项目名称：多业务共享OPGW光纤接续点选择布置技术
- 福建永福电力设计股份有限公司
- 福建省福州市闽侯县上街镇海西科技园高新大道3号
- 350108
- 吴飞龙
- 0591-38269636
| 姓名 |
李 杰 |
电话 |
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电子邮件 |
lijie@fjyongfu.com |
| 区号 |
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邮编 |
350108 |
通信地址 |
福建省福州市闽侯县上街镇海西科技园高新大道3号 |
卓秀者 张芬芬 柏 强 吴飞龙 林晨鹭 邓 舒 傅寿熹 柳 莉 黄 宁
| 专利类型 |
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专利状态 |
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| 申请号 |
授权日期 |
授权专利号 |
| 202010488613.X |
2022-07-05 |
ZL202010488613.X |
| 202010488489.7 |
2022-08-09 |
ZL202010488489.7 |
光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wires，OPGW)是把通信光纤复合到高压输电线路架空地线中，构成电力系统特有光纤通信网络。
目前OPGW接续点选择主要根据光缆制造技术、成盘重量和施工道路、运输条件等因素，按若干个耐张段累计长度3~5 km进行分盘，在输电线路耐张铁塔上随机选择OPGW接续点，配置光纤接头盒沿着输电线路逐段全芯数熔接，延伸形成长度达几十公里至几百公里以上的OPGW光纤传输通道。
随着新型电力系统加快构建，智慧输电线路运行状态监测诊断以及铁塔基础、护坡，森林山火视频监控等大量信息传输对通信网络提出了更高的要求。由于高压输电线路多位于崇山峻岭、人烟稀少区域，租用的电信运营商通信网络布点率低，信号弱，特别是40%以上穿越无人居住区的输电线路走廊通信可靠性更低，严重影响智慧输电线路安全稳定运行。
当今大芯数OPGW光缆制造已取得关键技术突破，复合光纤芯数已从24芯增加到72芯以上，144大芯数OPGW投入运行后已有大量纤芯富余，但OPGW光纤建成运行后，传输着大量电网安全稳定控制、继电保护和调控自动化等实时信息，很难再开断抽取其中富余的纤芯作为智慧输电线路信息传输的光纤通道，传统OPGW接续局限性严重制约了大芯数OPGW优质光纤资源的综合利用，导致供需矛盾突出。
近期国家工信部、国资委联合发文，大力推动输电线路铁塔开放挂载5G基站，也对5G通信共享电力OPGW光纤提出新需求。
参展项目针对智慧输电线路状态监测、5G通信等新业务对就近接入OPGW光纤迫切需求，在输电线路工程设计源头上颠覆了传统的OPGW光纤接续点选择方式，统筹兼顾输电线路状态监测、5G等新通信业务的特殊需求，在确保电网传统光纤通信业务安全畅通前提下，经多年联合攻关，率先实现多业务共享大芯数OPGW富余光纤，有效解决智慧输电线路信息通信难题，为保障新型电力系统安全稳定运行提供了关键的通信技术支撑，为5G通信共享电力OPGW光纤提供快捷高效的接入方案，推广应用取得显著的经济和社会效益。
参评项目在福建平潭岛架空线路与海底电缆混合输电线路实时在线监测应用中，利用OPGW接续点选择关键技术及分层结构OPGW接头盒，抽取OPGW及海缆复合光纤，作为输电线路分布式监测的光纤传感元件，实施成果显著，荣获福建省科学技术进步奖一等奖；在国家电网大型无人机输电线路巡检中，应用参评技术选择OPGW接续点，并抽取OPGW富余纤芯，组成无线与OPGW光传输融合通信中继测控数据链，支撑大型无人机超视距、大范围、长距离的输电线路飞行巡检作业，荣获国家电网公司科技进步二奖。以参展成果为核心技术成功入选国家电网公司新型电力系统颠覆性技术，收录中国能源网络通信创新应用技术《典型案例》。
1.立项背景
智慧输电线路运行状态全景感知、线路走廊环境、森林山火等视频监控、大型无人机输电线路巡检测控通信以及4G/5G通信基站等新业务装置，通常选择搭挂在输电线路上海拔较高或视野较为开阔的铁塔，以扩大监控范围，提高监视效果，实现多方位多业务综合监测监测。
针对现有OPGW接续点方式，无法满足智慧输电线路监测和5G通信新业务就近接入OPGW实际问题。参展项目经多年攻关，首次提出基于输电线路铁塔位置地理信息，融合输电线路上智慧线路状态监测及全景感知装置和5G通信基站等搭挂铁塔位置进行建模计算，应用矩阵算法发明了统筹兼顾多业务的OPGW接续点选择布置创新技术。
2.关键创新技术及步骤
（1）在新建输电线路OPGW接续点设计时(旧输电线路OPGW改造可参照进行)，根据各种新业务设备需要搭挂输电线路铁塔位置地理信息，编制输电线路铁塔及新业务搭挂地理信息分布图，按OPGW长度3~5 km分盘原则，优先选择有搭挂新业务设备的铁塔作为OPGW接续点。
（2）依次选择搭挂新业务的铁塔作为OPGW接续点时，当出现5 km距离内电力铁塔上均无设备搭挂时，在3~5 km区间内优先选择耐张塔作为OPGW接续点，安装新研发的分层结构多业务共享光纤接头盒，新业务通信就近接入“即插即用”单元预留纤芯。
（3）当新业务设备搭挂输电线铁直线塔时，需要选择直线塔作为OPGW接续点时，在不影响电力铁塔受力的情况下，可通过技术改造，在直线塔上安装研制分层结构OPGW光纤接头盒，实现多业务共享大芯数OPGW光纤。
（4）当出现搭挂新业务设备的两基铁塔之间距离<3 km、或新业务设备搭挂的终端塔与变电站门型架之间的OPGW长度<3 km时，可结合实际需求选择接续点，并按实际长度配盘生产。
3.与当前国内外同类技术对比
检索与参展项目最接近国内2项、国外3项同类技术，简介如下：
D1.CN108307255A中国专利，公开了利用沿输电线路塔杆OPGW光纤接续盒，对EPON网络传输特性进行在线监测方法；
D2.CN103323140A中国专利，公开了一种利用OPGW丰富纤芯作为光纤布里渊分布式监测传感元件，实现对输电线路温运行状态进行实时监测方法；
D3.P2005191727A日本专利，公开了一种能够在OPGW故障情况下，缩短故障停运时间的OPGW系统；
D4.GB2468274A英国专利，公开了在模块化光数据网络中使用复合光纤电缆，减少安全隐患方法；
D5.US2016241339A1美国专利，公开了基于光纤的DAS被配置为接收来自不同小小区服务提供商的多个小小区通信的设备和方法。
综上可知，D1-D5公开内容均未涉及参展项目的统筹兼顾智慧线路监测、5G通信等多业务需求，选择OPGW接续点新技术。
因此，参展项目至今依然保持国际领先地位。
1.支撑新型电力系统安全稳定运行，大规模推广应用市场前景广阔
参展项目率先应用在福州电网长乐井门变智慧线路工程中，大幅提升了智慧输电线路运行状态监测通信可靠性，为新型电力系统安全稳定运行提供关键通信技术支撑，并大幅提高大芯数OPGW利用率，经济和社会效益显著，可在全国电力系统大规模推广应用、市场前景广阔，产业化效益更为显著。
2.实现电力特有优质资源共享，促进5G网络全方位覆盖
参展项目应用可有效利用城乡接合部以及部分山区输电线路杆塔，挂载4G/5G基站通信设备，就近接入电力系统特有OPGW光纤回传业务，有利降低5G工程建设成本，缩短建设周期，加快5G通信网络建设步伐，电力电信资源融合，产业化效益显著，市场前景广阔。
3.提高专用通信网络可靠性，保障国防通信安全畅通
参展项目还可应用在靠近输电线路沿线的高速公路、石油石化开采钻探区域、铁路沿线、环境监测等偏远区域行业信息通信领域，为远离电信运营商网络的行业通信共享OPGW优质资源，构建更加安全可靠专用通信网络。
参展项目还可为国防通信提供电力特有的备用光纤传输通道，军民融合共享电力系统特有OPGW优质资源，构建更加安全可靠的混合通信网络，进一步提高容灾抗毁能力，保障国防信息通信安全畅通，社会和安全效益突出。
4.典型应用案例及效益
（1)抽取OPGW作为分布式监测传感元件，实现海陆互联输电线路状态实时监测。在福建平潭光电复合海底电缆监测项目中，应用参展项目抽取输电线路上OPGW纤芯与光电复合海底电缆中冗余纤芯连接，作为布里渊光纤分布式传感元件和监测信息传输双用通道，成功构建架空线路与海底电缆混合监测系统，实现输电线路实时温度、应力应变、舞动振动等运行状态在线监测，实施应用效果显著，荣获福建省科学技术进步一等奖。
（2）构建光电融合飞行测控通信中继站，支撑输电线路大型无人机超视距、大范围、长距离巡检作业。在国家电网大型无人机输电线路巡检项目中，应用参展项目选择输电线路制高点铁塔上架设无线通信站，抽取OPGW富余纤芯回传无线通信信号，形成无线通信与OPGW光传输融合的飞行测控数据链，支撑大型无人机超视距、大范围、长距离的输电线路飞行巡检作业，荣获国家电网公司科学技术进步二等奖。
（3）参展项目先后在福州电网长乐井门变配套220千伏送出线路工程、福建棠园500千伏变电站工程、福建北部向南部新增1000千伏输电通道工程，大芯数OPGW光缆关键技术及应用等智慧输电线路项目中实施应用，有效满足智慧输电线路运行状态监测和全景感知对信息通信要求，大幅提升通信可靠性和安全性，减少高压输电线路停电检修时间，降低租用电信网络费用，取得经济效益达数亿元，社会和安全效益更加显著。
