基于光纤复合海底电缆海岛电力系统模型探究

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1、基于光纤复合海底电缆海岛电力系统模型探究摘要：我国目前有人驻扎的远洋海岛普遍存在供电不足、远程信息通信能力差的问题。针对这些不足，设计了一种适合远洋海岛的电力控制模型。模型利用光纤复合海底电缆作为介质连接本土与远洋海岛并通过光纤复合海底电缆向海岛提供电能。光纤复合海底电缆既能传输电能又能传输数据信号。利用它可以为远洋海岛构建安全可靠的供电系统和远程通信系统。模型能够有效解决目前我国海岛存在的电力及通信方面的问题。关键词：光纤复合海底电缆；远洋海岛；供电系统；远程通信中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：1672

2、-7800(2012)012-0113-021光纤复合海底电缆光纤复合海底电缆是近几年来伴随着我国海底电缆技术的不断发展应运而生的电缆技术。目前，它在电力系统中的应用不断增多但并未达到普及的程度。我国目前已经将其应用到220kV的海底电缆工程之中。光纤复合电缆的特点是它既能起到传输电能的作用，又能作为光纤介质传递信息数据。因此，在光纤复合电缆的制造工艺上要求较高，既要提高电缆导体、光纤介质的绝缘性能，又要保证电能对光纤传输的数据干扰较小。另外，海底电缆的工作环境恶劣，工作时突发型、复合型的故障或干扰较多，这对海底电缆的

3、工作效率和使用寿命都有很大影响。因此，海底电缆应该具备应对海底环境变化的性能。除了解决电导通性能、阻水性能、机械性能、耐腐蚀性能、光纤信号中继、光纤传输率等问题外，还要对内部结构进行严格设计，一定要保证电能与光纤信号互不干扰。因此，光纤复合海底电缆的内部结构比较复杂。如图1为光纤复合电缆结构图，在图中光纤与电缆放置在同一电缆中，其中电缆导体可以是多芯的，图中只画出一芯电缆导体表示其结构组成。另外，光纤与电缆周围还包括了阻水导体、导体屏蔽、绝缘屏蔽、阻水缓冲层、铅套、外护套、防蚀层、内衬层、填充层、铠装层及外被层等多种包

4、围介质。总之，采用光纤复合海底电缆可以同时将电力能源与信号数据传输到海岛上。这样可为远洋海岛提供电力供给和信息数据。因此，光纤复合海底电缆是构成远洋海岛电力系统的关键介质。2基于光纤复合海底电缆的海岛电力系统模型2.1海岛电力系统模型本文设计的远洋海岛电力系统模型主要利用光纤复合海底电缆作为传输媒介将信号数据和电力同时从本土传送到远洋海岛，其结构如图3所示。基于光纤复合海底电缆的海岛电力系统模型由电力控制系统、信息控制系统、光纤复合海底电缆分离装置设备等组成。该模型的主要工作过程如下：本土电网通过光纤复合海底电缆将电力

5、和数据信号同时传递到远洋海岛的电力系统接口，再由分离装置将复合电缆中的电能与光缆信号进行分离，其中电能由岛上各主干线进行配送，光缆信号由岛上的控制网络信号介质（可以采用光缆或者电缆）进行传输。如果岛上采用同轴电缆或双绞线进行数据信号的传递，则需要进行信号转换，即通过转换设备将光缆中的光电信号转换为同轴电缆或双绞线能够识别并传递的信号。2.2电力系统模型各部分功能基于光纤复合海底电缆的海岛电力系统模型主要由3个部分组成。下面详细介绍模型主要组成部分的工作原理。2.2.1接口设备该设备主要功能是将光纤复合海底电缆传输过来的

6、电能与光纤信号分别输送到相关的控制系统中。电力控制系统和信息控制系统可以通过接口设备来接收相应的信号。2.2.2电力控制系统该系统的职能有3个：将各种自发电电源（包括海岛上风能发电、光伏发电等）、储能设备、保护装置等集成在一起；当岛上直接采用海底电缆供应电力时，系统负责将电能供应到户；当海岛不接受海底电缆输入的电能时，系统将切断供电线路并改由自发电电源提供电能，同时向储能设备充电并向全岛供电。如图4为系统内部结构图，电力控制平台作为控制中心完成所有控制操作（包括继电保护、供电、电源切换、负荷管理等）。其中控制总线为系统

7、中各部分传递控制指令，电力电缆为各部分提供电力供应。自发电电源与海底电缆提供电力之间存在切换关系。2.2.3信息控制系统海岛信息控制保留以往的通讯方式（微波、无线电电台等方式），并利用光纤复合海底电缆其中的光缆作为通信介质构建信息网络。信息控制系统网络不但具有带宽值高、容量大、可靠性强的优点，还可以进行远程传输监控、视频图像等信息。岛内信息网络采用光缆或电缆（双绞线）都可以。信息控制网络系统的作用在于对岛内信息进行有效控制并与本土控制系统进行通信。由于采用海底电缆，与本土通信的数据带宽增加，可靠性增强，因此，基于海底光

8、纤复合海底电缆的信息控制系统可靠性高，当海底电缆受到破坏时，还可以利用微波、无线电等传统方式进行通信。3关键技术在光纤复合海底电缆电力系统模型中，关键技术包括了光纤复合海底电缆制造技术、电力控制系统中的电源切换技术、信息通信网络技术等。其中光纤复合海底电缆本身工作环境十分恶劣，再加上电缆本身包含了电缆与光缆，两者之间如何兼容、互不