ฟังก์ชั่นหลักสองประการของสายกราวด์ออปติกในสายส่งไฟฟ้าคืออะไร?

Beyond the Wire: OPGW ปกป้องและเชื่อมต่อกริดได้อย่างไร

ในภูมิประเทศที่เงียบสงบที่ยืดเยื้อระหว่างเมืองของเราผู้รักษาที่สูงตระหง่านของกริดไฟฟ้ามีพลังมากกว่าเพียงแค่พลังงาน เดินไปตามจุดสูงสุดของหอส่งสัญญาณแรงดันสูงเหล่านี้เป็นสายเคเบิลชนิดที่ไม่เหมือนใครซึ่งมีจุดประสงค์คู่ที่สำคัญ สายเคเบิลนี้เรียกว่า สายดิน หรือ OPGW สำหรับวิศวกรผู้ให้บริการกริดและผู้เชี่ยวชาญด้านโทรคมนาคม OPGW เป็นรากฐานที่สำคัญของโครงสร้างพื้นฐานที่ทันสมัยและเชื่อถือได้ แต่สำหรับหลาย ๆ คนความสามารถเต็มรูปแบบของมันยังคงเป็นปริศนา

ฟังก์ชั่นหลัก #1: The Protective Shield - ปกป้องสายไฟ

บทบาทหลักและแบบดั้งเดิมของสายไฟที่ด้านบนของหอส่งกำลังคือทำหน้าที่เป็นก ลวดโล่คง หรือ สายดิน - หน้าที่ของมันคือการปกป้องตัวนำเฟสที่มีพลัง (สายไฟที่พกพา) ด้านล่างจากแรงทำลายล้างมากที่สุดในธรรมชาติ: ฟ้าผ่า OPGW เป็นสายแรกที่ดีที่สุดและสำคัญที่สุด

ฟังก์ชั่นย่อย 1A: การป้องกันสายฟ้าและการป้องกัน

ปัญหา: เมื่อสายฟ้าฟาดโดยตรงกับตัวนำเฟสมันจะฉีดกระแสไฟพุ่งขึ้นอย่างมหาศาล - มักจะเกิน 100,000 แอมแปร์ - ในส่วนที่สอง การเพิ่มขึ้นอย่างมากเกินขีดความสามารถในการทำงานของสายซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวของฉนวนอย่างรุนแรงความเสียหายของอุปกรณ์และการสะดุดของเบรกเกอร์ในทันทีทำให้เกิดไฟดับ

OPGW แก้ปัญหาได้อย่างไร: สายเคเบิล OPGW อยู่ในตำแหน่งเชิงกลยุทธ์ที่จุดสูงสุดบนหอคอยสร้าง "โล่" เหนือตัวนำเฟส มันถูกออกแบบมาให้เป็นจุดติดต่อที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการโจมตีด้วยฟ้าผ่า

สถานที่ท่องเที่ยวโดยเจตนา: เนื่องจากความสูงและฟังก์ชั่นการต่อสายดิน OPGW จะสกัดกั้นจังหวะฟ้าผ่าอย่างมีประสิทธิภาพก่อนที่จะถึงตัวนำเฟสวิกฤตด้านล่าง

เส้นทางปัจจุบันที่ปลอดภัย: เมื่อเกิดขึ้นชั้นนอกโลหะที่แข็งแกร่งของ OPGW จะให้เส้นทางที่มีความต้านทานต่ำสำหรับกระแสฟ้าผ่าที่จะเดินทางไปตามช่วงของสายเคเบิล

การกระจายไปยังโลก: ในแต่ละหอส่งสัญญาณ OPGW เชื่อมต่อด้วยไฟฟ้ากับโครงสร้างหอคอย หอคอยนั้นเชื่อมต่อกับระบบสายดิน - เครือข่ายของแท่งและตัวนำที่ฝังอยู่ในโลก กระแสฟ้าผ่าขนาดใหญ่นั้นถูกเบี่ยงเบนไปอย่างปลอดภัยลงไปที่หอคอยและกระจายไปอย่างไม่เป็นอันตรายต่อพื้น

ผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์: ด้วยการเสียสละตัวเองเพื่อนัดหยุดงาน OPGW ป้องกันพลังงานการทำลายล้างของสายฟ้าจากการเข้าถึงตัวนำที่มีชีวิตจึงป้องกันความผิดพลาดและรักษาความต่อเนื่องของแหล่งจ่ายไฟ การออกแบบของมันช่วยให้มั่นใจได้ว่าสามารถทนต่อการโจมตีหลายครั้งโดยไม่ต้องใช้กลไกหรือไฟฟ้า

ฟังก์ชั่นย่อย 1B: การคดเคี้ยวและความผิดปกติ

ปัญหา: นอกเหนือจากฟ้าผ่าเหตุการณ์อื่น ๆ อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดบนสายไฟเช่นต้นไม้ที่ตกลงบนตัวนำหรืออุปกรณ์ล้มเหลว เมื่อตัวนำสดติดต่อวัตถุที่มีสายดิน (เช่นหอคอยเอง) มันจะสร้าง "ความผิดไปสู่พื้นดิน" สิ่งนี้ส่งผลให้มีขนาดใหญ่มากแม้ว่าจะน้อยลงในทันที แต่กระแสของกระแสที่เรียกว่ากระแสความผิดปกติ กระแสไฟฟ้านี้จะต้องถูกกำหนดเส้นทางอย่างปลอดภัยไปยังกราวด์เพื่อให้รีเลย์ป้องกันสามารถตรวจจับความผิดพลาดและแยกส่วนที่เสียหาย

OPGW แก้ปัญหาได้อย่างไร: OPGW เป็นเส้นทางไฟฟ้าที่มีความต้านทานต่ำอย่างต่อเนื่องตามความยาวทั้งหมดของสายส่งเชื่อมต่อระบบสายดินของหอคอยทุกแห่ง

การสร้างพื้นที่อ้างอิงทั่วไป: เครือข่ายที่เชื่อมต่อถึงกันนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าหอคอยทั้งหมดจะถูกจัดขึ้นในศักยภาพของโลกที่คล้ายกันซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความมั่นคงและการทำงานที่ถูกต้องของแผนการป้องกันของระบบพลังงาน

พกพากระแสผิดปกติ: ในช่วงเหตุการณ์ข้อผิดพลาดส่วนสำคัญของกระแสความผิดปกติจะไหลผ่าน OPGW และโครงสร้างหอคอยกลับไปที่แหล่งที่มา OPGW ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะด้วยคะแนนกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเฉพาะ (เช่น 50 ka เป็นเวลา 1 วินาที) ซึ่งหมายความว่าชั้นอลูมิเนียมและเหล็กมีความสำคัญพอที่จะพกพากระแสขนาดใหญ่นี้ในช่วงเวลาสั้น ๆ จนกว่าจะมีการเดินทางเบรกเกอร์โดยไม่ละลายหรือทำให้เกิดความเสียหายอย่างค้ำจุน

ผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์: OPGW ทำให้มั่นใจได้ว่าในระหว่างความผิดพลาดทางไฟฟ้าภายในกระแสมีเส้นทางที่ปลอดภัยและคาดการณ์ได้ สิ่งนี้ช่วยให้อุปกรณ์ป้องกันสามารถใช้งานได้อย่างรวดเร็วและเลือกลดความเสียหายของอุปกรณ์และ จำกัด ขอบเขตและระยะเวลาของการหยุดทำงานของพลังงาน

ฟังก์ชั่นหลัก #2: ระบบประสาทดิจิตอล - เปิดใช้งานการสื่อสารสมาร์ทกริด

ในขณะที่บทบาทการป้องกันเป็นพื้นฐาน แต่ก็เป็นฟังก์ชั่นที่สองที่เปลี่ยน OPGW จากสายไฟง่าย ๆ ให้กลายเป็นสินทรัพย์เชิงกลยุทธ์ ห่อหุ้มอยู่ในเปลือกโลหะป้องกันเป็นเส้นใยออพติคอลเปลี่ยนสายเคเบิลเป็นลิงค์โทรคมนาคมที่มีประสิทธิภาพสูง

ฟังก์ชั่นย่อย 2A: การก่อสร้างทางกายภาพ: สายเคเบิลภายในสายเคเบิล

เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานคุณต้องเข้าใจว่ามันสร้างขึ้นได้อย่างไร OPGW ไม่ใช่วัสดุผสมง่าย ๆ มันเป็นโครงสร้างท่อที่ได้รับการออกแบบอย่างแม่นยำ

แกนกลาง: ที่ศูนย์กลางมากคือท่อสแตนเลสหรืออลูมิเนียม ภายในท่อที่ปิดสนิทอย่างต่อเนื่องนี้เป็นเส้นใยแสงเองโดยทั่วไปจะถูกล้อมรอบด้วยเจลปิดกั้นน้ำเพื่อป้องกันการเข้าสู่ความชื้นและให้การรองรับแรงกระแทกเชิงกล

ชั้นนอก: รอบท่อกลางนี้คือชั้นของอลูมิเนียมและสายเหล็ก สายไฟเหล่านี้ติดอยู่รอบ ๆ ท่อให้สายเคเบิลที่มีความแข็งแรงเชิงกลหลักความสามารถในการพกพากระแสและความต้านทานต่อการกัดกร่อน การรวมกันของอลูมิเนียม (สำหรับการนำไฟฟ้า) และเหล็ก (เพื่อความแข็งแรง) สามารถปรับให้เข้ากับความต้องการของโครงการได้

การก่อสร้างนี้เป็นกุญแจสำคัญในการระบุตัวตนคู่: สายไฟด้านนอกจัดการกับหน้าที่ไฟฟ้าและเชิงกลในขณะที่ท่อด้านในให้สภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยมั่นคงและแยกได้สำหรับเส้นใยแก้วที่เปราะบาง

ฟังก์ชั่นย่อย 2B: แอปพลิเคชันที่สำคัญในการจัดการและการควบคุมกริด

ความสามารถของข้อมูลที่จัดทำโดยเส้นใยออพติคอลเป็นกระดูกสันหลังของ "กริดอัจฉริยะ" มันช่วยให้การตรวจสอบการป้องกันและการควบคุมแบบเรียลไทม์ที่เป็นไปไม่ได้กับสายการสื่อสารโทรคมนาคมที่เก่ากว่า นี่คือแอปพลิเคชั่นที่สำคัญที่สุด:

1. การป้องกันระบบพลังงาน:
นี่เป็นฟังก์ชั่นข้อมูลที่สำคัญที่สุด “ การป้องกันนักบิน” หรือ“ การถ่ายทอดที่แตกต่าง” แผนการต้องการการสื่อสารความเร็วสูงเป็นพิเศษระหว่างปลายทั้งสองของสายส่ง หากความผิดพลาดเกิดขึ้นที่กลางบรรทัดรีเลย์ที่ปลายทั้งสองจะต้องเปรียบเทียบกระแสที่ไหลเข้าและออกทันที การใช้ลิงค์ OPGW Fiber พวกเขาสามารถกำหนดได้ในมิลลิวินาที (มักจะเป็น 1-2 รอบ) ว่าข้อผิดพลาดคือ ระหว่าง พวกเขาและเดินทางทั้งสองเบรกเกอร์พร้อมกัน หากไม่มีการเชื่อมโยงความเร็วสูงรีเลย์จะทำงานช้ากว่าทำให้เกิดการรบกวนของระบบมากขึ้นและความเสียหายของอุปกรณ์ที่อาจเกิดขึ้น

2. การควบคุมการควบคุมและการเก็บข้อมูล (SCADA):
SCADA เป็นระบบประสาทของศูนย์ควบคุมกริด เส้นใยใน OPGW มีข้อมูลเรียลไทม์จำนวนมากจากหลายพันคะแนนบนกริด-แรงดันไฟฟ้ากระแสน้ำกระแสไฟฟ้าสถานะเบรกเกอร์วงจรและตำแหน่งแตะของหม้อแปลง-กลับไปที่ห้องควบคุม สิ่งนี้ช่วยให้ผู้ประกอบการสามารถดูสถานะของกริดทั้งหมดแบบเรียลไทม์และทำการตัดสินใจอย่างชาญฉลาด

3. การตรวจสอบและควบคุมพื้นที่กว้าง (WAMS):
นอกเหนือไปจาก SCADA WAMS ใช้หน่วยวัด Phasor ที่ซิงโครไนซ์ (PMUs) อุปกรณ์เหล่านี้ซิงโครไนซ์โดย GPS ให้ "สแน็ปช็อต" ที่แม่นยำและทันเวลาของสุขภาพของกริด 30-60 ครั้งต่อวินาที แบนด์วิดธ์สูงและเวลาแฝงต่ำของเส้นใย OPGW เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขนส่งกระแสข้อมูลขนาดใหญ่นี้ สิ่งนี้ช่วยให้การตรวจจับการแกว่งของกริดและความไม่แน่นอนที่จะมองไม่เห็นกับ SCADA ทั่วไปช่วยป้องกันไม่ให้เกิดการดับอย่างกว้างขวาง

4. การตรวจสอบสินทรัพย์และการบำรุงรักษาตามเงื่อนไข:
เส้นใยยังสามารถใช้เพื่อตรวจสอบสุขภาพของสายเคเบิล OPGW และสายส่งเอง การตรวจจับอุณหภูมิแบบกระจาย (DTS) และการตรวจจับเสียงแบบกระจาย (DAS) ใช้เส้นใยเป็นเซ็นเซอร์ DTS สามารถตรวจจับฮอตสปอตที่ splices หรือการเชื่อมต่อในขณะที่ DAS สามารถตรวจจับและค้นหาการสั่นสะเทือนของตัวนำการควบหรือแม้แต่การรบกวนที่อาจเกิดขึ้นเช่นต้นไม้ตกหรือการก่อสร้างที่ไม่ได้รับอนุญาตใกล้ทางขวาของทาง

5. โทรคมนาคมสำหรับการดำเนินงานยูทิลิตี้:
นอกเหนือจากการควบคุมระบบพลังงานบริสุทธิ์แล้วเส้นใยให้ช่องทางการสื่อสารที่เชื่อถือได้สำหรับทุกสิ่งที่ความต้องการด้านยูทิลิตี้: การสื่อสารด้วยเสียงสำหรับทีมงานบำรุงรักษาการรับส่งข้อมูลเครือข่ายข้อมูลองค์กรและการเฝ้าระวังวิดีโอเพื่อความปลอดภัยของสถานีย่อย

ข้อได้เปรียบเสริมการทำงานร่วมกัน: ทำไมสองฟังก์ชั่นจึงดีกว่าหนึ่ง

อัจฉริยะที่แท้จริงของ OPGW อยู่ในการทำงานร่วมกันที่ทรงพลังระหว่างฟังก์ชั่นหลักสองอย่าง

การใช้งานทางขวาอย่างเหมาะสมที่สุด: การใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแยกต่างหากบนหอส่งกำลังต้องใช้ฮาร์ดแวร์เพิ่มเติมการพิจารณาการออกแบบและมีความไวต่อความเสียหายจากองค์ประกอบหรือสัตว์ป่า ด้วยการรวมเส้นใยเข้ากับสายพื้นดินยูทิลิตี้ช่วยเพิ่มการใช้งานที่มีอยู่ด้านขวาของพวกเขาโดยไม่จำเป็นต้องมีใบอนุญาตเพิ่มเติมหรือการได้มาซึ่งที่ดิน

ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของเส้นใยที่เหนือกว่า: OPGW ให้เส้นทางที่ปลอดภัยทางร่างกายและทางไฟฟ้าสำหรับเส้นใย ตำแหน่งที่ด้านบนของหอคอยพวกเขาส่วนใหญ่ไม่สามารถเข้าถึงได้และได้รับการปกป้องจากความเสียหายจากอุบัติเหตุการป่าเถื่อนและการโจรกรรม นอกจากนี้ปลอกโลหะที่แข็งแกร่งยังให้ภูมิคุ้มกันที่ดีเยี่ยมต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ซึ่งรุนแรงในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูง สิ่งนี้ส่งผลให้ลิงก์การสื่อสารที่มีความน่าเชื่อถือและความสมบูรณ์ของข้อมูลที่ไม่มีใครเทียบ

ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ: ในขณะที่ต้นทุนเริ่มต้นของ OPGW สูงกว่าสายพื้นดินแบบดั้งเดิม แต่ก็ไม่จำเป็นต้องสร้างสัญญาเช่าหรือรักษาโครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารแยกต่างหาก “ ต้นทุนที่เพิ่มขึ้น” ของการเพิ่มฟังก์ชั่นไฟเบอร์นั้นน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับมูลค่าอันยิ่งใหญ่ของเครือข่ายข้อมูลที่สร้างขึ้น มันเป็นกรณีคลาสสิกของการสร้างที่ชาญฉลาดไม่ยากขึ้น

สรุป: กระดูกสันหลังของอนาคตที่ยืดหยุ่นและชาญฉลาด

ลวดพื้นแสงเป็นมากกว่าสายไฟง่าย ๆ มันเป็นองค์ประกอบที่มีความสำคัญและมีความสำคัญต่อภารกิจของการส่งพลังงานที่ทันสมัย ฟังก์ชั่นหลักแรกเป็น เกราะป้องกัน เป็นพื้นฐานที่ให้ความยืดหยุ่นที่จำเป็นในการทนต่อความโกรธของธรรมชาติและความผิดพลาดของระบบภายใน ฟังก์ชั่นหลักที่สองเป็น ระบบประสาทดิจิตอล เป็นการเปลี่ยนแปลงโดยให้แบ็คโบนข้อมูลความเร็วสูงและมีความน่าเชื่อถือสูงซึ่งช่วยให้การรับรู้สถานการณ์ระบบอัตโนมัติอย่างรวดเร็วและการควบคุมอัจฉริยะที่จำเป็นสำหรับกริดพลังงานในศตวรรษที่ 21

ด้วยการทำความเข้าใจกับฟังก์ชั่นที่เชื่อมโยงกันทั้งสองนี้เราจึงสามารถชื่นชมได้ว่าทำไม OPGW จึงกลายเป็นเทคโนโลยีที่เลือกสำหรับสาธารณูปโภคทั่วโลก มันเป็นตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบของวิศวกรรมที่สง่างาม: การแก้ปัญหาความท้าทายพื้นฐานสองประการคือการป้องกันและการสื่อสาร - ด้วยโซลูชันเสริมเสริมที่แข็งแกร่งเชื่อถือได้และพร้อมสำหรับอนาคต