長(zhǎng)輸天然氣管道伴行光纜完整性管理探索

侯志博，韓立鋒，馬 強(qiáng)

（中石油北京天然氣管道有限公司，北京 100101）

1 引言

完整性管理方案（integrity management program）是對(duì)設(shè)備完整性管理活動(dòng)做出針對(duì)性計(jì)劃和安排，系統(tǒng)地指導(dǎo)數(shù)據(jù)采集與整合、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)削減與維修維護(hù)、效能評(píng)價(jià)等完整性管理工作。

目前，中國(guó)石油集團(tuán)管道企業(yè)所轄光纜里程約為4萬km，管道光通信網(wǎng)絡(luò)主要承載企業(yè)的生產(chǎn)、辦公和視頻等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸以及信息化業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，是中國(guó)石油骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)階段管道企業(yè)的光纜管理仍以人工維護(hù)為主，智能化程度偏低；光纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，故障定位精度略低，維修成本偏高[1]。

本文根據(jù)管道伴行光纜運(yùn)維管理現(xiàn)狀，提出光纜完整性管理方案，獲取光纜位置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)埋地光纜與地表參照物的一一對(duì)應(yīng)，并利用智能化管理平臺(tái)，做到光纜日常運(yùn)維管理自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)光纜搶險(xiǎn)維修故障即時(shí)定位，縮短故障歷時(shí)。

2 管道伴行光纜管理現(xiàn)狀

現(xiàn)階段日常管理中，管道企業(yè)針對(duì)光纜的路由和衰耗等重要技術(shù)指標(biāo)均采用人工定期現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)記錄進(jìn)行紙質(zhì)和系統(tǒng)存檔。尤其是對(duì)備用纖芯性能監(jiān)控，完全依賴現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員使用光時(shí)域反射儀進(jìn)行測(cè)試。主要面臨的問題是維護(hù)成本較高，智能化程度較低，對(duì)光纜技術(shù)指標(biāo)的管理實(shí)時(shí)性不足。

在光纜中斷搶險(xiǎn)維修過程中，維護(hù)人員根據(jù)光通信設(shè)備的告警信息確認(rèn)斷纜事件故障區(qū)間，再使用光時(shí)域反射儀在區(qū)間首末站點(diǎn)對(duì)光纜進(jìn)行中斷點(diǎn)距離測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)判斷光纖斷點(diǎn)的區(qū)域，由人工進(jìn)行巡檢排查。光纜故障點(diǎn)排查時(shí)間過長(zhǎng)，主要原因?yàn)楣饫|位置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，光時(shí)域反射儀測(cè)試的光纖斷點(diǎn)位置沒有與標(biāo)識(shí)樁等地表參照物一一對(duì)應(yīng)。

3 管道伴行光纜完整性管理概述

根據(jù)長(zhǎng)輸油氣管道伴行光纜管理現(xiàn)狀，主要問題有以下兩方面。第一，光纜線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，對(duì)光纜路由、位置等信息不完整，精細(xì)化管理程度低。第二，日常運(yùn)維管理仍以人工為主進(jìn)行光纜的巡檢、電氣指標(biāo)測(cè)試和故障點(diǎn)排查接續(xù)，智能化管理程度低。

依據(jù)完整性管理方案，本文對(duì)光纜線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理，為驗(yàn)證本方案的普適性，分別對(duì)在役的光纜線路和新建的光纜線路進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集、整理和應(yīng)用。新建一套智能化管道伴行光纜管理平臺(tái)，在中繼段站點(diǎn)安裝測(cè)試終端，對(duì)光纜進(jìn)行日常的巡檢測(cè)試以及故障點(diǎn)的快速定位，智能地為中心管理人員和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員進(jìn)行調(diào)配資源和優(yōu)化方案。

2017年國(guó)內(nèi)某長(zhǎng)輸天然氣管道伴行光纜建設(shè)期間，為獲取準(zhǔn)確的光纜基礎(chǔ)位置信息，以光纜接頭盒為數(shù)據(jù)單元，需要獲取每個(gè)接頭盒距上下游站場(chǎng)的光纖長(zhǎng)度、經(jīng)緯度信息和所在地理位置信息。將日常約100km長(zhǎng)的光纜中繼段分為50個(gè)左右基礎(chǔ)單元進(jìn)行管理，當(dāng)光纜發(fā)生中斷故障時(shí)不再是測(cè)試斷點(diǎn)距首末站場(chǎng)的光線長(zhǎng)度，而是精確地將故障點(diǎn)定位到兩個(gè)接頭盒之間的管理單位和實(shí)際的地理位置，進(jìn)而大幅縮短故障點(diǎn)排查時(shí)間。

同時(shí)，本文對(duì)2009年建成投產(chǎn)的管道伴行光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)逆向恢復(fù)，獲取光纜基礎(chǔ)信息。如果按照新建管道的數(shù)據(jù)獲取方案，主要面臨三個(gè)問題：一是數(shù)據(jù)不完整，二是接頭盒處有光纜盤留，影響故障定位精度，三是工程量大，項(xiàng)目實(shí)施成本高。針對(duì)上述問題并結(jié)合長(zhǎng)輸管道自身特點(diǎn)，對(duì)在役的光纜伴行光纜不再獲取接頭盒的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而是對(duì)管道里程樁進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定。利用光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，獲取每個(gè)管道里程樁對(duì)應(yīng)距上下游站場(chǎng)的光纖長(zhǎng)度、經(jīng)緯度信息和所在的地理位置信息。由于管道里程樁間距約為1km，相比于新建管道伴行光纜利用接頭盒間距為最小管理單元，此方案的最小管理單元間距為1公里，管理方案仍與新建管道保持一致。

在獲取管道伴行光纜基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，智能化管理平臺(tái)做好日常的基本數(shù)據(jù)管理和快速、精準(zhǔn)確定故障點(diǎn)位置，是最重要的技術(shù)特點(diǎn)。同時(shí)本系統(tǒng)在站場(chǎng)配置的前端設(shè)備，可以實(shí)時(shí)對(duì)光纜多路不同的備用纖芯實(shí)時(shí)測(cè)試電氣指標(biāo)，節(jié)約大量的維護(hù)成本。伴著管道伴行光纜投用日久，光纜的衰耗等電氣指標(biāo)會(huì)逐漸劣化，為掌握光纖的性能，一般管道企業(yè)會(huì)不定期組織人員逐個(gè)站點(diǎn)對(duì)光纖進(jìn)行測(cè)試，主要帶來兩個(gè)問題：一是消耗的人力、物力成本高，二是光纜纖芯電氣指標(biāo)不能實(shí)時(shí)管理。

本智能化管理平臺(tái)的前端設(shè)備，根據(jù)光纜備用纖芯的數(shù)量，按照一定比例配置激光器，基本上備用光纜每一束管中測(cè)試兩芯備用纖芯，做到對(duì)光纜衰耗等電氣指標(biāo)實(shí)時(shí)測(cè)試和過程對(duì)比分析，在光纖性能劣化至閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成告警和工單分配。

4 完整性應(yīng)用及效果

按照上述管道伴行光纜完整性管理思路，本文將其應(yīng)用于國(guó)內(nèi)2009年建成投產(chǎn)和2017年建成投產(chǎn)的兩條天然氣管道伴行光纜。在節(jié)約光纜運(yùn)維成本和故障點(diǎn)精確定位方面取得如下成果。

（1）兩條管道伴行光纜共計(jì)20個(gè)中繼段，全部采用平臺(tái)對(duì)光纜電氣指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，全年可節(jié)約工程師工作量為40人·日。

（2）在光纜故障點(diǎn)快速、精確定位上，該兩條光纜已實(shí)現(xiàn)從中斷告警發(fā)生至管理人員到達(dá)故障點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)，耗時(shí)約為1小時(shí)。遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)3.5小時(shí)的光纜故障點(diǎn)排查時(shí)長(zhǎng)。

5 結(jié)束語

為解決管道伴行光纜運(yùn)維仍以人工為主，智能化水平低和光纜中斷故障點(diǎn)排查耗時(shí)長(zhǎng)，精確度低等問題，本文基于完整性管理方案建設(shè)一套智能化光纜管理平臺(tái)，以光纜位置數(shù)據(jù)為主要信息，將長(zhǎng)途干線光纜細(xì)化為多個(gè)管理單元，輔助管理平臺(tái)的智能化和設(shè)備的定制化，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜完整性管理，是建設(shè)中國(guó)石油智慧管網(wǎng)的重要組成。該方案也可應(yīng)用到其他光通信系統(tǒng)中。