電力通信中通信光纜故障定位研究

李致穎

【摘 要】電力通信光纜作為電力傳輸?shù)幕窘橘|(zhì)，在電力傳輸過程中起到了重要作用。但是隨著電力通信光纜使用時(shí)間的增加，通信光纜難免會發(fā)生一些故障。在日常的維護(hù)過程中很難預(yù)測通信光纜的故障點(diǎn)，當(dāng)于通信光纜發(fā)生故障時(shí)，對故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位也是判斷的難點(diǎn)。本文主要介紹了基于GIS的故障定位算法，該算法可對通信光纜故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。通過光時(shí)域反射儀的運(yùn)行原理，在通信光纜的區(qū)域內(nèi)建了一個(gè)GIS系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)光纜的快速的故障定位和故障維護(hù)。

【關(guān)鍵詞】電力通信；通信光纜；故障定位

0.引言

隨著我國科技水平的提高，電力通信行業(yè)也得到了長足的進(jìn)步，在我國現(xiàn)階段各行業(yè)的發(fā)展，起到了舉足輕重的地位。隨著通信光纜的廣泛應(yīng)用，通信光纜在電力通信行業(yè)的作用越來越明顯，但是通信光纜中的故障維修效率跟不上電力通信行業(yè)的發(fā)展，因此我們必須采用相應(yīng)的手段來改善這種狀況。本文擬采用GIS的故障定位算法，對通信光纜故障的準(zhǔn)確定位，并通過光時(shí)域反射儀的運(yùn)行原理，在通信光纜的區(qū)域內(nèi)建了一個(gè)GIS系統(tǒng)，監(jiān)測光纜的故障點(diǎn)，并予以及時(shí)維護(hù)。

GIS系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)）主要是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個(gè)或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合采集與分析技術(shù)系統(tǒng)。

光時(shí)域反射儀利用光線在光纖中傳輸時(shí)的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表，對于故障定位有顯著的作用。

1.電力通信網(wǎng)絡(luò)和通信光纜故障監(jiān)測

1.1電力通信網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)

對于電力通信網(wǎng)絡(luò)來說，其是由光纖、基本的微波和所需的衛(wèi)星電路構(gòu)成的，對于電力通信的主要的通信方式主要有電力線載波通信和光纖通信。

電力通信網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中具有以下幾個(gè)基本要求：首先必須保證電力通信網(wǎng)絡(luò)具有一定的安全性，在此基礎(chǔ)上要同時(shí)具有可擴(kuò)展性和高效性。對于現(xiàn)行的電力通信網(wǎng)絡(luò)必須包含有一定的效益性和環(huán)境保護(hù)能力。

1.2電力通信網(wǎng)絡(luò)的光纜故障監(jiān)測

在電力通信網(wǎng)絡(luò)的光纜故障監(jiān)測關(guān)鍵設(shè)備是光時(shí)域反射儀，該儀器主要是針對光纖線路損耗、光纖的基本長度、光纖的故障點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測的。它的基本原理主要是利用光線在光纖中傳輸時(shí)的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射情況進(jìn)行故障定位。

光時(shí)域反射儀從發(fā)射信號到返回信號所用的時(shí)間，再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度，就可以計(jì)算出距離。這種方式可以判斷電力通信網(wǎng)絡(luò)的光纜故障中光纜的長度和光纜故障的位置。它的基本表達(dá)式為：

d=（c×t）2（n）

式中，c是光在真空中的速度，這個(gè)速度是已知的而且是個(gè)定量， t表示在傳輸過程中發(fā)射信號到返回信號所用的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間是通信時(shí)間的兩倍， n表示折射率，對于不同的介質(zhì)折射率有著明顯的不同。光時(shí)域反射儀原理圖如圖1：

圖1 光時(shí)域反射儀原理圖

光時(shí)域反射儀必須設(shè)置相應(yīng)參數(shù)：距離一般選被測纖長的1.5倍，使曲線占滿屏的2/3為宜，光纖的折射率一般與光纖實(shí)際的折射率一致，SM一般為1.45～1.48；對于光時(shí)域反射儀后向散射曲線（測試曲線）如下圖2：

圖2 光時(shí)域反射儀散射曲線（測試曲線）

對于這個(gè)曲線來說，豎軸表示背向散射光的強(qiáng)度（dB），而橫軸表示瑞麗散射形成的背向散射光。

2.電力通信中通信光纜故障定位

基于GIS的故障定位算法可對通信光纜故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，此時(shí)需要通過光時(shí)域反射儀的運(yùn)行原理，在通信光纜的區(qū)域內(nèi)建了一個(gè)GIS系統(tǒng)。對于GIS系統(tǒng)能對地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合采集與分析。

把GIS與光時(shí)域反射儀相結(jié)合，必須保證在GIS系統(tǒng)中有一個(gè)與光時(shí)域反射儀相結(jié)合的接口。基于GIS系統(tǒng)通信光纜的分層結(jié)構(gòu)如下表1所示（僅列取主要的層次）：

表1 基于GIS系統(tǒng)通信光纜圖層結(jié)構(gòu)

2.1對光纜進(jìn)行距離測量

為了測量光纜兩點(diǎn)間的光學(xué)距離，我們采用光時(shí)域反射儀發(fā)射信號到光纖中，然后對光纖中的反射情況進(jìn)行必要的測量。基于光時(shí)域反射儀原理，對以下兩個(gè)數(shù)據(jù)分析。光時(shí)域反射儀光接收器的瑞利后向散射光功率，公式如下：

P=PsaK（10）

光時(shí)域反射儀光接收器的菲涅爾反射光功率遵循以下公式：

P=PKF（10）

式中，P為注入光纖的光脈沖峰值功率，a為光纖散射損耗系數(shù)， s為光纖后向散射系數(shù)，K為光纖近端到檢測器的光路耦合系數(shù)；F為菲涅爾反射系數(shù)，a為光纖衰減系數(shù)。

2.2 GIS故障定位算法 （下轉(zhuǎn)第146頁）

（上接第111頁）故障定位算法需要預(yù)先測出故障坐標(biāo)，經(jīng)緯度與坐標(biāo)之間的換算公式如下：

X

=

（X

-X

）+X

Y=

（Y

-Y

）+Y

式中，X，Y為故障點(diǎn)坐標(biāo)，D為OTDR測量距離，X，Y，X，Y分別為記錄點(diǎn)A和記錄點(diǎn)B的對應(yīng)桿點(diǎn)的坐標(biāo)，D，D為A點(diǎn)和S點(diǎn)對應(yīng)桿點(diǎn)至中心機(jī)房的距離。

GIS故障定位算法的基本流程如下：首先測得光時(shí)域反射儀的故障距離D，然后打開光纜節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的屬性表，接著使用查找法，確定對應(yīng)的光纜節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B，依次得到其對應(yīng)的距離（XA，Y）和（X，Y），計(jì)算出故障點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)（X，Y）。

維修工人可以根據(jù)光時(shí)域反射儀測量出來的光纜線路故障點(diǎn)到測量點(diǎn)的距離，再利用GIS的相應(yīng)原理可以得到光纜線路故障點(diǎn)基本信息，從而實(shí)現(xiàn)對光纜線路故障點(diǎn)的定位。

3.結(jié)束語

在日常的電力通信中通信光纜故障維護(hù)過程中，以前很難預(yù)測通信光纜的故障點(diǎn)進(jìn)行確切定位?；贕IS的故障定位算法，對實(shí)現(xiàn)通信光纜故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，并且根據(jù)GIS系統(tǒng)的相應(yīng)原理而實(shí)現(xiàn)光纜的快速的故障定位和故障維護(hù)。維修人員可以盡快的找到錯(cuò)誤地點(diǎn)，從而加快了維修效率，盡可能的縮短了故障的維修時(shí)間，在一定程度上減少了故障帶來的損失，同時(shí)為以后的電力通信中通信光纜故障準(zhǔn)確定位提出了新的解決途徑。 [科]

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