光纖在線監測技術在綿陽電力通信網絡中的應用

張林

摘要： 電力通信網絡作為電力系統的重要支撐網絡，在電力生產經營中發揮著巨大的作用，本文針對綿陽電力網絡的特點，提出了光纖智能保護建設方案，實現了光纜在線監測、告警自動上傳、故障自動分析等功能，線路故障隱患能夠第一時間被發現、縮短了障礙處理時間、同時也節約了人力物力和財力。光纜在線監測系統為綿陽電力網絡的安全穩定運行提供了堅強的保障，為實現智能電網打下了堅實的基礎。

Abstract： As an important supporting network of power system， power communication network plays an important role in power production and operation. In view of the characteristics of Mianyang power network， this paper proposes a scheme of optical fiber intelligent protection， which realizes optical fiber cable online monitoring， automatic alarm upload， automatic fault analysis and other functions. Hidden faults in the circuit can be found for the first time， thus reducing the barrier handling time， and saving manpower， material and financial resources. Optical fiber online monitoring system provides a strong guarantee for the security and stability of Mianyang power network， and laid a solid foundation for the realization of smart power grid.

關鍵詞： 光纖監測；波分復用；電力通信

Key words： fiber monitoring；WDM；power communication

中圖分類號：TN929.11 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）08-0198-03

0 引言

近年，隨著電網建設的推進，綿陽供電公司光纖通信網有了長足的發展，35kV及以上變電站實現了全光纖覆蓋，截止2017年底，綿陽電力光纜長度已超過3500公里。光纖傳輸網由核心光環網、匯聚光環網和接入光纖網構成，已建成4個核心光環網，雖然環網具備業務保護功能，但環網上某處光纜故障時，業務發生倒換，環網就處于解環運行狀態，實際網絡面臨重大風險。另一方面，隨著網絡規模的擴大，光纖故障在通信故障中所占的比例也隨之提高，因為光纖故障導致業務中斷時間過長而被上級部門考核的事件時有發生，給各級單位造成的運維壓力日益增大。

傳統的光纜網絡維護手段主要依靠人工巡查方式對光纖實行持續監控難度很大，很難發現光纖的品質劣化，無法及時處理事故隱患，業務中斷時間增加。顯然，傳統維護手段已經不適應現代通信網絡的要求，因此，尋找可靠、高效的方法已迫在眉睫。

1 在線監測原理

ODTR（光時域反射儀）是光纖在線監測系統用到的主要原理[1]，ODTR的激光器發射受光開關控制的光脈沖信號，與設備發出的光信號一起進入WDM（波分復用）系統，經過合波器處理后送至光纖內，由于連接頭和光纖自身的反射，一小部分光脈沖信號會返回到探測器，通過分析回波信號以及所用時間，就可以得到光纖鏈路長度、衰耗等屬性，波分復用技術在電力光纜在線監測系統中扮演著重要的角色，波分復用是將兩種及以上不同波長的光信號在發送端經復用器合在一起，并耦合到同一根光纖中進行傳輸；在接收端，進行與發送端相反作用的解復用，從而實現了在同一根光纖中同時傳輸兩個及以上不同波長光信號的功能。正常的通信業務使用的是工作波，為了不影響正常業務，在線監測系統只能使用不同于工作波的測試波，一個系統中同時存在兩個不同的波，波分復用技術剛好能解決這個問題，工作波不受測試波的影響，完成了在線光纖監測的任務。波長為1310nm和1550nm兩種波由于其各自優良的特性，在電力光纖通信系統中使用較多，都作為工作波長使用，因此可以選擇1625nm波長的波作為測試波來進行測量。

引入電力光纜在線監測保護技術，實現對光纜線路狀態實時監控及線路故障自動切換保障業務正常通信，并通過對基層監測數據的采集、整理、分析，運維部門利用系統數據輔助完成運維工作，及時掌握光纜線路的真實數據，跟蹤光纜線路的劣化和老化數據，及時發現故障隱患，能夠實現預防為主，集合GIS精確定位縮短處理故障的時間，在通信線路發生故障，該系統能智能及時高速保護切換（小于3ms）到備用路由，保障電力通訊業務正常通信，極大的為電力調度、電網安全生產、經營提供有力的通信保障[2]。

2 系統技術方案

電力光纜在線監測管理系統主要由四部分組成，分別為監測中心、監測主站、監測子站以及監測通道，其結構如圖 1所示。

考慮到110kV長卿變電站、110kV小亭變電站、110kV仙人橋變電站3個站離綿陽城區較遠，人工維護不方便，另一方面，這幾個站的光纜資源充足，除了主用光纜外，還可以構建備用光纜路由，綜合考慮，有必要實施光纖監測保護。

2.1 監測主站和子站的建立

選取110kV長卿變電站為監測主站，放置RTU設備，即為匯聚點變電站，從圖1可以看出，主站設備由MCU（主控模塊）、OSW（光開關切換模塊）、OTDR、OPM（光功率告警模塊）、PWU（電源模塊）四個模塊構成[3-5]。選取110kV小亭變電站、110kV仙人橋變電站為監測子站，各放置一塊OLP光保護切換開關設備，即為監測末端變電站。

110kV長卿變電站至110kV小亭變電站主用的通信光纜物理鏈路為110kV長卿站——35kV許州站——110kV小亭站，對主用通道在用的兩芯進行監測；現在組建備用的物理鏈路，物理路由為110kV長卿站——110kV文昌站——35kV宏仁站——110kV小亭站，在備用的光纜鏈路里選取2芯作為備用通道監測。同時進行在線監測和備纖監測，在主用纖芯發生故障時立即自動切換到備用纖芯。110kV長卿站至110kV仙人橋站的組建原理相同，不再敘述，方案示意圖如圖2所示。同時增加光開關和光功率模塊數量，就能實現對多根光纖的監測，以滿足實際應用的需求。

2.2 監測中心建立

在綿陽公司大樓通信機房建設監測中心，安裝服務器和網管軟件等，為了保證監控通道的高可靠性，采用SDH通道和電力綜合數據網（由路由器和交換機等設備構成的網絡、是完全獨立于SDH網絡的另一套網絡）雙通道模式傳輸在線監測設備網管信息。被監測光纜的運行狀況可以自動上傳到監測中心，告警信息可以通過聲光等方式提醒運維人員，運維人員也可以設置各類測試條件、下達相關命令，獲取相關信息。監測系統方案示意圖如圖2所示。

3 取得效果

光纖在線監測系統的成功投運，現場實際效果表明，實現了光纖網絡在線監測保護管理及對鏈路的監測和故障定位，當通信光纜出現故障時，利用現有GIS系統的采集數據，綜合對比監測系統采集到的故障類型和長度距離，可以快速精準的定位故障點，運維人員可以結合地圖快速達到故障點，拋棄了傳統先在變電站測試故障點，然后再順著線路巡查故障點的方法，使工作人員做到有的放矢，大大縮短故障的查找時間及處理時間。

在線監測系統為鏈路配備合理的備份保護方案，為運行人員提供了遠程監控的功能，對于那些發生故障的光網絡通信通道能夠快速檢測，提高了效率，同時也減少了人力的耗費。進一步提高網絡的可靠性和減少維護成本，為智能光纜網絡建設與運維提供理論和實踐依據。提升了電力通信的運行管理水平，也樹立了電力品牌的良好形象。

通過在線監測，減少工作人員工作量以及相關檢修、搶修車輛臺班，如果綿陽供電公司所有有條件的站點都實現了光纜在線監測保護，保守預計每年可減少支出500人次×100元/人次+200臺班×300元/臺班=11萬元。假設該系統最少使用年限按8年計算，每年系統維護費為2萬元，可節約費用8×（11-2）萬元/年=72萬元。

4 結論

電力系統通信中，光纖通信地位越來越重要，電力光纜在線監側系統對于確保電力系統通信的安全穩定運行、為電力系統的運行提供高可靠的通信網絡其有至關重要的作用。本文結合綿陽電力通信網絡的特點，闡述了在線監測裝置在網絡的應用方案，分析其對電網生產帶來的好處。該系統的使用可以降低光網絡通信通道故障率，保障承載的電力業務系統穩定運行，同時進一步提升集約化管理水平。

參考文獻：

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