級聯開關在電力光纜自動監測系統中的應用研究

王潔云 劉穎

摘 要：級聯開關的應用，能夠在實現功能的前提下，最大限度的節約成本，隨著光纜通信技術的飛速發展，電力系統中光纜的數量越來越多，為了更好的對這些光纜進行維護，就需要一種更加高效、簡便的維護方式，在這篇文章里，我們首先對電力光纜自動監測系統進行簡單的了解，并重點對級聯開關在系統中的應用進行分析。

關鍵詞：級聯開關；OPGW；自動監測系統；應用研究；OTDR

前言

隨著電力光纜在電力系統中的不斷應用，其運行維護水平直接影響著電力系統的安全穩定運行，在實際運行過程中為了保證電力光纜的穩定性，就必須定期對光纜進行必要的維護。光纜技術的大力推廣的造成了光纜數量的不斷增多，在這種情況下傳統的維護手段已經無法滿足應用需求，在這種情況下，就迫切需要一種更加高效的電力光纜維護方式。在下面這篇文章里，我們就將對基于OTDR技術實現OPGW光纜在線監測這一系統進行簡單了解，并重點對光開關級聯在系統中的應用問題進行重點分析。

1 OPGW光纜及OTDR技術的應用

目前在電力系統輸電網絡中，電力光纜的主要應用方式是將光纜安置在架空輸電線路的地線中，從而形成輸電線路上的通信網絡，通過這種結構形式能夠實現地線和通信的雙重功能，被稱為OPGW光纜。通過實踐證明，OPGW光纜在可靠性、機械性能、節省成本等方面都有著明顯的優勢。

在電力光纜自動監測系統中，廣泛應用到了OTDR技術，一般情況下，OTDR主要代指光時域反射儀，這是一種精密的光電一體化儀表，制造原理是光線在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產生的背向散射，目前在光纜線路的施工維護工作中，能夠對光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減進行測量，并且對于故障的定位有很大幫助。隨著OTDR技術的發展革新，在光纜運行維護領域，通過對多臺OTDR進行整合，最終形成了一個集測試、分析、告警、定位、信息管理、業務報表功能于一體的光纜網絡集中監測系統。光纜監測系統的總體結構分為四層，從上到下分別是企業控制中心EMC、省控制中心PMC、本地控制中心LMC及設備控制中心DMC。其中構成DMC的主要組成部件包括OTDR模塊、光開關模塊OLM、OPM以及OLP模塊等，在這里我們只對OLM系統中的光開關級聯問題進行重點分析。圖1為OLM模塊的實物結構圖，其中的OSW代表光開關盤，它是由多個光開關組成的，OSW通過一個輸入接口于與OTDR模塊進行連接，通過多種通道選擇輸出路由，使OTDR測試信號能夠到達不同的光纖上，從而實現對多路光纖的檢測。其中光開關之間的切換是依靠相應的軟件進行控制。

圖1

2 光開關級聯

所謂級聯，在電力系統中指的是將二個以上的設備通過某種方式連接起來，能起到擴容的效果。在電力光纜維護過程中，通過使用光開關級聯技術有利于節約建設成本，通過級聯技術，在自動化監測系統中對一條光纜進行監測只需要使用一條光纖，一個OLM監測單元就能夠實現對多條光纖的監測工作。在實際的應用過程中光開關的級聯主要有兩種方式，即本地光開關級聯和遠方光開關級聯，區別在于前者光開關和OTDR都在本地機框內，而后者OTDR在本地機框內，光開關在遠端，圖2為簡單的拓撲結構圖。

通過對拓撲結構圖進行分析，我們發現通過級聯，在系統中只需要試驗一個OTDR模塊，就能實現對多條光纜的監測功能，其中功能實現的重難點就在于各級光開關OSW內部輸出路由的選擇切換。

為了將光開關級聯技術更好的應用在光纜自動監測系統中，就必須要妥善的解決光開關切換站的選址、配置及監測系統測試路由的規劃以及級聯開關的切換控制技術這三個方面的問題，其中對光開關的選址和配置造成影響的因素主要是光纜監測系統測試覆蓋能力及設備成本、運行維護難度、可擴展能力及方案實現成本。對于這一問題，我們在這里不進行詳細分析。

關于電力光纜自動監測系統測試路由規劃這一問題，重點是關于光開關切換站的部署方案，要盡量避免因為級聯而導致監測系統測試動態范圍不足情況的發生。這一問題的出現是由于級聯開關的引入會導致測試路由出現額外插入損耗（大概每級開關導致的插入損耗在0.6-1dB），所以為了保證測試動態范圍充足，在規劃測試路由時，要對插入損耗這一問題進行充分考慮，滿足系統的應用需求。

在自動監測系統中應用級聯開關技術，其根本是妥善的完成光開關的切換控制，根據監測系統的整體設計方案，在各個不同的變電站分別安裝了一套光開關系統，并以光開關級聯技術進行設置，在對系統管轄光纜線路進行測試時，首先要將本地與遠程的光開關設備進行切換控制，將相應的各個光開關端口按照順序逐次切換，最終切換到要測試光纜的測試路由，為測試提供一條暢通的光纖通道，保證測試的可靠進行。

3 實例分析

通過上面分析，我們對于光纖自動監測系統及光開關級聯這兩個問題有了簡單的認識，為了更好的理解光開關級聯在實際監測工作中的應用，我們結合白銀電力公司通信網將110kv科技園變、330kv銀城變兩個站點設計建設為光纜在線監控站點這一實例進行分析。

在該套設計方案中是將銀城變設定為監測主站，科技園變設定為二級開關監測站，所使用的光纜自動監測設備是由武漢光迅科技股份有限公司生產的，主要實現光纜性能劣化告警、光纜測試、光纜故障定位及光纜資源管理等功能。圖3是系統網絡拓撲圖。

圖3

此次設計的目的是為了對基于OTDR的OPGW光纜故障分析與實時在線監測系統進行測試。所以只是選擇了兩個變電站作為監測站建立系統，在規劃好監測站及光開關站的具體位置后，就可以根據實際情況對這套白銀電力光纜自動監測系統進行測試路由，實現對調度區域內光纜網絡的監測維護。

在測試過程中，這套系統很好的實現了對光纜的自動監測，完成了各項功能的測試，實踐證明自動監測系統在電力光纜中的應用，在很大程度上提高了電力光纜的運行維護水平，同時通過在監測系統中使用光級聯開關技術，在實現同等目標的情況下，成本僅為不使用級聯開關技術監測系統的四分之一，由此可以確定，在光纜監測系統中推廣光級聯技術有著一定的必要性。

4 結束語

在這篇文章里，我們首先對光纜自動監測系統進行了簡單的了解，并重點對光開關級聯技術在監測系統中的應用進行了分析。隨著光纜在電力系統中的不斷應用建設，光纜網絡的運行維護工作將成為電力系統工作的一個重要部分，在證實了OTDR自動監測系統能夠滿足應用需求的前提下，有必要在電力光纜運維工作中推廣應用自動監測系統，從而最大限度的提高運維效率，降低人力物力成本。

參考文獻

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[3]康晨.OTDR遠程光纜集中監測系統研究[D].北京郵電大學，2007，06，01.

作者簡介：王潔云（1976，9-），女，漢族，甘肅靖遠人，研究方向：電力通信。

劉穎（1983，9-），女，漢族，甘肅臨洮人，研究方向：電力通信。