長輸天然氣管道伴行光纜完整性管理探索

侯志博，韓立鋒，馬 強

（中石油北京天然氣管道有限公司，北京 100101）

1 引言

完整性管理方案（integrity management program）是對設備完整性管理活動做出針對性計劃和安排，系統(tǒng)地指導數(shù)據(jù)采集與整合、高后果區(qū)識別、風險評價、完整性評價、風險削減與維修維護、效能評價等完整性管理工作。

目前，中國石油集團管道企業(yè)所轄光纜里程約為4萬km，管道光通信網(wǎng)絡主要承載企業(yè)的生產(chǎn)、辦公和視頻等業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸以及信息化業(yè)務數(shù)據(jù)，是中國石油骨干傳輸網(wǎng)絡。現(xiàn)階段管道企業(yè)的光纜管理仍以人工維護為主，智能化程度偏低；光纜基礎數(shù)據(jù)缺失，故障定位精度略低，維修成本偏高[1]。

本文根據(jù)管道伴行光纜運維管理現(xiàn)狀，提出光纜完整性管理方案，獲取光纜位置基礎數(shù)據(jù)，實現(xiàn)埋地光纜與地表參照物的一一對應，并利用智能化管理平臺，做到光纜日常運維管理自動化，實現(xiàn)光纜搶險維修故障即時定位，縮短故障歷時。

2 管道伴行光纜管理現(xiàn)狀

現(xiàn)階段日常管理中，管道企業(yè)針對光纜的路由和衰耗等重要技術(shù)指標均采用人工定期現(xiàn)場進行測試，對記錄進行紙質(zhì)和系統(tǒng)存檔。尤其是對備用纖芯性能監(jiān)控，完全依賴現(xiàn)場維護人員使用光時域反射儀進行測試。主要面臨的問題是維護成本較高，智能化程度較低，對光纜技術(shù)指標的管理實時性不足。

在光纜中斷搶險維修過程中，維護人員根據(jù)光通信設備的告警信息確認斷纜事件故障區(qū)間，再使用光時域反射儀在區(qū)間首末站點對光纜進行中斷點距離測試，現(xiàn)場人員根據(jù)實際經(jīng)驗判斷光纖斷點的區(qū)域，由人工進行巡檢排查。光纜故障點排查時間過長，主要原因為光纜位置基礎數(shù)據(jù)缺失，光時域反射儀測試的光纖斷點位置沒有與標識樁等地表參照物一一對應。

3 管道伴行光纜完整性管理概述

根據(jù)長輸油氣管道伴行光纜管理現(xiàn)狀，主要問題有以下兩方面。第一，光纜線路基礎數(shù)據(jù)缺失，對光纜路由、位置等信息不完整，精細化管理程度低。第二，日常運維管理仍以人工為主進行光纜的巡檢、電氣指標測試和故障點排查接續(xù)，智能化管理程度低。

依據(jù)完整性管理方案，本文對光纜線路的基礎數(shù)據(jù)進行搜集和整理，為驗證本方案的普適性，分別對在役的光纜線路和新建的光纜線路進行基礎數(shù)據(jù)的搜集、整理和應用。新建一套智能化管道伴行光纜管理平臺，在中繼段站點安裝測試終端，對光纜進行日常的巡檢測試以及故障點的快速定位，智能地為中心管理人員和現(xiàn)場維護人員進行調(diào)配資源和優(yōu)化方案。

2017年國內(nèi)某長輸天然氣管道伴行光纜建設期間，為獲取準確的光纜基礎位置信息，以光纜接頭盒為數(shù)據(jù)單元，需要獲取每個接頭盒距上下游站場的光纖長度、經(jīng)緯度信息和所在地理位置信息。將日常約100km長的光纜中繼段分為50個左右基礎單元進行管理，當光纜發(fā)生中斷故障時不再是測試斷點距首末站場的光線長度，而是精確地將故障點定位到兩個接頭盒之間的管理單位和實際的地理位置，進而大幅縮短故障點排查時間。

同時，本文對2009年建成投產(chǎn)的管道伴行光纜進行數(shù)據(jù)逆向恢復，獲取光纜基礎信息。如果按照新建管道的數(shù)據(jù)獲取方案，主要面臨三個問題：一是數(shù)據(jù)不完整，二是接頭盒處有光纜盤留，影響故障定位精度，三是工程量大，項目實施成本高。針對上述問題并結(jié)合長輸管道自身特點，對在役的光纜伴行光纜不再獲取接頭盒的基礎數(shù)據(jù)，而是對管道里程樁進行數(shù)據(jù)標定。利用光纖振動監(jiān)測系統(tǒng)，獲取每個管道里程樁對應距上下游站場的光纖長度、經(jīng)緯度信息和所在的地理位置信息。由于管道里程樁間距約為1km，相比于新建管道伴行光纜利用接頭盒間距為最小管理單元，此方案的最小管理單元間距為1公里，管理方案仍與新建管道保持一致。

在獲取管道伴行光纜基礎數(shù)據(jù)后，智能化管理平臺做好日常的基本數(shù)據(jù)管理和快速、精準確定故障點位置，是最重要的技術(shù)特點。同時本系統(tǒng)在站場配置的前端設備，可以實時對光纜多路不同的備用纖芯實時測試電氣指標，節(jié)約大量的維護成本。伴著管道伴行光纜投用日久，光纜的衰耗等電氣指標會逐漸劣化，為掌握光纖的性能，一般管道企業(yè)會不定期組織人員逐個站點對光纖進行測試，主要帶來兩個問題：一是消耗的人力、物力成本高，二是光纜纖芯電氣指標不能實時管理。

本智能化管理平臺的前端設備，根據(jù)光纜備用纖芯的數(shù)量，按照一定比例配置激光器，基本上備用光纜每一束管中測試兩芯備用纖芯，做到對光纜衰耗等電氣指標實時測試和過程對比分析，在光纖性能劣化至閾值時，系統(tǒng)會自動生成告警和工單分配。

4 完整性應用及效果

按照上述管道伴行光纜完整性管理思路，本文將其應用于國內(nèi)2009年建成投產(chǎn)和2017年建成投產(chǎn)的兩條天然氣管道伴行光纜。在節(jié)約光纜運維成本和故障點精確定位方面取得如下成果。

（1）兩條管道伴行光纜共計20個中繼段，全部采用平臺對光纜電氣指標進行測試，全年可節(jié)約工程師工作量為40人·日。

（2）在光纜故障點快速、精確定位上，該兩條光纜已實現(xiàn)從中斷告警發(fā)生至管理人員到達故障點現(xiàn)場，耗時約為1小時。遠低于傳統(tǒng)3.5小時的光纜故障點排查時長。

5 結(jié)束語

為解決管道伴行光纜運維仍以人工為主，智能化水平低和光纜中斷故障點排查耗時長，精確度低等問題，本文基于完整性管理方案建設一套智能化光纜管理平臺，以光纜位置數(shù)據(jù)為主要信息，將長途干線光纜細化為多個管理單元，輔助管理平臺的智能化和設備的定制化，實現(xiàn)對光纜完整性管理，是建設中國石油智慧管網(wǎng)的重要組成。該方案也可應用到其他光通信系統(tǒng)中。