【摘要】隨著國家電網(wǎng)公司電力光纜通訊網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，光纜線路越來越長，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，致使光纜的管理水平跟不上光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展步伐。為進(jìn)一步加強(qiáng)通信網(wǎng)管理，充分發(fā)揮電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)的作用，更好地服務(wù)于電力生產(chǎn)服務(wù)，加強(qiáng)對(duì)電力光纖網(wǎng)監(jiān)控是很有必要的。目前，電力通信光纜故障的發(fā)現(xiàn)大多數(shù)是依靠光傳輸設(shè)備的報(bào)警或數(shù)據(jù)通信中斷的報(bào)警來發(fā)現(xiàn)的，這些報(bào)警混雜了許多非光纜的因素在其中，經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)。電力通信光纜一般隨電力一次線路建設(shè)，一般電力架空線路的地域都比較偏僻且范圍很廣泛，因此，在故障發(fā)生后及時(shí)、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障定位對(duì)光纜的故障排除及穩(wěn)定運(yùn)行有重大意義。

【關(guān)鍵詞】電力光纜；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；通信傳輸

1.理論和實(shí)踐依據(jù)

1.1 技術(shù)理論依據(jù)

光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)干涉系統(tǒng)，經(jīng)感應(yīng)光纖正、反兩路傳輸?shù)墓獍l(fā)生干涉，當(dāng)感應(yīng)線圈的光纖發(fā)生微變時(shí)，引起兩干涉光路相位差發(fā)生變化，通過光路參數(shù)的設(shè)計(jì)，使得干涉信號(hào)的頻率與光纖感應(yīng)到的頻率一致。光纖對(duì)振動(dòng)信號(hào)的感應(yīng)是通過光纖的彈光效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)傳感頭固定在物體某位置時(shí)，該位置的振動(dòng)引起空氣和傳播介質(zhì)的振動(dòng)，間接作用到光纖感應(yīng)線圈上，當(dāng)光纖感受到微振動(dòng)產(chǎn)生的的壓力時(shí)，光纖發(fā)生微小的形變，引起光纖中傳輸光的相位發(fā)生變化。

1.2 自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)原理

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和光纖特性測(cè)量技術(shù)，對(duì)光纖傳輸網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程分布式的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)光纜線路的狀況信息集中收集、處理和存儲(chǔ)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過OTDR測(cè)試儀對(duì)被監(jiān)測(cè)光纖進(jìn)行光特性測(cè)試，將采集到的背向散射曲線與參考曲線進(jìn)行比較，分析光纖的傳輸特性，獲得光纖的當(dāng)前狀態(tài)。

1.3 利用溫度等物理特性對(duì)光纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)原理

1989年美國的Melt等人實(shí)現(xiàn)了光纖Bragg光柵（FBG）的UV激光側(cè)面寫入技術(shù)以來，光纖光柵的制造技術(shù)不斷完善，人們對(duì)光纖光柵在光傳感方面的研究變得更為廣泛和深入。光纖光柵傳感器具有一般傳感器抗電磁干擾、靈敏度高、尺寸小、重量輕、成本低，適于在高溫、腐蝕性等環(huán)境中使用的優(yōu)點(diǎn)外，還具有本征自相干能力強(qiáng)和在一根光纖上利用復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)復(fù)用、多參量分布式區(qū)分測(cè)量的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

1.4 實(shí)踐依據(jù)

早期的輸電線路覆冰監(jiān)測(cè)主要依靠人工巡線，受地形環(huán)境、人員素質(zhì)、天氣狀況等因素的影響比較大，且效率低、復(fù)巡周期長。隨著我國500kV輸電線路建設(shè)，尤其是2008年雪災(zāi)之后，覆冰在線監(jiān)測(cè)技術(shù)受到普遍重視，一些覆冰在線監(jiān)測(cè)裝置上線運(yùn)行，但總的來說，目前國內(nèi)借鑒國外的技術(shù)比較多，成熟的比較少。

1.5 主要技術(shù)研究應(yīng)用

（1）信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)

光信號(hào)監(jiān)測(cè)方法通常分為兩種：在線監(jiān)測(cè)和離線監(jiān)測(cè)，在線監(jiān)測(cè)就是監(jiān)測(cè)工作纖中的光信號(hào)，需要用到分光器、波分復(fù)用器、濾波器、垮接設(shè)備等；離線監(jiān)測(cè)就是監(jiān)測(cè)備纖中的光信號(hào)，需要增加激光光源，給備纖提供光信號(hào)；還可以通過通信設(shè)備的接口收集通信設(shè)備給出的有關(guān)信息。

（2）光纜測(cè)溫傳感技術(shù)

光纜測(cè)溫技術(shù)對(duì)于OPGW的電流升溫技術(shù)也是必不可少的，因?yàn)橐话憔€路的跨度都較長，線路周邊環(huán)境各不相同，通過電流升溫很可能會(huì)使得線路段局部過熱，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就可能影響到光纜甚至地線的正常運(yùn)行。采用抗覆冰OPGW并結(jié)合光纜測(cè)溫技術(shù)后的工作模式，如圖1所示。

既可以由單個(gè)變電站控制，也可以由2個(gè)變電站同時(shí)工作控制，這樣可以避免因?yàn)榈鼐€的原因造成線路情況的惡化。如果線路接地，則通過光纖測(cè)溫技術(shù)，也可以很容易定位接地點(diǎn)。

（3）光反射技術(shù)

由折射定律可知，若，則，即與入射光線相比，折射光線向法線方向偏折；若，則，即與入射光線相比，折射光線將偏離法線。且隨著入射角的增大，折射角增加很快，當(dāng)入射角時(shí)，折射角為90o；當(dāng)入射角時(shí)，就不再有折射光線而光全部被反射這種對(duì)光線只有反射而無折射的現(xiàn)象叫全反射，入射角叫做臨界角，其值為：

光在前進(jìn)當(dāng)中會(huì)因?yàn)楣饫w中介質(zhì)的吸收、雜質(zhì)、氣泡或因光纖外覆層的不均勻等因素，產(chǎn)生散射損失（衰減）?？梢酝ㄟ^測(cè)試儀器測(cè)試整個(gè)光纖鏈路的衰減并提供與長度有關(guān)的衰減細(xì)節(jié)，具體表現(xiàn)為探測(cè)、定位和測(cè)量光纖鏈路上任何位置的事件（事件是指因光纖鏈路中熔接、連接器、彎曲等形成的缺陷，其光傳輸特性的變化可以被測(cè)量）。

（4）光功率監(jiān)測(cè)技術(shù)

光功率監(jiān)測(cè)是光纜線路監(jiān)測(cè)的基本功能，隨著光功率監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展和光功率監(jiān)測(cè)器件成本的降低，光功率監(jiān)測(cè)越加廣泛和重要。光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹通過光功率監(jiān)測(cè)單元實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的收端光功率監(jiān)測(cè)。

光功率監(jiān)測(cè)單元具有光功率數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、告警處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。光功率監(jiān)測(cè)單元具有四種告警等級(jí)，當(dāng)采集到的光功率數(shù)據(jù)越過某個(gè)告警門限時(shí)，光功率監(jiān)測(cè)單元將向RTU和中心站發(fā)出越限告警，RTU將立即啟動(dòng)對(duì)該條光纖的測(cè)試，并將測(cè)試報(bào)告上報(bào)給中心站。告警報(bào)告同時(shí)存儲(chǔ)進(jìn)光功率監(jiān)測(cè)單元的告警歷史數(shù)據(jù)庫中，它保存每條光纖的歷史告警記錄。

（5）GIS技術(shù)應(yīng)用

為了能夠直觀的了解光纜線路的分布及周邊物理環(huán)境，項(xiàng)目研究分析了基于整合符合電力公司電子地圖兼容格式之GIS電子地圖信息系統(tǒng)。它除了可以放大、縮小、漫游，故障定位、地標(biāo)處理外，還可以與OTDR曲線相連，當(dāng)OTDR曲線上的游標(biāo)移動(dòng)時(shí)，地理信息圖上將同步顯示該處的地理位置。

2.預(yù)期目標(biāo)及成果

2.1 預(yù)期目標(biāo)及成果

（1）完成對(duì)電力光纜網(wǎng)備康線ADS線路和長蘇線OPGW線路的全程自動(dòng)監(jiān)控測(cè)試和專業(yè)化分析研究；

（2）基于OPGW和ADS覆冰溫度、應(yīng)力應(yīng)變?cè)砦锢硖卣骱土炕瘻y(cè)量技術(shù)，完成備康線ADS線路和長蘇線OPGW線路的全程自動(dòng)監(jiān)控測(cè)試和專業(yè)化分析研究；

（3）完成測(cè)試與資源管理系統(tǒng)或網(wǎng)管系統(tǒng)結(jié)合研究；

（4）完成適用于電力通信特點(diǎn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)與路由選擇和技術(shù)方案研究；

（5）完成地理信息系統(tǒng)（GIS）與開發(fā)工具和光纖長度的對(duì)應(yīng)變換研究；

（6）實(shí)現(xiàn)電力公司XX線OPGW線路光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景研究；

（7）完成電力公司XX線OPGW線路光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施。

2.2 研究成果特點(diǎn)

（1）研究成果應(yīng)用后，可對(duì)XX電力公司光纜鏈路進(jìn)行定期（周期）測(cè)試、點(diǎn)名測(cè)試和障礙告警測(cè)試。當(dāng)被監(jiān)測(cè)光纖發(fā)生障礙時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行障礙告警測(cè)試，并對(duì)光纖障礙性質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)判斷，按規(guī)定的告警級(jí)別發(fā)出告警信息。并迅速、準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)的位置；

（2）系統(tǒng)融合了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、光學(xué)測(cè)量技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）等技術(shù)，對(duì)光纜中光纖傳輸衰耗特性變化及光纖阻斷故障實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式實(shí)時(shí)、在線的自動(dòng)監(jiān)測(cè)；

（3）系統(tǒng)采用TCP/IP進(jìn)行系統(tǒng)互連，可使監(jiān)測(cè)中心和監(jiān)測(cè)站同時(shí)處理多個(gè)連接，并可遠(yuǎn)程進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)及軟件升級(jí)，還具有較好的安全性和較高的可靠性，符合全國電信管理網(wǎng)以及國家電網(wǎng)的通信要求。

參考文獻(xiàn)

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