闞拓 傅衛(wèi)弟

摘 要：電力系統(tǒng)的生產(chǎn)安全以及正常運(yùn)行要靠電力系統(tǒng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性來保證。在現(xiàn)階段我國電力電纜在線運(yùn)行的過程中，仍然存在潛在故障難以檢測(cè)以及故障處理手段滯后等問題。隨著電力光纜通訊網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，光纜線路越來越長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，光纜的維護(hù)與管理問題也日漸突出.該文從電力光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用的實(shí)際情況出發(fā)，提出了利用OTDR測(cè)試技術(shù)，結(jié)合GIS等相關(guān)技術(shù)，提出了一種電力系統(tǒng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的在線監(jiān)測(cè)方案。

關(guān)鍵詞：光纖在線監(jiān)測(cè) 光時(shí)域反射儀 波分復(fù)用

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）03（b）-0064-01

隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷升級(jí)換代，對(duì)數(shù)據(jù)通信的容量也提出了越來越高的要求，光纖通信在這個(gè)過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。只有重視了光纖線路的在線監(jiān)測(cè)和管理維護(hù)的自動(dòng)化水平才能保障電力系統(tǒng)的生產(chǎn)安全和穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在光纖線路傳輸性能下降時(shí)能夠及時(shí)預(yù)警，及早地發(fā)現(xiàn)故障并解決問題。

1 光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)維護(hù)方式的不足

1.1 檢測(cè)系統(tǒng)過分依賴人力

在傳統(tǒng)光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)過程中，相應(yīng)的值班人員和維護(hù)人員是監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的主體。這樣一來，出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)現(xiàn)問題并采取行動(dòng)的反應(yīng)時(shí)間則完全依靠相關(guān)人員的素質(zhì)。如果維護(hù)人員沒有及時(shí)配合行動(dòng)，則會(huì)在極大程度上延誤搶修進(jìn)度，影響整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.2 故障定位相對(duì)困難

傳輸系統(tǒng)自身配置的光設(shè)備能夠在光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行告警，但是當(dāng)整個(gè)光傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，該故障的定位就非常困難，因?yàn)閱栴}可能來自光設(shè)備，也可能來源于各種連接設(shè)備的接觸不良，還有可能是分布于戶外的光纜遭到損壞等。

1.3 光設(shè)備具備較弱的預(yù)警能力

通信系統(tǒng)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性才能保障電力系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，因此要求傳輸系統(tǒng)的預(yù)警機(jī)制更加完善。但是，光設(shè)備告警只有在線路中斷時(shí)才能發(fā)出告警信息，而無法正確預(yù)知光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的改變，不能真正發(fā)揮故障預(yù)警的作用。

基于上述原因和監(jiān)測(cè)需要，我們?cè)趯?shí)踐基礎(chǔ)上提出了主要以波分復(fù)用原理為基礎(chǔ)，利用OTDR測(cè)試技術(shù)來完成的電力光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測(cè)方案。

2 測(cè)試的基本措施

2.1 OTDR測(cè)試

光脈沖在沿光纖傳輸?shù)倪^程中存在著缺陷以及不均勻性的摻雜，再加上光子的強(qiáng)烈作用，較易在光纖長(zhǎng)度方向上的各點(diǎn)出現(xiàn)散射的現(xiàn)象。如：菲涅爾反射現(xiàn)象就是光纖內(nèi)部的幾何缺陷斷裂面所引起的，該反射的強(qiáng)弱往往與光纖的衰減具有密切聯(lián)系，在很大程度上其強(qiáng)弱反映了光纖各點(diǎn)衰減的大小。光纖的傳輸性能由OTDR測(cè)試技術(shù)來測(cè)量，其測(cè)量方法是通過獲得測(cè)試波的背向散射光在光纖上隨時(shí)間的光功率分布曲線。

具體來說，OTDR曲線總體趨勢(shì)是向右下傾斜的，經(jīng)過一段較遠(yuǎn)距離的傳輸后，背向散射光的功率不斷減小的同時(shí)發(fā)射的背向散射信號(hào)也會(huì)出現(xiàn)一定衰減。被測(cè)試光纖的背向散射曲線主要有兩個(gè)作用。第一：及時(shí)反映在光纖傳輸中的光波因折射而造成的正常衰減。第二：通過曲線特性的突變監(jiān)測(cè)光纖中物理接頭、熔接頭等可能出現(xiàn)問題的部分，以及同步反映光纖的彎曲情況。

在監(jiān)測(cè)中心，將實(shí)時(shí)的OTDR測(cè)試曲線與對(duì)應(yīng)此測(cè)試參數(shù)的參考曲線進(jìn)行對(duì)比，技術(shù)人員通過分析可以得到該光纖在系統(tǒng)運(yùn)行中的性能品質(zhì)，之后再將分析獲得的數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)，為了滿足未來不同性能的分析需要，應(yīng)當(dāng)將多種測(cè)試參數(shù)條件下的參考曲線保存起來。

2.2 跨段測(cè)試

跨段測(cè)試方法對(duì)在線光纖進(jìn)行測(cè)試所采用的基本方法，其他測(cè)試方法都是建立在該方法的基礎(chǔ)上?？缍螠y(cè)試方法在應(yīng)用時(shí)需要具備兩個(gè)條件， 首先，待測(cè)試的光纖線路應(yīng)當(dāng)具有較短的距離。其次，在對(duì)多個(gè)變電站連接光纖的測(cè)試時(shí)可以根據(jù)OTDR的動(dòng)態(tài)范圍來完成，在跨段測(cè)試時(shí)采用波分復(fù)用的基本原理，主要包括光波的合波和分波等一些過程來測(cè)試。在工作光波從光設(shè)備向下一個(gè)變電站傳遞的過程中與測(cè)試波進(jìn)行復(fù)合，并將復(fù)合后的復(fù)合波在下一段光纖上進(jìn)行傳輸，通過不斷進(jìn)行合波和分波的過程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整段光纜的測(cè)試。

2.3 GIS圖形顯示技術(shù)

在大型的光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中需要配置GIS的圖形化技術(shù)，為了給系統(tǒng)資源管理提供良好的界面顯示和交互操作的環(huán)境，方便用戶檢索和資源數(shù)據(jù)的添加，刪除，編輯以及修改功能的完善，應(yīng)當(dāng)盡可能將光纜的各種線路資源，光纜資源，光纖路由以及光纖接續(xù)資源通過圖形的形式來展示。另外，對(duì)于系統(tǒng)中各種設(shè)備的名稱，地址，注釋信息，桿塔以及光纜等屬性可以依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改和更新?？傊?，通過GIS智能地圖，不僅可以準(zhǔn)確顯示光纜路由信息，還可以在實(shí)現(xiàn)斷線故障定位的基礎(chǔ)上完成光纖監(jiān)測(cè)告警功能聯(lián)動(dòng)。

2.4 告警智能聯(lián)動(dòng)

為了保障光纖監(jiān)測(cè)過程的持續(xù)性，及時(shí)準(zhǔn)確地反映光纜的故障，應(yīng)當(dāng)以光功率監(jiān)測(cè)作為故障預(yù)警的基礎(chǔ)，結(jié)合備用纖芯建立光纜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光路來進(jìn)行光功率監(jiān)測(cè)。與此同時(shí)，光功率監(jiān)測(cè)還應(yīng)當(dāng)與掃描監(jiān)測(cè)密切結(jié)合起來，在光纜出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警并通過GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定位。

2.5 拉曼散射測(cè)試

光纖分子本身的熱振動(dòng)和光子間相互作用所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象就是拉曼散射，在這個(gè)過程中光能和熱能循環(huán)的轉(zhuǎn)換，新的波長(zhǎng)的光就會(huì)在能量轉(zhuǎn)換的過程中出現(xiàn)。光纖分子的熱振動(dòng)產(chǎn)生了拉曼散射，光纖中的反斯托克斯光強(qiáng)發(fā)生變化是由光纖受外部溫度的調(diào)劑所引起的。在獲得溫度變化的信息的過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)沿光纖溫度場(chǎng)的分布式測(cè)量。

2.6 備纖級(jí)聯(lián)測(cè)試

將各個(gè)站的備纖通過尾纖連接起來是備纖級(jí)聯(lián)的基本方法，目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)備纖的檢測(cè)。由于備纖與其他工作光纖處在同一根光纜中，因此可以根據(jù)備纖的性能來判斷整個(gè)光纖的性能。可以免去在變電站添加波分復(fù)用器，節(jié)約了監(jiān)測(cè)投資，是一種成本較低的監(jiān)測(cè)方案。

3 結(jié)語

電力系統(tǒng)光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以為線路的運(yùn)行維護(hù)人員提供一個(gè)自動(dòng)化的維護(hù)與測(cè)試平臺(tái)，在很大程度上替代了傳統(tǒng)的人工加儀器的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)方式。該系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用可以使線路的維護(hù)更加自動(dòng)化，科學(xué)化，合理化。

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