一種光纜多路纖芯實時監(jiān)測系統(tǒng)研究

摘要：針對韶關供電局電力通信光纜缺乏有效遠程監(jiān)視手段，故障告警產(chǎn)生很大不確定性，光纜故障發(fā)現(xiàn)及處理及時性得不到保障，影響電力通信網(wǎng)絡安全運行。通過對現(xiàn)有光纜監(jiān)測模式比較，提出新的光纜多路纖芯實時監(jiān)測研究方案。

關鍵詞：多路、光功率、光電轉(zhuǎn)換

1、前言

電力系統(tǒng)的光纜主要以變電站為節(jié)點，沿電力線路架設。光纜分布區(qū)域廣，在運維人員數(shù)量一定的情況下，通常情況是幾月或一年為周期對各光纜段進行一次巡檢。而目前光纜的監(jiān)測主要依靠傳輸光路分光監(jiān)測模式，而傳輸某光路只在光纜中兩纖芯運行，并不能對光纜全部纖芯進行實時監(jiān)測，光纜運行情況不能全面地反映。

在光纜段發(fā)生故障時，需要通過中斷光纜內(nèi)運行任務才能判斷該光纜的某一纖芯中斷，如果發(fā)生鼠咬或者市政建設工程的誤傷，導致光纜部分纖芯中斷。如果終端纖芯恰好為空余纖芯，運維人員無從得知光纜存在故障，故障點判斷及應急處理滯后，有可能導致故障繼續(xù)擴大。

2、技術(shù)背景

目前韶關供電局的光纜遠程監(jiān)視，主要由傳輸告警實現(xiàn)，此手段可以有效利用現(xiàn)有資源，傳輸網(wǎng)絡的光路在光纜纖芯中運行，利用網(wǎng)管對整張通信網(wǎng)絡光路監(jiān)視，發(fā)生中斷時可以通過多種條件判斷光纜是否正常運行。但此手段并不能稱之為遠程監(jiān)測，僅僅利用網(wǎng)管中光路中斷告警來得知該光路運行異常，而非光纜異常。

在具體實踐中，通過研究目前主要監(jiān)測模式，得出光纜監(jiān)測手段主要為：傳輸分光在線檢測、傳輸告警聯(lián)動監(jiān)測。通常情況下，光纜空余纖芯和光纜運行纖芯的物理特性是一致的，因此按照具體模式則可以劃分為運行光路監(jiān)測和空余纖芯監(jiān)測。

2.1運行光路監(jiān)測現(xiàn)狀

傳輸告警聯(lián)動監(jiān)測是一種目前典型的運行光路監(jiān)測模式應用手段。其利用傳輸網(wǎng)絡光路運行情況，在光路運行衰減到一定設值，主站網(wǎng)管告警聯(lián)動站端的OTDR，對光纜一條預先設置的監(jiān)測纖芯進行故障掃描，以確定光纜的運行情況，包括平均衰耗及中斷距離情況等。該模式優(yōu)點明顯，實現(xiàn)條件簡單，對現(xiàn)有系統(tǒng)改動量少。但同樣缺點突出，在實際應用過程往往會出現(xiàn)大量光纜非中斷及光纖耦合節(jié)點故障問題導致的告警，如果不對傳輸告警接口及協(xié)議進行修改，則會產(chǎn)生大量誤告警信息，需要運維人員到現(xiàn)場進行檢測判斷，同樣主站難以實時監(jiān)測光纜運行情況。

2.2 空余纖芯監(jiān)測現(xiàn)狀

傳輸光路分光在線監(jiān)測是一種典型空余纖芯監(jiān)測模式應用手段。在傳輸運行光路上，通過分光器將部分光分到該光纜預先設置的一芯空余纖芯中，通過在站端設置光功率計來監(jiān)測光纜纖芯運行情況。此模式可以利用現(xiàn)有資源，采用對傳輸光路的分光進行監(jiān)測，能提供實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以通過相應工作站對信息傳送回主站進行監(jiān)視，但在實際應用中，需要配置分光器對運行光路進行分光，對原有傳輸光路運行質(zhì)量產(chǎn)生影響，可靠性不佳。

3、通過比較，提出新的監(jiān)測模式。

本研究方案為克服上述現(xiàn)有模式所述的至少一種缺陷，提供一種光纜多路纖芯實時監(jiān)測裝置及監(jiān)測系統(tǒng)，對光纜的各個纖芯進行監(jiān)測，有利于及時發(fā)現(xiàn)纖芯故障，及時對故障進行處理。

為解決上述技術(shù)問題，采用了如下技術(shù)方案：

一種光纜纖芯實時監(jiān)測裝置，包括設置于待測光纜第一站端的光發(fā)生裝置及設置于待測光纜的第二站端的監(jiān)測裝置；

光發(fā)生裝置用于向待測光纜輸入光信號，包括依次連接的光發(fā)生器、光放大器及分光器，分光器連接待測光纜的各個纖芯；

監(jiān)測裝置用于檢測各個纖芯的光信號并判斷纖芯是否正常，包括依次連接的信號采集端口、光電轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及人機交互模塊，信號采集端口與待測光纜的各個纖芯連接。

本研究方案中，由于電力光纜是以變電站為節(jié)點進行架設的，因此光纜纖芯實時監(jiān)測裝置設置在待測光纜兩端的變電站點。具體地，在待測光纜的一站端設置光發(fā)生裝置，由光發(fā)生器發(fā)出光信號，經(jīng)過光放大器進行放大，再經(jīng)分光器分光處理向光纜發(fā)出，在待測光纜的另一站端接收光信號，經(jīng)過光電裝換模塊將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并由數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)處理，得出光纜每一纖芯的光功率、平均衰耗、中斷告警、運行異常告警等信息，并將部分信息經(jīng)人機交互模塊直接顯示出來，用戶可通過人機交互模塊對纖芯的詳細信息進行查詢。

系統(tǒng)連接圖如下：

進一步地，光發(fā)生器、光放大器及分光器之間由尾纖相連接。光電轉(zhuǎn)換模塊包括依次電連接的光電二極管、I/V轉(zhuǎn)換單元及A/D轉(zhuǎn)換單元。光信號首先通過光電二極管轉(zhuǎn)換為電流信號，電流信號經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換為電壓信號并放大，電壓信號又經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換單元進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

分光器通過第一ODF配線架與待測光纜于第一站端的各個纖芯連接，信號采集端口通過第二ODF配線架與待測光纜于第二站端的各個纖芯連接，光纜的連接均通過成端ODF配線架進行連接。

同時可以在監(jiān)測端配置人機交互模塊，包括按鍵及顯示模塊，顯示模塊包括顯示屏及LED指示燈，顯示屏顯示檢測結(jié)果及查詢畫面，用戶通過按鍵對查詢的信息進行選擇及設置，LED指示燈進行纖芯異常告警顯示。

本研究方案還可以將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳送回主站對光纜網(wǎng)絡進行統(tǒng)一監(jiān)視。

4、結(jié)束語

與現(xiàn)有模式相比，本研究方案具有獨立光源，不使用傳輸分光模式，對傳輸光路及光網(wǎng)絡無改動，對原有光纜網(wǎng)絡不造成影響；本方案提出的光纜纖芯實時監(jiān)測裝置利用光功率檢測基本原理對光纜的各個纖芯進行監(jiān)測，改善了現(xiàn)有技術(shù)只能檢測一芯的缺陷，以較低成本實現(xiàn)了對光纜全部纖芯的實時監(jiān)測；光纜運行數(shù)據(jù)網(wǎng)通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，在監(jiān)控主站對多個光纜段進行實時監(jiān)控，能及時發(fā)現(xiàn)光纜故障并進行故障處理。

作者簡介：李東恒（1983_），男，助理工程師，本科，主要從事電力通信設備及網(wǎng)絡運維工作