王佳 程洪超 崔國瑞 鄒航 馬兵 楊立 鄭倫軍

【摘要】? ? 當前成都電網(wǎng)中運維的通信光纜種類多、數(shù)量龐大、變動頻繁，由于缺乏專業(yè)的光纜管理系統(tǒng)導(dǎo)致信息記錄分散，信息不完整，使得故障排查與尋纜工作十分困難，同時，由于缺少光纜及纖芯相關(guān)的質(zhì)量統(tǒng)計信息，無法預(yù)警故障光纜段，不能為新線纜的規(guī)劃決策和已有線纜的高效使用提供準確的數(shù)據(jù)支撐。因此基于以建立精準的光纜數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，結(jié)合可視化信息處理、多維度分析模型以及全方位的數(shù)據(jù)治理能力，構(gòu)建完善的光纜大數(shù)據(jù)綜合平臺，進行光纜的輔助分析和決策。通過在成都電網(wǎng)內(nèi)的部署使用，對光纜資源進行全生命周期管理，運用大數(shù)據(jù)分析手段提升信息價值和管理質(zhì)效，降低人均運維成本，最終實現(xiàn)“通信一張圖”。

【關(guān)鍵詞】? ? 通信光纜? ? 光纜分析輔助決策? ? 大數(shù)據(jù)分析? ? 全生命周期管理? ? 通信一張圖

引言：

當前電網(wǎng)公司中運維的通信光纜種類多、數(shù)量龐大、變動頻繁，但是并沒有建設(shè)專業(yè)的基于地理信息系統(tǒng)的光纜維護管理系統(tǒng)，輔助監(jiān)測設(shè)備不足，導(dǎo)致光纜路由信息記錄分散、信息不完整、部分光纜的連接和路由信息完全缺失，使得故障排查時尋纜定位非常困難，耗時費力，維護成本高，同時缺少光纜及纖芯相關(guān)的維護、質(zhì)量統(tǒng)計信息，無法預(yù)測或預(yù)警光纜段是否處于整改或更換的質(zhì)量狀態(tài)，更不能為新纜線的規(guī)劃決策和已有纜線的高效使用提供準確的數(shù)據(jù)信息支撐。

隨著數(shù)字化和精益化轉(zhuǎn)型的深化，對通信設(shè)備、光纜和網(wǎng)絡(luò)的智能化運維提出了更高的要求，以光纜資源管理、實時監(jiān)測、感知分析、路由優(yōu)化等智能運維為主要特征的光纜智能監(jiān)測運維管理系統(tǒng)[1]是針對新一代智能運維的系統(tǒng)，集光纜資源管理、監(jiān)測分析、告警、路徑優(yōu)化于一體，在及早發(fā)現(xiàn)光纜線路隱患、減少障礙歷時和變被動維護為主動維護等方面的重要作用，并可結(jié)合地理信息系統(tǒng)[2-4]，為光纜網(wǎng)絡(luò)的安全高效運行提供保障，從而實現(xiàn)光纜物理資源的實時的智能監(jiān)控和維護管理[5]。

成都電網(wǎng)以建立精準的光纜數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，結(jié)合可視化信息處理、多維度分析模型以及全方位的數(shù)據(jù)治理能力，構(gòu)建完善的光纜大數(shù)據(jù)綜合平臺，進行光纜的輔助分析和決策[6-9]。

進一步實現(xiàn)光纜相關(guān)產(chǎn)業(yè)資源的深度集成，包括產(chǎn)業(yè)價值鏈內(nèi)部的縱向集成和產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈之間的橫向集成;最終形成基于大數(shù)據(jù)智能分析的信息化光纜管理發(fā)展模式。

一、背景

在電力光纜狀態(tài)變化過程中，沒有相應(yīng)的檢測和管理系統(tǒng)對光纜運行情況和質(zhì)量進行監(jiān)控，維護人員無法實時掌握數(shù)據(jù)，無法提前預(yù)警。另外事故發(fā)生后，事故數(shù)據(jù)無法實時反映、資料查詢困難，故障點無法及時定位，直接影響事故處理的及時性。

光纜系統(tǒng)運行、維護主要面臨以下問題：

1.電力光纜網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛，但無光纜資源管理平臺，只有單一線路纖芯資源記錄，無法直觀、系統(tǒng)的呈現(xiàn)公司光纜路由資源情況;

2.市政工程較多[10]，光纜易斷、較難維護，運維部門缺乏專業(yè)的測試技術(shù)人員，故障定位不準，導(dǎo)致故障響應(yīng)不及時，恢復(fù)中斷時間較長;

3.光纜部署較早、已產(chǎn)生老化現(xiàn)象，損耗較高，并時常中斷，但目前常用光纜監(jiān)測手段，如OTDR、設(shè)備端口故障告警，均為事后監(jiān)測處理，不能預(yù)先告警、歷史數(shù)據(jù)難以管理與比對、光纖老化與劣化很難被跟蹤;

4.人工線路巡線，對人員投入大，巡查周期長，僅為周期性非實時可監(jiān)測。

目前的光纜運維仍然是依靠傳統(tǒng)的人工巡查方式，各維護單位普遍存在缺乏監(jiān)測手段的問題。光纜維護一般都是依靠巡查人員沿光纜走向巡視，來實現(xiàn)日常的維護工作，維護人力投入較大。

光纜的老化劣化逐步出現(xiàn)，伴隨著環(huán)境、氣候、不當施工等破壞性事故時，這種目視巡查往往很難及時發(fā)現(xiàn)故障，因此依靠傳統(tǒng)的人工巡查方式對光纖實行監(jiān)控難度很大，很難發(fā)現(xiàn)光纖的品質(zhì)逐步劣化。當通信光纜阻斷故障發(fā)生時才能發(fā)現(xiàn)，隱患已經(jīng)變成故障。

通常情況下光纜故障的判據(jù)依賴傳輸設(shè)備的監(jiān)測單元告警，由網(wǎng)管監(jiān)控人員初步判斷告警原因是光纜后，通知線路維護單位進行搶險維修。運維單位由人工操作OTDR光時域反射儀、光功率計等儀器測出光纜故障的大概位置，然后由維護人員到達現(xiàn)場搶修，根據(jù)經(jīng)驗逐段判斷找到故障點，現(xiàn)場通過光纖熔接機重新熔接后恢復(fù)光纜，從而解決故障。

二、功能實施

截止到2020年成都供電公司所轄范圍內(nèi)光纜共計1070條，共11468km，針對光纜分析的輔助決策分析勢在必行。從給每條光纜建立健康檔案做起，通過數(shù)據(jù)分析科學(xué)決策光纜高質(zhì)效運行，不漏更換一條問題光纜，也不多更換一條健康光纜。

光纜路由管理中，對光纜規(guī)格、類型、拓撲、芯數(shù)、業(yè)務(wù)級別、轄區(qū)范圍等常規(guī)參數(shù)進行了統(tǒng)計管理，另外根據(jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)采集特點，還對每個承載設(shè)施處的光纜長度、環(huán)境圖片、地理定位等進行實際收集，為纜線統(tǒng)籌、業(yè)務(wù)遷移、故障定位做出數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

光纜纖芯是業(yè)務(wù)承載的基本單位，纖芯的管理，對于光纜資源、調(diào)度、建設(shè)及業(yè)務(wù)質(zhì)量的管理都尤為重要。

基礎(chǔ)功能如下：

1.纖芯路由在GIS地圖上展示。業(yè)務(wù)光一般并不會在同一個光纜段中完全搭載，需要經(jīng)過多次跳纖或分線，通過不同的光纜段來呈現(xiàn)一個完整業(yè)務(wù)。需要對重要業(yè)務(wù)光按照光纜進行管理和展現(xiàn)，點擊光路中某一纜段，就能顯示該纜段中所有纖芯的使用情況，并用不同顏色來代表纖芯的不同質(zhì)量，為纖芯業(yè)務(wù)遷移提供數(shù)據(jù)支持。

2. SOR文件解析。現(xiàn)有纖芯質(zhì)量管理，一般都是人工從采集錄入，再采用圖表形式、以紙質(zhì)或電子化表格進行留存和上報。人工干預(yù)過多，導(dǎo)致人工消耗多，數(shù)據(jù)可靠性低，且不易建立統(tǒng)一標準的管理制度，受不同OTDR的解析功能不同所限，數(shù)據(jù)精度難以橫向和縱向?qū)Ρ?。通過對OTDR測試所得SOR文件的直接解析，避免了過多人工干預(yù)，解析結(jié)果標準，杜絕粗差的發(fā)生。

3.纖芯質(zhì)量管理中，對于纖芯所加載的業(yè)務(wù)、纖芯長度、纖芯損耗、纖芯連接方式等采用ODF式的方式，展示出纖芯上下游成端設(shè)備的連接方式，并對纖芯所加載的業(yè)務(wù)進行圖表化共計。同時對于纖芯質(zhì)量的相關(guān)數(shù)據(jù)，可通過不同顏色代表不同類別，并且對纖芯歷史數(shù)據(jù)方便的查詢，或通過纖芯質(zhì)量的變化，推測出纖芯劣化趨勢，為新建或維修光纜作數(shù)據(jù)支撐。

4.對于海量的纖芯數(shù)據(jù)基于光纜管理中的纖芯數(shù)量、SOR分析中的纖芯長度、損耗及纖芯管理中的纖芯質(zhì)量變化趨勢等，對纖芯數(shù)據(jù)進行多維度、綜合性的統(tǒng)計分析，得到圖形化的報表。

5. 統(tǒng)計查詢功能。在光纜路由管理中收集大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，基于這些數(shù)據(jù)，對光纜總長、某一區(qū)域或某一特征的光纜長度、光纜長度的變化趨勢等，能很容易地得到一個全面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，展示出相應(yīng)的圖表化報告。

（一）光纜故障追蹤儀普查光纜路由圖

通過在變電站端掛接光纜故障追蹤儀，利用雙折射原理，追蹤微彎形變，在不斷業(yè)務(wù)無損光纜的情況下，精準識別光纜并定位故障，可與系統(tǒng)無線對接、數(shù)據(jù)傳遞，通過備用纖芯普查存量下地電力光纜的路由，定位檢修井，繪制光纜路由圖。

普查示意圖如圖1所示：

（二）光纜巡線分析儀普查光纜

同時，我們可利用高端的光纜巡線分析儀，在變電站端同時掛接多條光纜備用纖芯，通過移動公網(wǎng)連接至云平臺上，現(xiàn)場作業(yè)人員通過移動終端實時與云平臺進行通信，操作巡線分析儀上光開關(guān)的狀態(tài)，可以實現(xiàn)在不開井、不爬桿的情況下敲擊井蓋或者電桿，即可完成線路尋纜和光纖測距，光纖尋線儀可通過光開關(guān)同時連接20芯＼纜，并可用APP遠程操作設(shè)備、查看測量結(jié)果，最終實現(xiàn)讓光纜這種啞資源“發(fā)聲”的效果。

（三） 配網(wǎng)光纜多級分光路由圖普查

由于配網(wǎng)光纜存在數(shù)量龐大、路由復(fù)雜、多級分光等特性，部分點位在經(jīng)過多次接續(xù)損耗以及較大初始反射等情況后，光衰嚴重，給光纜普查與資料錄入帶來了一定的挑戰(zhàn)。

針對配網(wǎng)光纜多級分光的特點，將光纜巡線分析儀直接接入開關(guān)柜，通過逐級測量、累加測量結(jié)果的方式進行測試和清查，并對部分光損較大的光接口進行清潔和維護，以降低接頭損耗。

如圖3所示，在樹形結(jié)構(gòu)的分支上加裝光纜巡線分析儀，逐級逐段測量分支光纜段的路由信息，在把分段信息累加起來，最終得到完整的配網(wǎng)光纜路由圖。

三、場景應(yīng)用

（一）配網(wǎng)光纜故障排查

2020年9月，棕樹橋-瑞光開關(guān)配網(wǎng)光纜發(fā)生故障。通過光時域反射儀在站點機房測試，結(jié)果顯示光纜在距站點3260米處發(fā)生故障。

由于原始投運資料僅為工程竣工后的CAD圖紙，此光纜中間又經(jīng)過隧道、淺溝、排管等各類通道，并且因市政建設(shè)導(dǎo)致路由多次變動，排障難度非常大，利用原有方法排查故障位置需要6到8小時。

通過光纜分析輔助決策系統(tǒng)中的快速故障定位模塊，耗時30分鐘，便準確找到了故障位置所在，引導(dǎo)維護人員快速趕往故障現(xiàn)場進行光纜接續(xù)，迅速完成故障搶險。

（二）日常光纜運行維護

運維班組相關(guān)技術(shù)人員，每個月對重要光纜的空余纖芯情況進行例行測試，并將纖芯編號、長度、損耗、加載業(yè)務(wù)及大損耗點位置等信息結(jié)果錄入“光纜輔助決策系統(tǒng)”，光纜輔助決策系統(tǒng)便可對所有纖芯根據(jù)平均損耗進行分類、統(tǒng)計和圖表化的展示，并根據(jù)歷史信息輸出相關(guān)質(zhì)量變化曲線，對質(zhì)量變化較大的光纜纖芯加以警示，便于運維人員掌握空閑纖芯狀況，便于決策層掌握光纜質(zhì)量變化，提高纜線業(yè)務(wù)承載能力，決定是否要新鋪設(shè)光纜。

以往光纜質(zhì)量退化時，是否需要鋪設(shè)光纜或?qū)⒅匾獦I(yè)務(wù)遷移往往缺乏直接依據(jù)，不利于最大化提高已有光纜的業(yè)務(wù)承載能力，也容易多鋪光纜，造成資源浪費?！肮饫|輔助決策系統(tǒng)”通過大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)，以圖形化的方式友好的展示各個纜線和空余纖芯質(zhì)量變化情況，方便決策層用好光纜和節(jié)約資源。

四、使用成效

光纜分析輔助決策系統(tǒng)通過對于每一條光纜及其纖芯的當前和歷史運行數(shù)據(jù)進行多維度分析，展示出光纜的質(zhì)量變化趨勢、纖芯大衰減點變化、纖芯資源余度、故障率、故障集中度、使用周期等信息，為維護部門及時采取相應(yīng)的整改措施提供指導(dǎo)性數(shù)據(jù)，為更換/規(guī)劃新光纜線路提供準確的依據(jù)，為部門和個人階段考核，提供工作量維度的參考數(shù)據(jù)。

由于當前成都電網(wǎng)中擁有龐大的啞資源體系，信息累計紛繁復(fù)雜。通過有效的大數(shù)據(jù)分析，充分挖掘信息價值，提高運維整體質(zhì)量。

以“堵住源頭、消化存量、數(shù)據(jù)實時保鮮”為準則，充分深化開發(fā)和應(yīng)用光纜分析輔助決策系統(tǒng)，對于光纜資源進行全生命周期管理，對于光纜線路路由、承載設(shè)施、纖芯狀態(tài)等管理和運維相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)收集和管理，并對涉及光纜和纖芯質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)進行深度分析并給出對應(yīng)的處理意見，以便維護部門及時采取正確的維護措施進行整改，把傳輸線路發(fā)生嚴重故障的概率降到最低限度，做到“有計劃、有準備、有預(yù)案”的通信檢修和維護。

五、結(jié)束語

光纜分析輔助決策系統(tǒng)和理念一方面打破了管理層與基層運維人員之間的屏障，信息直通，資源數(shù)量及使用率清晰，提升管理效率和決策準確度，另一方面增強了現(xiàn)有線路資源的使用效能和傳輸質(zhì)量，增強線路運維管理。

同時又避免了動態(tài)信息的更新由于反復(fù)資產(chǎn)清理、路由核查帶來的巨大費用投入;優(yōu)化線路傳輸性能，預(yù)防故障發(fā)生;有效提升排障效率，降低人工成本。

但是由于電網(wǎng)內(nèi)各類信息存在冗余、分散、一致性差等問題，通過建立有效的信息管控體系，打破信息孤島、實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享、提升信息價值，后期需要進一步推進光纜分析輔助決策系統(tǒng)與TMS、OMS系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。

與TMS系統(tǒng)的互聯(lián)互通一方面是可以將光纜臺賬、纖芯使用情況、通信檢修信息、網(wǎng)管監(jiān)控信息等同步給光纜智能管理系統(tǒng)，另一方面是將通信檢修票、通信檢修計劃同步給OMS系統(tǒng);與OMS系統(tǒng)的互聯(lián)互通，一方面是可以將一次線路的檢修信息、新投異動信息同步給光纜智能管理系統(tǒng)，作為數(shù)據(jù)變動的來源，另一方面是將主、配網(wǎng)停電信息同步給TMS系統(tǒng)。

通過各類專業(yè)信息系統(tǒng)之間信息的互聯(lián)互通，建立“通信一張圖”的理念，以光纜分析輔助決策系統(tǒng)作為通信數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示平臺，踐行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加強通信專業(yè)的精益化管理，為建設(shè)堅強的能源互聯(lián)網(wǎng)貢獻成都力量。

作者單位：王佳? ? 程洪超? ? 崔國瑞? ? 鄒航? ? 馬兵? ? 楊立? ? 鄭倫軍? ? 國網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司

參? 考? 文? 獻

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