級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)在電力光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

王潔云 劉穎

摘 要：級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)的應(yīng)用，能夠在實(shí)現(xiàn)功能的前提下，最大限度的節(jié)約成本，隨著光纜通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)中光纜的數(shù)量越來(lái)越多，為了更好的對(duì)這些光纜進(jìn)行維護(hù)，就需要一種更加高效、簡(jiǎn)便的維護(hù)方式，在這篇文章里，我們首先對(duì)電力光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解，并重點(diǎn)對(duì)級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)在系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)；OPGW；自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；應(yīng)用研究；OTDR

前言

隨著電力光纜在電力系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用，其運(yùn)行維護(hù)水平直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中為了保證電力光纜的穩(wěn)定性，就必須定期對(duì)光纜進(jìn)行必要的維護(hù)。光纜技術(shù)的大力推廣的造成了光纜數(shù)量的不斷增多，在這種情況下傳統(tǒng)的維護(hù)手段已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足應(yīng)用需求，在這種情況下，就迫切需要一種更加高效的電力光纜維護(hù)方式。在下面這篇文章里，我們就將對(duì)基于OTDR技術(shù)實(shí)現(xiàn)OPGW光纜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)這一系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單了解，并重點(diǎn)對(duì)光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)在系統(tǒng)中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)分析。

1 OPGW光纜及OTDR技術(shù)的應(yīng)用

目前在電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò)中，電力光纜的主要應(yīng)用方式是將光纜安置在架空輸電線(xiàn)路的地線(xiàn)中，從而形成輸電線(xiàn)路上的通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)形式能夠?qū)崿F(xiàn)地線(xiàn)和通信的雙重功能，被稱(chēng)為OPGW光纜。通過(guò)實(shí)踐證明，OPGW光纜在可靠性、機(jī)械性能、節(jié)省成本等方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

在電力光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，廣泛應(yīng)用到了OTDR技術(shù)，一般情況下，OTDR主要代指光時(shí)域反射儀，這是一種精密的光電一體化儀表，制造原理是光線(xiàn)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，目前在光纜線(xiàn)路的施工維護(hù)工作中，能夠?qū)饫w長(zhǎng)度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減進(jìn)行測(cè)量，并且對(duì)于故障的定位有很大幫助。隨著OTDR技術(shù)的發(fā)展革新，在光纜運(yùn)行維護(hù)領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)多臺(tái)OTDR進(jìn)行整合，最終形成了一個(gè)集測(cè)試、分析、告警、定位、信息管理、業(yè)務(wù)報(bào)表功能于一體的光纜網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為四層，從上到下分別是企業(yè)控制中心EMC、省控制中心PMC、本地控制中心LMC及設(shè)備控制中心DMC。其中構(gòu)成DMC的主要組成部件包括OTDR模塊、光開(kāi)關(guān)模塊OLM、OPM以及OLP模塊等，在這里我們只對(duì)OLM系統(tǒng)中的光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)分析。圖1為OLM模塊的實(shí)物結(jié)構(gòu)圖，其中的OSW代表光開(kāi)關(guān)盤(pán)，它是由多個(gè)光開(kāi)關(guān)組成的，OSW通過(guò)一個(gè)輸入接口于與OTDR模塊進(jìn)行連接，通過(guò)多種通道選擇輸出路由，使OTDR測(cè)試信號(hào)能夠到達(dá)不同的光纖上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多路光纖的檢測(cè)。其中光開(kāi)關(guān)之間的切換是依靠相應(yīng)的軟件進(jìn)行控制。

圖1

2 光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)

所謂級(jí)聯(lián)，在電力系統(tǒng)中指的是將二個(gè)以上的設(shè)備通過(guò)某種方式連接起來(lái)，能起到擴(kuò)容的效果。在電力光纜維護(hù)過(guò)程中，通過(guò)使用光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)技術(shù)有利于節(jié)約建設(shè)成本，通過(guò)級(jí)聯(lián)技術(shù)，在自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中對(duì)一條光纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)只需要使用一條光纖，一個(gè)OLM監(jiān)測(cè)單元就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多條光纖的監(jiān)測(cè)工作。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中光開(kāi)關(guān)的級(jí)聯(lián)主要有兩種方式，即本地光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)和遠(yuǎn)方光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)，區(qū)別在于前者光開(kāi)關(guān)和OTDR都在本地機(jī)框內(nèi)，而后者OTDR在本地機(jī)框內(nèi)，光開(kāi)關(guān)在遠(yuǎn)端，圖2為簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

通過(guò)對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)級(jí)聯(lián)，在系統(tǒng)中只需要試驗(yàn)一個(gè)OTDR模塊，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)多條光纜的監(jiān)測(cè)功能，其中功能實(shí)現(xiàn)的重難點(diǎn)就在于各級(jí)光開(kāi)關(guān)OSW內(nèi)部輸出路由的選擇切換。

為了將光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)技術(shù)更好的應(yīng)用在光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，就必須要妥善的解決光開(kāi)關(guān)切換站的選址、配置及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試路由的規(guī)劃以及級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)的切換控制技術(shù)這三個(gè)方面的問(wèn)題，其中對(duì)光開(kāi)關(guān)的選址和配置造成影響的因素主要是光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試覆蓋能力及設(shè)備成本、運(yùn)行維護(hù)難度、可擴(kuò)展能力及方案實(shí)現(xiàn)成本。對(duì)于這一問(wèn)題，我們?cè)谶@里不進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)于電力光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試路由規(guī)劃這一問(wèn)題，重點(diǎn)是關(guān)于光開(kāi)關(guān)切換站的部署方案，要盡量避免因?yàn)榧?jí)聯(lián)而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍不足情況的發(fā)生。這一問(wèn)題的出現(xiàn)是由于級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)的引入會(huì)導(dǎo)致測(cè)試路由出現(xiàn)額外插入損耗（大概每級(jí)開(kāi)關(guān)導(dǎo)致的插入損耗在0.6-1dB），所以為了保證測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍充足，在規(guī)劃測(cè)試路由時(shí)，要對(duì)插入損耗這一問(wèn)題進(jìn)行充分考慮，滿(mǎn)足系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)技術(shù)，其根本是妥善的完成光開(kāi)關(guān)的切換控制，根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，在各個(gè)不同的變電站分別安裝了一套光開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，并以光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)技術(shù)進(jìn)行設(shè)置，在對(duì)系統(tǒng)管轄光纜線(xiàn)路進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先要將本地與遠(yuǎn)程的光開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行切換控制，將相應(yīng)的各個(gè)光開(kāi)關(guān)端口按照順序逐次切換，最終切換到要測(cè)試光纜的測(cè)試路由，為測(cè)試提供一條暢通的光纖通道，保證測(cè)試的可靠進(jìn)行。

3 實(shí)例分析

通過(guò)上面分析，我們對(duì)于光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)這兩個(gè)問(wèn)題有了簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，為了更好的理解光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用，我們結(jié)合白銀電力公司通信網(wǎng)將110kv科技園變、330kv銀城變兩個(gè)站點(diǎn)設(shè)計(jì)建設(shè)為光纜在線(xiàn)監(jiān)控站點(diǎn)這一實(shí)例進(jìn)行分析。

在該套設(shè)計(jì)方案中是將銀城變?cè)O(shè)定為監(jiān)測(cè)主站，科技園變?cè)O(shè)定為二級(jí)開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)站，所使用的光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備是由武漢光迅科技股份有限公司生產(chǎn)的，主要實(shí)現(xiàn)光纜性能劣化告警、光纜測(cè)試、光纜故障定位及光纜資源管理等功能。圖3是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

圖3

此次設(shè)計(jì)的目的是為了對(duì)基于OTDR的OPGW光纜故障分析與實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。所以只是選擇了兩個(gè)變電站作為監(jiān)測(cè)站建立系統(tǒng)，在規(guī)劃好監(jiān)測(cè)站及光開(kāi)關(guān)站的具體位置后，就可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這套白銀電力光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試路由，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度區(qū)域內(nèi)光纜網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)維護(hù)。

在測(cè)試過(guò)程中，這套系統(tǒng)很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纜的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，完成了各項(xiàng)功能的測(cè)試，實(shí)踐證明自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電力光纜中的應(yīng)用，在很大程度上提高了電力光纜的運(yùn)行維護(hù)水平，同時(shí)通過(guò)在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用光級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)同等目標(biāo)的情況下，成本僅為不使用級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)技術(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的四分之一，由此可以確定，在光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中推廣光級(jí)聯(lián)技術(shù)有著一定的必要性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在這篇文章里，我們首先對(duì)光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的了解，并重點(diǎn)對(duì)光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)技術(shù)在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。隨著光纜在電力系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用建設(shè)，光纜網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)工作將成為電力系統(tǒng)工作的一個(gè)重要部分，在證實(shí)了OTDR自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足應(yīng)用需求的前提下，有必要在電力光纜運(yùn)維工作中推廣應(yīng)用自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而最大限度的提高運(yùn)維效率，降低人力物力成本。

參考文獻(xiàn)

[1]趙子巖，黃勇軍，趙建強(qiáng)，等.電力光纜多級(jí)光開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)測(cè)試技術(shù)研究[J].光通信技術(shù)，2010（6）.

[2]高衛(wèi)東，宋斌.電力光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].廣東電力，2012，（2）.

[3]康晨.OTDR遠(yuǎn)程光纜集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].北京郵電大學(xué)，2007，06，01.

作者簡(jiǎn)介：王潔云（1976，9-），女，漢族，甘肅靖遠(yuǎn)人，研究方向：電力通信。

劉穎（1983，9-），女，漢族，甘肅臨洮人，研究方向：電力通信。