤论文; 骨架论文; 过程中论文; 结构论文; 离子论文; 环境论文; 材料论文; 《中国电业》2019年21期论文;