電網通信光纜自動監測系統的設計探討

李相濤

摘 要：近年來光纜在電網通信中的應用逐漸普及，使電網系統的整體性能得到大幅度提升，但諸多因素導致其易受外界破壞，使光纜的傳輸質量受到較大沖擊，在此環境下光纜自動監測系統出現，其可以在光纜受破壞時迅速準確地定位故障發生位置，使光纜故障的持續時間大幅度縮短，有力的提升了光纜電網通信的整體傳輸水平，使其更加具有可靠性，但在光纜應用規模不斷擴大的同時光纜自動監測系統的設計難度也隨之增大，文章結合電網通信光纜自動監測系統的總體設計、監視方式設計、監測系統硬件、網絡傳輸優化設計等方面展開研究，為電網通信整體水平的提升做出努力。

關鍵詞：電網通信；光纜；自動監測系統；設計

前言

光纖非常脆弱，光纜雖對內部光纖采取了加設油膏、塑料外護套保護等措施，但在安裝、使用過程中仍易導致光纜傳輸系統發生故障，給電網通信企業及人們生產生活帶來經濟損失，傳統人工維修方式原始落后，已經無法滿足現階段大規模電力通信電纜優質、高效、安全、穩定運行的需要，所以光纜自動監測系統的出現和推廣應用是電力通信發展的必然選擇。

1 電網通信光纜自動監測系統的總體設計分析

光纜自動監測系統是利用光功率監測在對現有通信系統和傳輸監控設備不造成任何干擾的前提下對光纜傳輸干線進行在線實時監測的方法，所以在設計的過程中為使其具有滿足光纜整體規模不斷擴大的靈活性和擴展性，要以模塊化的結構方式進行軟硬件設計，系統自身要在不影響光纜正常傳輸的情況下實現自動診斷、修復故障和發出預警等功能，其必須具備人機對話和漢字支持的能力；另外，其要對不同位置的光纖損耗情況全面掌握，準確定位光纖發生的故障；除此之外，其測量精度要滿足測試距離小于50米時測試精度為2米，大于100米時測試精度為5米，在50米至100之間時測試精度為4米，換言之，整體設計必須為滿足多種傳輸方式的廣域網結構。通常情況下，電網通信光纜自動監測系統是PMC、DMC、MS三級設備在分組交換網、公共電話交換網或DCN網連接下形成，所以其具有配置、故障管理、安全管理、報告管理、定期點名測試、文件回傳、應急測試、定期自監、故障警告等功能[1]。

2 電網通信光纜自動監測系統的監視方式設計分析

OTDR測試和光功率測試是目前最常見的測試方式，前者是以光纖的光學特征變化定位故障點，并在此基礎上進行點名和定期測試，其成本相對后者更高，而后者是利用光纖接收端在光纖傳輸特征發生變化時光功率會發生變化的客觀事實實現實時監測，其又分為在線監測和備纖監測兩種方式，其分別利用在線分光器和空閑光纖實現系統監測，在線監測在分光器作用下可以將傳輸設備3%的工作光輸入警告采集模塊，警告采集模塊可以根據其內部工作光的變化判斷光纖的傳輸特征及其不同時間段的信號質量變化，當光纜發生故障時，警告采集模塊內部的工作光功率就會與監測通道中所設置的取值范圍不符，在此情況下警告采集模塊會自動發出報警，監測系統在接收到報警信號后會及時激活OTDR測試，針對警告系統所報告的芯線進行故障診斷，值得注意的是通信光源和測試光源會在同時在一根故障纖芯中傳輸，所以考慮到現階段通信光波長，測試光波長要控制在1625納米，具體測試方式既可以分別測試收發兩根光纖，也可以同時測試一根業務光纖，由此對故障點進行準確定位[2]。

而備纖監測在離線方式下完成監測任務，所以其需要在監測路由的末端設置光源，由此形成備纖的工作光，此時所加入的光源波長可在1310納米、1550納米和1625納米之間任選。由于芯線發生故障時新設置的光源信號會在傳輸的過程中直接發生變化，指引系統發出自動報警，所以不需要設置視窗驅動程序模塊，就可以實現OTDR測試激活，具體測試時可以為兩種測試技術連接同一根空閑光纖的單備纖測試，也可以是兩種測試技術連接不同根空閑光纖的多備纖測試，特殊情況下還可以使用跨段測試[3]。由此可見，備纖測試并不需要介入其他通信設備或線路，改造過程最為簡單，所以此種方式對于監測系統的穩定性和可靠性更有保證，所以在滿足備纖測試要求時要選擇此方案。

3 電網通信光纜自動監測系統的監測系統硬件優化設計分析

自動監測系統在硬件優化設計的過程中主要針對OTDR模塊、光開關模塊、警告監測模塊、通信模塊、電源模塊和WDM復用器六部分進行，在OTDR模塊設計時，考慮其工作原理，確定其應遵循光纖的背向散射特征，利用峰值法、RSNR=1法確定其測量范圍，利用其測量范圍與光脈沖發射光功率及其寬度的關系確定脈寬，在此基礎上按照其選型原則進行具體設計；在光開關模塊設計時要盡可能的保證其隔離度高、插入損失小、可以在多條監測光纖間快速切換、接受CPU同一控制、監測容量大、自動記錄數據等特殊性能；在警告監測模塊和通信模塊設計中要注意期分別利用光功率警告單元和路由器技術實現；在電源模塊設計過程中要保證其供電穩定，所以在設計的過程中要提供兩組以上的獨立電源供測試模塊及其他模塊使用，另外考慮到機房供電不良等原因會導致系統受損，所以針對電源設計還要采取過載保護措施，除此之外，為實現電源持續供電要進行交直流交互備份設計而且電源的輸入形式應盡可能多樣，在發生意外斷電時不影響系統運行；在WDM復用器設計過程中考慮到其關鍵器件是復用和解復構件，當兩個構件連接時必然會產生一定的消耗和相互間的信道干擾，所以在設計的過程中要注意是否帶線路放大器其目標距離并不同、光監控信道位置及其波長設定、中心頻率及產生的偏差、非線性光學效應及色散的影響等[4]。

4 電網通信光纜自動監測系統的監測系統網絡傳輸優化設計分析

計算機網絡是光纜自動監控系統的設計方案核心，對整個系統的運行狀況具有決定性的作用，所以在對其網絡傳輸進行優化設計的過程中必須盡可能使其主干網性能好、桌面應用支持能力強、計算機網絡安全性能高、易于管理維護軟件的開發和升級而且為組建網絡系統奠定基礎、實現資源的廣泛共享，采用分布式體系設計，使監測站、監測中心遍及設計領域，組網方式既要達到監測電力通信網絡的目的，又要在靈活可靠的前提下盡可能的縮減網絡及系統硬件資源的應用量，以廣域網為主體以局域網為分支，在路由器選型、路由器協議選擇、網絡拓撲結構選擇、傳送網絡及數據配置方案選擇、申請分配IP地址等方面結合具體設計范圍的實際情況進行確定，以滿足電力通信光纜自動監控系統的實際需要。

5 結束語

通過上述分析可以發現，自動監測系統的出現是電力通信光纜自身屬性缺陷不斷暴漏和其發展規模不斷擴大的必然產物，在其設計的過程中需要結合設計的目標，選擇具體的監視方式，并對其硬盤和網絡傳輸進行不斷的優化設計，優質的設計可以有效的提升電力通信光纜的整體性能，對電力通信不斷深化和社會發展具有重要意義。

參考文獻

[1]席曉林.唐山電網通信光纜自動監測系統的設計[D].北京：華北電力大學，2010.

[2]蔣淵，楊金，葛紋伉.基于GIS的配網通信光纜自動監測管理系統[J].自動化應用，2015，3：71-74.

[3]孟偉.光纜線路防雷措施的研究[D].西安：西安石油大學，2014.

[4]孫海華.西藏拉薩河流域梯級電站調度監控系統設計與分析[D].北京：華北電力大學，2012.