光纜分析輔助決策在成都電網中的應用

王佳 程洪超 崔國瑞 鄒航 馬兵 楊立 鄭倫軍

【摘要】? ? 當前成都電網中運維的通信光纜種類多、數量龐大、變動頻繁，由于缺乏專業的光纜管理系統導致信息記錄分散，信息不完整，使得故障排查與尋纜工作十分困難，同時，由于缺少光纜及纖芯相關的質量統計信息，無法預警故障光纜段，不能為新線纜的規劃決策和已有線纜的高效使用提供準確的數據支撐。因此基于以建立精準的光纜數據庫為基礎，結合可視化信息處理、多維度分析模型以及全方位的數據治理能力，構建完善的光纜大數據綜合平臺，進行光纜的輔助分析和決策。通過在成都電網內的部署使用，對光纜資源進行全生命周期管理，運用大數據分析手段提升信息價值和管理質效，降低人均運維成本，最終實現“通信一張圖”。

【關鍵詞】? ? 通信光纜? ? 光纜分析輔助決策? ? 大數據分析? ? 全生命周期管理? ? 通信一張圖

引言：

當前電網公司中運維的通信光纜種類多、數量龐大、變動頻繁，但是并沒有建設專業的基于地理信息系統的光纜維護管理系統，輔助監測設備不足，導致光纜路由信息記錄分散、信息不完整、部分光纜的連接和路由信息完全缺失，使得故障排查時尋纜定位非常困難，耗時費力，維護成本高，同時缺少光纜及纖芯相關的維護、質量統計信息，無法預測或預警光纜段是否處于整改或更換的質量狀態，更不能為新纜線的規劃決策和已有纜線的高效使用提供準確的數據信息支撐。

隨著數字化和精益化轉型的深化，對通信設備、光纜和網絡的智能化運維提出了更高的要求，以光纜資源管理、實時監測、感知分析、路由優化等智能運維為主要特征的光纜智能監測運維管理系統[1]是針對新一代智能運維的系統，集光纜資源管理、監測分析、告警、路徑優化于一體，在及早發現光纜線路隱患、減少障礙歷時和變被動維護為主動維護等方面的重要作用，并可結合地理信息系統[2-4]，為光纜網絡的安全高效運行提供保障，從而實現光纜物理資源的實時的智能監控和維護管理[5]。

成都電網以建立精準的光纜數據庫為基礎，結合可視化信息處理、多維度分析模型以及全方位的數據治理能力，構建完善的光纜大數據綜合平臺，進行光纜的輔助分析和決策[6-9]。

進一步實現光纜相關產業資源的深度集成，包括產業價值鏈內部的縱向集成和產業生態鏈之間的橫向集成;最終形成基于大數據智能分析的信息化光纜管理發展模式。

一、背景

在電力光纜狀態變化過程中，沒有相應的檢測和管理系統對光纜運行情況和質量進行監控，維護人員無法實時掌握數據，無法提前預警。另外事故發生后，事故數據無法實時反映、資料查詢困難，故障點無法及時定位，直接影響事故處理的及時性。

光纜系統運行、維護主要面臨以下問題：

1.電力光纜網絡發展迅猛，但無光纜資源管理平臺，只有單一線路纖芯資源記錄，無法直觀、系統的呈現公司光纜路由資源情況;

2.市政工程較多[10]，光纜易斷、較難維護，運維部門缺乏專業的測試技術人員，故障定位不準，導致故障響應不及時，恢復中斷時間較長;

3.光纜部署較早、已產生老化現象，損耗較高，并時常中斷，但目前常用光纜監測手段，如OTDR、設備端口故障告警，均為事后監測處理，不能預先告警、歷史數據難以管理與比對、光纖老化與劣化很難被跟蹤;

4.人工線路巡線，對人員投入大，巡查周期長，僅為周期性非實時可監測。

目前的光纜運維仍然是依靠傳統的人工巡查方式，各維護單位普遍存在缺乏監測手段的問題。光纜維護一般都是依靠巡查人員沿光纜走向巡視，來實現日常的維護工作，維護人力投入較大。

光纜的老化劣化逐步出現，伴隨著環境、氣候、不當施工等破壞性事故時，這種目視巡查往往很難及時發現故障，因此依靠傳統的人工巡查方式對光纖實行監控難度很大，很難發現光纖的品質逐步劣化。當通信光纜阻斷故障發生時才能發現，隱患已經變成故障。

通常情況下光纜故障的判據依賴傳輸設備的監測單元告警，由網管監控人員初步判斷告警原因是光纜后，通知線路維護單位進行搶險維修。運維單位由人工操作OTDR光時域反射儀、光功率計等儀器測出光纜故障的大概位置，然后由維護人員到達現場搶修，根據經驗逐段判斷找到故障點，現場通過光纖熔接機重新熔接后恢復光纜，從而解決故障。

二、功能實施

截止到2020年成都供電公司所轄范圍內光纜共計1070條，共11468km，針對光纜分析的輔助決策分析勢在必行。從給每條光纜建立健康檔案做起，通過數據分析科學決策光纜高質效運行，不漏更換一條問題光纜，也不多更換一條健康光纜。

光纜路由管理中，對光纜規格、類型、拓撲、芯數、業務級別、轄區范圍等常規參數進行了統計管理，另外根據業務需求和數據采集特點，還對每個承載設施處的光纜長度、環境圖片、地理定位等進行實際收集，為纜線統籌、業務遷移、故障定位做出數據基礎。

光纜纖芯是業務承載的基本單位，纖芯的管理，對于光纜資源、調度、建設及業務質量的管理都尤為重要。

基礎功能如下：

1.纖芯路由在GIS地圖上展示。業務光一般并不會在同一個光纜段中完全搭載，需要經過多次跳纖或分線，通過不同的光纜段來呈現一個完整業務。需要對重要業務光按照光纜進行管理和展現，點擊光路中某一纜段，就能顯示該纜段中所有纖芯的使用情況，并用不同顏色來代表纖芯的不同質量，為纖芯業務遷移提供數據支持。

2. SOR文件解析。現有纖芯質量管理，一般都是人工從采集錄入，再采用圖表形式、以紙質或電子化表格進行留存和上報。人工干預過多，導致人工消耗多，數據可靠性低，且不易建立統一標準的管理制度，受不同OTDR的解析功能不同所限，數據精度難以橫向和縱向對比。通過對OTDR測試所得SOR文件的直接解析，避免了過多人工干預，解析結果標準，杜絕粗差的發生。

3.纖芯質量管理中，對于纖芯所加載的業務、纖芯長度、纖芯損耗、纖芯連接方式等采用ODF式的方式，展示出纖芯上下游成端設備的連接方式，并對纖芯所加載的業務進行圖表化共計。同時對于纖芯質量的相關數據，可通過不同顏色代表不同類別，并且對纖芯歷史數據方便的查詢，或通過纖芯質量的變化，推測出纖芯劣化趨勢，為新建或維修光纜作數據支撐。

4.對于海量的纖芯數據基于光纜管理中的纖芯數量、SOR分析中的纖芯長度、損耗及纖芯管理中的纖芯質量變化趨勢等，對纖芯數據進行多維度、綜合性的統計分析，得到圖形化的報表。

5. 統計查詢功能。在光纜路由管理中收集大量數據基礎，基于這些數據，對光纜總長、某一區域或某一特征的光纜長度、光纜長度的變化趨勢等，能很容易地得到一個全面的統計數據，根據統計結果，展示出相應的圖表化報告。

（一）光纜故障追蹤儀普查光纜路由圖

通過在變電站端掛接光纜故障追蹤儀，利用雙折射原理，追蹤微彎形變，在不斷業務無損光纜的情況下，精準識別光纜并定位故障，可與系統無線對接、數據傳遞，通過備用纖芯普查存量下地電力光纜的路由，定位檢修井，繪制光纜路由圖。

普查示意圖如圖1所示：

（二）光纜巡線分析儀普查光纜

同時，我們可利用高端的光纜巡線分析儀，在變電站端同時掛接多條光纜備用纖芯，通過移動公網連接至云平臺上，現場作業人員通過移動終端實時與云平臺進行通信，操作巡線分析儀上光開關的狀態，可以實現在不開井、不爬桿的情況下敲擊井蓋或者電桿，即可完成線路尋纜和光纖測距，光纖尋線儀可通過光開關同時連接20芯＼纜，并可用APP遠程操作設備、查看測量結果，最終實現讓光纜這種啞資源“發聲”的效果。

（三） 配網光纜多級分光路由圖普查

由于配網光纜存在數量龐大、路由復雜、多級分光等特性，部分點位在經過多次接續損耗以及較大初始反射等情況后，光衰嚴重，給光纜普查與資料錄入帶來了一定的挑戰。

針對配網光纜多級分光的特點，將光纜巡線分析儀直接接入開關柜，通過逐級測量、累加測量結果的方式進行測試和清查，并對部分光損較大的光接口進行清潔和維護，以降低接頭損耗。

如圖3所示，在樹形結構的分支上加裝光纜巡線分析儀，逐級逐段測量分支光纜段的路由信息，在把分段信息累加起來，最終得到完整的配網光纜路由圖。

三、場景應用

（一）配網光纜故障排查

2020年9月，棕樹橋-瑞光開關配網光纜發生故障。通過光時域反射儀在站點機房測試，結果顯示光纜在距站點3260米處發生故障。

由于原始投運資料僅為工程竣工后的CAD圖紙，此光纜中間又經過隧道、淺溝、排管等各類通道，并且因市政建設導致路由多次變動，排障難度非常大，利用原有方法排查故障位置需要6到8小時。

通過光纜分析輔助決策系統中的快速故障定位模塊，耗時30分鐘，便準確找到了故障位置所在，引導維護人員快速趕往故障現場進行光纜接續，迅速完成故障搶險。

（二）日常光纜運行維護

運維班組相關技術人員，每個月對重要光纜的空余纖芯情況進行例行測試，并將纖芯編號、長度、損耗、加載業務及大損耗點位置等信息結果錄入“光纜輔助決策系統”，光纜輔助決策系統便可對所有纖芯根據平均損耗進行分類、統計和圖表化的展示，并根據歷史信息輸出相關質量變化曲線，對質量變化較大的光纜纖芯加以警示，便于運維人員掌握空閑纖芯狀況，便于決策層掌握光纜質量變化，提高纜線業務承載能力，決定是否要新鋪設光纜。

以往光纜質量退化時，是否需要鋪設光纜或將重要業務遷移往往缺乏直接依據，不利于最大化提高已有光纜的業務承載能力，也容易多鋪光纜，造成資源浪費。“光纜輔助決策系統”通過大數據和云計算技術，以圖形化的方式友好的展示各個纜線和空余纖芯質量變化情況，方便決策層用好光纜和節約資源。

四、使用成效

光纜分析輔助決策系統通過對于每一條光纜及其纖芯的當前和歷史運行數據進行多維度分析，展示出光纜的質量變化趨勢、纖芯大衰減點變化、纖芯資源余度、故障率、故障集中度、使用周期等信息，為維護部門及時采取相應的整改措施提供指導性數據，為更換/規劃新光纜線路提供準確的依據，為部門和個人階段考核，提供工作量維度的參考數據。

由于當前成都電網中擁有龐大的啞資源體系，信息累計紛繁復雜。通過有效的大數據分析，充分挖掘信息價值，提高運維整體質量。

以“堵住源頭、消化存量、數據實時保鮮”為準則，充分深化開發和應用光纜分析輔助決策系統，對于光纜資源進行全生命周期管理，對于光纜線路路由、承載設施、纖芯狀態等管理和運維相關的數據信息進行動態收集和管理，并對涉及光纜和纖芯質量相關數據進行深度分析并給出對應的處理意見，以便維護部門及時采取正確的維護措施進行整改，把傳輸線路發生嚴重故障的概率降到最低限度，做到“有計劃、有準備、有預案”的通信檢修和維護。

五、結束語

光纜分析輔助決策系統和理念一方面打破了管理層與基層運維人員之間的屏障，信息直通，資源數量及使用率清晰，提升管理效率和決策準確度，另一方面增強了現有線路資源的使用效能和傳輸質量，增強線路運維管理。

同時又避免了動態信息的更新由于反復資產清理、路由核查帶來的巨大費用投入;優化線路傳輸性能，預防故障發生;有效提升排障效率，降低人工成本。

但是由于電網內各類信息存在冗余、分散、一致性差等問題，通過建立有效的信息管控體系，打破信息孤島、實現信息數據共享、提升信息價值，后期需要進一步推進光纜分析輔助決策系統與TMS、OMS系統之間的互聯互通。

與TMS系統的互聯互通一方面是可以將光纜臺賬、纖芯使用情況、通信檢修信息、網管監控信息等同步給光纜智能管理系統，另一方面是將通信檢修票、通信檢修計劃同步給OMS系統;與OMS系統的互聯互通，一方面是可以將一次線路的檢修信息、新投異動信息同步給光纜智能管理系統，作為數據變動的來源，另一方面是將主、配網停電信息同步給TMS系統。

通過各類專業信息系統之間信息的互聯互通，建立“通信一張圖”的理念，以光纜分析輔助決策系統作為通信數據的統一展示平臺，踐行數字化轉型，加強通信專業的精益化管理，為建設堅強的能源互聯網貢獻成都力量。

作者單位：王佳? ? 程洪超? ? 崔國瑞? ? 鄒航? ? 馬兵? ? 楊立? ? 鄭倫軍? ? 國網四川省電力公司成都供電公司

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