電力光纖線路故障精確定位中GIS的應用

任紅義

（國網寧夏電力公司 吳忠供電公司，寧夏 青銅峽 751100）

0 引 言

配合GIS技術完成特殊點位置的線路故障定位，能有效配合數據庫信息數據提高應用和管理效果，從而保證電力光纖線路故障處理的最優化，并且應用定位于管理系統開發機制，升級電力光纖線路的應用效能。

1 GIS技術概述

1.1 GIS技術組成

GIS組成結構如圖1所示。

圖1 GIS系統組成

計算機硬件系統不僅能建立基礎的硬件設施模式，還能對軟件的處理效率以及數據傳輸效果產生影響。計算機軟件系統依據不同的程序建立匹配的功能模塊，其中系統軟件、地理信息軟件、應用分析軟件以及數據庫軟件等都能打造專屬的軟件應用模式，從而保證GIS技術運行的穩定性[1]。地理空間數據集完成相應數據的匯總分析，要保證數據的準確性和實用性價值，保證系統查詢及分析工作都能順利開展。一般而言，要將自然因素、社會因素以及人文景觀因素等融合在一起，借助GIS系統完成形象化表述，配合參照數據實現地表空間位置的定位分析。需要注意的是，其表現形式有所差異，包括數字表格、文字內容以及圖像圖形內容等。系統管控環節主要是配合管理人員完成系統信息處理，并且配合數據環境、軟件環境以及硬件環境等完成地理信息系統的統籌控制，從而維護系統運行的合理性。

1.2 GIS功能

GIS的具體功能如圖2所示。首先，數據采集能按照圖形數據采集、柵格數據采集以及屬性數據采集的要求完成對應數據的匯總分析，以備完善綜合信息數據處理工作。在數據直接輸入到圖形數據GIS系統中，就能建立數據的轉換機制，維持數據應用效果，并直接存儲在對應的數據庫內，滿足數據管理的實際需求。其次，要在數據庫搜索匯總相應數據信息的同時，對其予以編輯操作，并且按照數據校驗和格式轉換兩個層面落實對應工作，提高數據的準確性，將其轉變為計算機能及時識別的數據模塊。再次，數據存儲和系統化管理在完成分類工作、數據篩查工作以及基礎性存儲校對工作后，就能提高存儲空間的實際應用效率，保證數據綜合水平。最后，空間查詢要結合數據空間和屬性完成分析處理[2]。

圖2 GIS功能

2 電力光纖線路故障定位中應用GIS的重要性

在通信行業不斷發展的時代背景下，為了積極整合電力系統應用水平，要建立更加匹配的技術方案，提高線路安全管理水平，基于此落實電力光纖線路故障定位方案具有重要的實踐意義。一方面，應用GIS建立合理化的定位處理方案能提高光纖線路管理的水平，配合設備監測模式和監測參數處理就能打造更加系統、規范以及科學的光線故障準確定位體系。另一方面，借助GIS技術方案就能提高光纖健康度評價的準確性，并且配合歷史故障查詢、日志文件查詢以及參數設定查詢等細節工作優化整體控制水準，保證GIS技術流程能助力電力事業的蓬勃發展[3]。

3 電力光纖線路故障定位中GIS應用方案

在電力光纖線路故障定位管控體系內，要充分發揮GIS技術的優勢，明確應用原理的基礎上建構完整的應用體系，從而提高電力光纖線路故障控制的綜合效果。

3.1 原 理

3.1.1 瑞利散熱原理

在進行電力光纖線路故障定位的過程中，要借助瑞利散熱原理予以分析。光在進入光纖后會形成多面散射，其中會有一束光沿著光纖的線路直接回到光纖的入射端，這部分就是背向散射光，其實際的衰減數值要結合原理完成測定分析。基于此，在進行OTDP檢驗的過程中，要集中進行脈沖的測定和分析，從而計量光纖在單位長度數值范圍內的實際衰減效果，配合探測器就能繪制功率曲線，并利用進行光纖特定點背向散射光功率的計算。Vs表示的是光在光纖中的實際傳播速度，a表示光纖的衰減系數、τ表示的是脈沖寬度、s表示的是背向散射系數。在計算的基礎上繪制功率值曲線，可知曲線的整體趨勢不斷向下[4]。

3.1.2 OTDR原理

借助光時域反射設備完成故障檢測，其基本原理是在設備監測到光纖線路出現故障后，就會借助激光發射器直接向故障位置打光，利用返回的信息獲取實際情況，并有效繪制OTDR曲線，配合數據分析軟件明確測試結果。測試流程如圖3所示。

圖3 測試基本流程

讀取光在光纖中的實際傳播速度，并且獲取對應的數值，測量OTDR在實際打光開始到打光結束經過的時間，并借助d=(c×t)/2(IOR)計算實際長度。其中，c表示光速，t表示總時間，IOR表示光纖的折射率[5]。

3.2 定位算法

在明確OTDR曲線數據分析體系的基礎上，要配合相應的算法結構有效獲取光纖故障位置和OTDR測量點之間的實際距離，從而有效提高測定分析的合理性，并盡量建立完整的光纜處理模式，從而有效提高電力光纖故障準確定位的實際效果。

在電力光纖線路故障問題出現后要啟動OTDR對光纜予以集中檢測和分析，一般測量5次，求取平均值，從而保證能充分證明相應的數據觀點。與此同時，因為OTDR獲得的僅僅是光纖距離，所以為了更好地開展計量和處理，要將光纖距離轉變為光纜距離，此時要利用完成計算。其中，s表示光纖的實際距離，Pr表示的是光纜的膠縮率，CR表示的是光纜的彎曲程度。此外要結合GIS進行準確的地理位置定位匹配分析，因為光纜線路不是單一的光纜結構，所以特殊點位也要被計算在內，依據光纜分布圖明確特定信息后進行綜合分析。

結合光纜屬性數值計算特殊點到測量點的距離，獲取差值的絕對值，并且將絕對值進行最小化處理，得出n值。將數值和零對比，若是差值大于零，則能在n和n+1為經度坐標位置上進行測量點分析，得出故障點的實際經緯度。若是差值小于零，則要在n和n-1的位置上進行經緯度故障點的分析[6]。

將相應的數值顯示在GIS地圖中，就能明確具體的數值體系，從而了解經緯度信息，確保故障檢測綜合效果的最優化。為了有效驗證對應分析的合理性，本文選取某地區光纜線路段進行線路故障精準定位處理，記錄特殊點信息的基礎上，配合計算公式完成計算分析。獲取的數值能將定位誤差控制在20 m數值范圍內，實際操作流程較為便捷，大大提升了光纖線路故障定位的實效性。

3.3 開發系統

在明確電力光纖線路故障精準定位方案的基礎上，配合GIS技術建立對應的光纜故障管理系統具有重要的推廣意義，能有效配合系統應用要求提升技術運行的合理性和規范性，確保光纖線路故障定位分析的最優化，避免故障處理不及時造成的經濟損失。

3.3.1 需 求

利用GIS系統配合電力光纖線路故障精準定位方案，就能建立更加有效的人機交互界面，并且提高操作性，以便于管理人員能及時完成圖像信息的檢查和檢索，優化定位管理水平。另外，在光纜故障電位和管理系統功能處理的環節中，匹配.NET開發平臺建立的編程體系，配合SQL Server技術進行OTDR曲線分析計算，就能提高綜合應用效率[7]。

3.3.2 框 架

具體框架如圖4所示。依據光纜故障定位和管理系統的應用要求，要建立匹配的運行體系，發揮框架中各個單元的應用作用，建立光纜線路檢測的基本流程。

圖4 系統結構示意圖

首先進行下位機硬件設置，利用對應的監測設備就能及時將數據傳輸到PC端服務器中，建立完整的信息富集模式，保證后續處理工作的及時性。其次上位機PC端軟件設備和硬件設備依據TCP/IP協議完成匹配的信息處理。最后PC端在獲取信息后能及時將相應的數據存儲在固定的數據庫模式中，確保有效分析和處理，并且能針對OTDR數據信息予以監管，配合GIS光纜故障定位模塊建構系統且準確的定位機制，應用在GIS地圖中，保證了電力光纖線路故障定位的準確性和合理性。

3.3.3 模塊設計

在系統設計過程中，秉持著邏輯清晰、可操作性強以及可擴展性原則，要保證相應的模塊都能發揮實際應用價值，匹配運行要求落實有效的處理系統和應用模式。

用戶注冊登錄模塊，按照對應的權限設計完成賬號密碼登錄。光纖線路管理，結合波長設定、線路距離設定、線路名稱設定以及群折射率設定等完成參數信息的集中管理。監測模式設定模塊，完成光纖線路的查詢和線路監測模式的初始設定，包括備纖設定和工作纖設定[8-10]。光纜故障精準定位模塊，主要是添加線路和增設站點，有效完成故障的定位。此外還能實現歷史故障信息的查詢和分析處理。

4 結 論

在電力光纖線路故障精準定位中應用GIS技術，能有效建立更加貼合實際應用要求的運維模式，確保定位的及時性和有效性，提高電力光纖線路管理工作的綜合水平。