光纖在線監(jiān)測技術(shù)在綿陽電力通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

張林

摘要： 電力通信網(wǎng)絡(luò)作為電力系統(tǒng)的重要支撐網(wǎng)絡(luò)，在電力生產(chǎn)經(jīng)營中發(fā)揮著巨大的作用，本文針對綿陽電力網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了光纖智能保護建設(shè)方案，實現(xiàn)了光纜在線監(jiān)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(fā)現(xiàn)、縮短了障礙處理時間、同時也節(jié)約了人力物力和財力。光纜在線監(jiān)測系統(tǒng)為綿陽電力網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運行提供了堅強的保障，為實現(xiàn)智能電網(wǎng)打下了堅實的基礎(chǔ)。

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(guān)鍵詞： 光纖監(jiān)測；波分復(fù)用；電力通信

Key words： fiber monitoring；WDM；power communication

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

0 引言

近年，隨著電網(wǎng)建設(shè)的推進，綿陽供電公司光纖通信網(wǎng)有了長足的發(fā)展，35kV及以上變電站實現(xiàn)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(wǎng)由核心光環(huán)網(wǎng)、匯聚光環(huán)網(wǎng)和接入光纖網(wǎng)構(gòu)成，已建成4個核心光環(huán)網(wǎng)，雖然環(huán)網(wǎng)具備業(yè)務(wù)保護功能，但環(huán)網(wǎng)上某處光纜故障時，業(yè)務(wù)發(fā)生倒換，環(huán)網(wǎng)就處于解環(huán)運行狀態(tài)，實際網(wǎng)絡(luò)面臨重大風(fēng)險。另一方面，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)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(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷時間過長而被上級部門考核的事件時有發(fā)生，給各級單位造成的運維壓力日益增大。

傳統(tǒng)的光纜網(wǎng)絡(luò)維護手段主要依靠人工巡查方式對光纖實行持續(xù)監(jiān)控難度很大，很難發(fā)現(xiàn)光纖的品質(zhì)劣化，無法及時處理事故隱患，業(yè)務(wù)中斷時間增加。顯然，傳統(tǒng)維護手段已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的要求，因此，尋找可靠、高效的方法已迫在眉睫。

1 在線監(jiān)測原理

ODTR（光時域反射儀）是光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)用到的主要原理[1]，ODTR的激光器發(fā)射受光開關(guān)控制的光脈沖信號，與設(shè)備發(fā)出的光信號一起進入WDM（波分復(fù)用）系統(tǒng)，經(jīng)過合波器處理后送至光纖內(nèi)，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(fù)用技術(shù)在電力光纜在線監(jiān)測系統(tǒng)中扮演著重要的角色，波分復(fù)用是將兩種及以上不同波長的光信號在發(fā)送端經(jīng)復(fù)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(fā)送端相反作用的解復(fù)用，從而實現(xiàn)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(yè)務(wù)使用的是工作波，為了不影響正常業(yè)務(wù)，在線監(jiān)測系統(tǒng)只能使用不同于工作波的測試波，一個系統(tǒng)中同時存在兩個不同的波，波分復(fù)用技術(shù)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(jiān)測的任務(wù)。波長為1310nm和1550nm兩種波由于其各自優(yōu)良的特性，在電力光纖通信系統(tǒng)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(jiān)測保護技術(shù)，實現(xiàn)對光纜線路狀態(tài)實時監(jiān)控及線路故障自動切換保障業(yè)務(wù)正常通信，并通過對基層監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、整理、分析，運維部門利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)輔助完成運維工作，及時掌握光纜線路的真實數(shù)據(jù)，跟蹤光纜線路的劣化和老化數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)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(fā)生故障，該系統(tǒng)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(yè)務(wù)正常通信，極大的為電力調(diào)度、電網(wǎng)安全生產(chǎn)、經(jīng)營提供有力的通信保障[2]。

2 系統(tǒng)技術(shù)方案

電力光纜在線監(jiān)測管理系統(tǒng)主要由四部分組成，分別為監(jiān)測中心、監(jiān)測主站、監(jiān)測子站以及監(jiān)測通道，其結(jié)構(gòu)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(qū)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(gòu)建備用光纜路由，綜合考慮，有必要實施光纖監(jiān)測保護。

2.1 監(jiān)測主站和子站的建立

選取110kV長卿變電站為監(jiān)測主站，放置RTU設(shè)備，即為匯聚點變電站，從圖1可以看出，主站設(shè)備由MCU（主控模塊）、OSW（光開關(guān)切換模塊）、OTDR、OPM（光功率告警模塊）、PWU（電源模塊）四個模塊構(gòu)成[3-5]。選取110kV小亭變電站、110kV仙人橋變電站為監(jiān)測子站，各放置一塊OLP光保護切換開關(guān)設(shè)備，即為監(jiān)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(jiān)測；現(xiàn)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(jiān)測。同時進行在線監(jiān)測和備纖監(jiān)測，在主用纖芯發(fā)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(guān)和光功率模塊數(shù)量，就能實現(xiàn)對多根光纖的監(jiān)測，以滿足實際應(yīng)用的需求。

2.2 監(jiān)測中心建立

在綿陽公司大樓通信機房建設(shè)監(jiān)測中心，安裝服務(wù)器和網(wǎng)管軟件等，為了保證監(jiān)控通道的高可靠性，采用SDH通道和電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)（由路由器和交換機等設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)、是完全獨立于SDH網(wǎng)絡(luò)的另一套網(wǎng)絡(luò)）雙通道模式傳輸在線監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)管信息。被監(jiān)測光纜的運行狀況可以自動上傳到監(jiān)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(shè)置各類測試條件、下達相關(guān)命令，獲取相關(guān)信息。監(jiān)測系統(tǒng)方案示意圖如圖2所示。

3 取得效果

光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)的成功投運，現(xiàn)場實際效果表明，實現(xiàn)了光纖網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測保護管理及對鏈路的監(jiān)測和故障定位，當(dāng)通信光纜出現(xiàn)故障時，利用現(xiàn)有GIS系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)，綜合對比監(jiān)測系統(tǒng)采集到的故障類型和長度距離，可以快速精準(zhǔn)的定位故障點，運維人員可以結(jié)合地圖快速達到故障點，拋棄了傳統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)控的功能，對于那些發(fā)生故障的光網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的可靠性和減少維護成本，為智能光纜網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運維提供理論和實踐依據(jù)。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(jiān)測，減少工作人員工作量以及相關(guān)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(xiàn)了光纜在線監(jiān)測保護，保守預(yù)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(shè)該系統(tǒng)最少使用年限按8年計算，每年系統(tǒng)維護費為2萬元，可節(jié)約費用8×（11-2）萬元/年=72萬元。

4 結(jié)論

電力系統(tǒng)通信中，光纖通信地位越來越重要，電力光纜在線監(jiān)側(cè)系統(tǒng)對于確保電力系統(tǒng)通信的安全穩(wěn)定運行、為電力系統(tǒng)的運行提供高可靠的通信網(wǎng)絡(luò)其有至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合綿陽電力通信網(wǎng)絡(luò)的特點，闡述了在線監(jiān)測裝置在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方案，分析其對電網(wǎng)生產(chǎn)帶來的好處。該系統(tǒng)的使用可以降低光網(wǎng)絡(luò)通信通道故障率，保障承載的電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行，同時進一步提升集約化管理水平。

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