光纜分析輔助決策在成都電網(wǎng)中的應(yīng)用

王佳 程洪超 崔國(guó)瑞 鄒航 馬兵 楊立 鄭倫軍

【摘要】? ? 當(dāng)前成都電網(wǎng)中運(yùn)維的通信光纜種類多、數(shù)量龐大、變動(dòng)頻繁，由于缺乏專業(yè)的光纜管理系統(tǒng)導(dǎo)致信息記錄分散，信息不完整，使得故障排查與尋纜工作十分困難，同時(shí)，由于缺少光纜及纖芯相關(guān)的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)信息，無法預(yù)警故障光纜段，不能為新線纜的規(guī)劃決策和已有線纜的高效使用提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。因此基于以建立精準(zhǔn)的光纜數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，結(jié)合可視化信息處理、多維度分析模型以及全方位的數(shù)據(jù)治理能力，構(gòu)建完善的光纜大數(shù)據(jù)綜合平臺(tái)，進(jìn)行光纜的輔助分析和決策。通過在成都電網(wǎng)內(nèi)的部署使用，對(duì)光纜資源進(jìn)行全生命周期管理，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析手段提升信息價(jià)值和管理質(zhì)效，降低人均運(yùn)維成本，最終實(shí)現(xiàn)“通信一張圖”。

【關(guān)鍵詞】? ? 通信光纜? ? 光纜分析輔助決策? ? 大數(shù)據(jù)分析? ? 全生命周期管理? ? 通信一張圖

引言：

當(dāng)前電網(wǎng)公司中運(yùn)維的通信光纜種類多、數(shù)量龐大、變動(dòng)頻繁，但是并沒有建設(shè)專業(yè)的基于地理信息系統(tǒng)的光纜維護(hù)管理系統(tǒng)，輔助監(jiān)測(cè)設(shè)備不足，導(dǎo)致光纜路由信息記錄分散、信息不完整、部分光纜的連接和路由信息完全缺失，使得故障排查時(shí)尋纜定位非常困難，耗時(shí)費(fèi)力，維護(hù)成本高，同時(shí)缺少光纜及纖芯相關(guān)的維護(hù)、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)信息，無法預(yù)測(cè)或預(yù)警光纜段是否處于整改或更換的質(zhì)量狀態(tài)，更不能為新纜線的規(guī)劃決策和已有纜線的高效使用提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息支撐。

隨著數(shù)字化和精益化轉(zhuǎn)型的深化，對(duì)通信設(shè)備、光纜和網(wǎng)絡(luò)的智能化運(yùn)維提出了更高的要求，以光纜資源管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知分析、路由優(yōu)化等智能運(yùn)維為主要特征的光纜智能監(jiān)測(cè)運(yùn)維管理系統(tǒng)[1]是針對(duì)新一代智能運(yùn)維的系統(tǒng)，集光纜資源管理、監(jiān)測(cè)分析、告警、路徑優(yōu)化于一體，在及早發(fā)現(xiàn)光纜線路隱患、減少障礙歷時(shí)和變被動(dòng)維護(hù)為主動(dòng)維護(hù)等方面的重要作用，并可結(jié)合地理信息系統(tǒng)[2-4]，為光纜網(wǎng)絡(luò)的安全高效運(yùn)行提供保障，從而實(shí)現(xiàn)光纜物理資源的實(shí)時(shí)的智能監(jiān)控和維護(hù)管理[5]。

成都電網(wǎng)以建立精準(zhǔn)的光纜數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，結(jié)合可視化信息處理、多維度分析模型以及全方位的數(shù)據(jù)治理能力，構(gòu)建完善的光纜大數(shù)據(jù)綜合平臺(tái)，進(jìn)行光纜的輔助分析和決策[6-9]。

進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)光纜相關(guān)產(chǎn)業(yè)資源的深度集成，包括產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈內(nèi)部的縱向集成和產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈之間的橫向集成;最終形成基于大數(shù)據(jù)智能分析的信息化光纜管理發(fā)展模式。

一、背景

在電力光纜狀態(tài)變化過程中，沒有相應(yīng)的檢測(cè)和管理系統(tǒng)對(duì)光纜運(yùn)行情況和質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，維護(hù)人員無法實(shí)時(shí)掌握數(shù)據(jù)，無法提前預(yù)警。另外事故發(fā)生后，事故數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)反映、資料查詢困難，故障點(diǎn)無法及時(shí)定位，直接影響事故處理的及時(shí)性。

光纜系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)主要面臨以下問題：

1.電力光纜網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛，但無光纜資源管理平臺(tái)，只有單一線路纖芯資源記錄，無法直觀、系統(tǒng)的呈現(xiàn)公司光纜路由資源情況;

2.市政工程較多[10]，光纜易斷、較難維護(hù)，運(yùn)維部門缺乏專業(yè)的測(cè)試技術(shù)人員，故障定位不準(zhǔn)，導(dǎo)致故障響應(yīng)不及時(shí)，恢復(fù)中斷時(shí)間較長(zhǎng);

3.光纜部署較早、已產(chǎn)生老化現(xiàn)象，損耗較高，并時(shí)常中斷，但目前常用光纜監(jiān)測(cè)手段，如OTDR、設(shè)備端口故障告警，均為事后監(jiān)測(cè)處理，不能預(yù)先告警、歷史數(shù)據(jù)難以管理與比對(duì)、光纖老化與劣化很難被跟蹤;

4.人工線路巡線，對(duì)人員投入大，巡查周期長(zhǎng)，僅為周期性非實(shí)時(shí)可監(jiān)測(cè)。

目前的光纜運(yùn)維仍然是依靠傳統(tǒng)的人工巡查方式，各維護(hù)單位普遍存在缺乏監(jiān)測(cè)手段的問題。光纜維護(hù)一般都是依靠巡查人員沿光纜走向巡視，來實(shí)現(xiàn)日常的維護(hù)工作，維護(hù)人力投入較大。

光纜的老化劣化逐步出現(xiàn)，伴隨著環(huán)境、氣候、不當(dāng)施工等破壞性事故時(shí)，這種目視巡查往往很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，因此依靠傳統(tǒng)的人工巡查方式對(duì)光纖實(shí)行監(jiān)控難度很大，很難發(fā)現(xiàn)光纖的品質(zhì)逐步劣化。當(dāng)通信光纜阻斷故障發(fā)生時(shí)才能發(fā)現(xiàn)，隱患已經(jīng)變成故障。

通常情況下光纜故障的判據(jù)依賴傳輸設(shè)備的監(jiān)測(cè)單元告警，由網(wǎng)管監(jiān)控人員初步判斷告警原因是光纜后，通知線路維護(hù)單位進(jìn)行搶險(xiǎn)維修。運(yùn)維單位由人工操作OTDR光時(shí)域反射儀、光功率計(jì)等儀器測(cè)出光纜故障的大概位置，然后由維護(hù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)搶修，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)逐段判斷找到故障點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)通過光纖熔接機(jī)重新熔接后恢復(fù)光纜，從而解決故障。

二、功能實(shí)施

截止到2020年成都供電公司所轄范圍內(nèi)光纜共計(jì)1070條，共11468km，針對(duì)光纜分析的輔助決策分析勢(shì)在必行。從給每條光纜建立健康檔案做起，通過數(shù)據(jù)分析科學(xué)決策光纜高質(zhì)效運(yùn)行，不漏更換一條問題光纜，也不多更換一條健康光纜。

光纜路由管理中，對(duì)光纜規(guī)格、類型、拓?fù)?、芯?shù)、業(yè)務(wù)級(jí)別、轄區(qū)范圍等常規(guī)參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)管理，另外根據(jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)，還對(duì)每個(gè)承載設(shè)施處的光纜長(zhǎng)度、環(huán)境圖片、地理定位等進(jìn)行實(shí)際收集，為纜線統(tǒng)籌、業(yè)務(wù)遷移、故障定位做出數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

光纜纖芯是業(yè)務(wù)承載的基本單位，纖芯的管理，對(duì)于光纜資源、調(diào)度、建設(shè)及業(yè)務(wù)質(zhì)量的管理都尤為重要。

基礎(chǔ)功能如下：

1.纖芯路由在GIS地圖上展示。業(yè)務(wù)光一般并不會(huì)在同一個(gè)光纜段中完全搭載，需要經(jīng)過多次跳纖或分線，通過不同的光纜段來呈現(xiàn)一個(gè)完整業(yè)務(wù)。需要對(duì)重要業(yè)務(wù)光按照光纜進(jìn)行管理和展現(xiàn)，點(diǎn)擊光路中某一纜段，就能顯示該纜段中所有纖芯的使用情況，并用不同顏色來代表纖芯的不同質(zhì)量，為纖芯業(yè)務(wù)遷移提供數(shù)據(jù)支持。

2. SOR文件解析?，F(xiàn)有纖芯質(zhì)量管理，一般都是人工從采集錄入，再采用圖表形式、以紙質(zhì)或電子化表格進(jìn)行留存和上報(bào)。人工干預(yù)過多，導(dǎo)致人工消耗多，數(shù)據(jù)可靠性低，且不易建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的管理制度，受不同OTDR的解析功能不同所限，數(shù)據(jù)精度難以橫向和縱向?qū)Ρ取Ｍㄟ^對(duì)OTDR測(cè)試所得SOR文件的直接解析，避免了過多人工干預(yù)，解析結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)，杜絕粗差的發(fā)生。

3.纖芯質(zhì)量管理中，對(duì)于纖芯所加載的業(yè)務(wù)、纖芯長(zhǎng)度、纖芯損耗、纖芯連接方式等采用ODF式的方式，展示出纖芯上下游成端設(shè)備的連接方式，并對(duì)纖芯所加載的業(yè)務(wù)進(jìn)行圖表化共計(jì)。同時(shí)對(duì)于纖芯質(zhì)量的相關(guān)數(shù)據(jù)，可通過不同顏色代表不同類別，并且對(duì)纖芯歷史數(shù)據(jù)方便的查詢，或通過纖芯質(zhì)量的變化，推測(cè)出纖芯劣化趨勢(shì)，為新建或維修光纜作數(shù)據(jù)支撐。

4.對(duì)于海量的纖芯數(shù)據(jù)基于光纜管理中的纖芯數(shù)量、SOR分析中的纖芯長(zhǎng)度、損耗及纖芯管理中的纖芯質(zhì)量變化趨勢(shì)等，對(duì)纖芯數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度、綜合性的統(tǒng)計(jì)分析，得到圖形化的報(bào)表。

5. 統(tǒng)計(jì)查詢功能。在光纜路由管理中收集大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，基于這些數(shù)據(jù)，對(duì)光纜總長(zhǎng)、某一區(qū)域或某一特征的光纜長(zhǎng)度、光纜長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)等，能很容易地得到一個(gè)全面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，展示出相應(yīng)的圖表化報(bào)告。

（一）光纜故障追蹤儀普查光纜路由圖

通過在變電站端掛接光纜故障追蹤儀，利用雙折射原理，追蹤微彎形變，在不斷業(yè)務(wù)無損光纜的情況下，精準(zhǔn)識(shí)別光纜并定位故障，可與系統(tǒng)無線對(duì)接、數(shù)據(jù)傳遞，通過備用纖芯普查存量下地電力光纜的路由，定位檢修井，繪制光纜路由圖。

普查示意圖如圖1所示：

（二）光纜巡線分析儀普查光纜

同時(shí)，我們可利用高端的光纜巡線分析儀，在變電站端同時(shí)掛接多條光纜備用纖芯，通過移動(dòng)公網(wǎng)連接至云平臺(tái)上，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員通過移動(dòng)終端實(shí)時(shí)與云平臺(tái)進(jìn)行通信，操作巡線分析儀上光開關(guān)的狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)在不開井、不爬桿的情況下敲擊井蓋或者電桿，即可完成線路尋纜和光纖測(cè)距，光纖尋線儀可通過光開關(guān)同時(shí)連接20芯＼纜，并可用APP遠(yuǎn)程操作設(shè)備、查看測(cè)量結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)讓光纜這種啞資源“發(fā)聲”的效果。

（三） 配網(wǎng)光纜多級(jí)分光路由圖普查

由于配網(wǎng)光纜存在數(shù)量龐大、路由復(fù)雜、多級(jí)分光等特性，部分點(diǎn)位在經(jīng)過多次接續(xù)損耗以及較大初始反射等情況后，光衰嚴(yán)重，給光纜普查與資料錄入帶來了一定的挑戰(zhàn)。

針對(duì)配網(wǎng)光纜多級(jí)分光的特點(diǎn)，將光纜巡線分析儀直接接入開關(guān)柜，通過逐級(jí)測(cè)量、累加測(cè)量結(jié)果的方式進(jìn)行測(cè)試和清查，并對(duì)部分光損較大的光接口進(jìn)行清潔和維護(hù)，以降低接頭損耗。

如圖3所示，在樹形結(jié)構(gòu)的分支上加裝光纜巡線分析儀，逐級(jí)逐段測(cè)量分支光纜段的路由信息，在把分段信息累加起來，最終得到完整的配網(wǎng)光纜路由圖。

三、場(chǎng)景應(yīng)用

（一）配網(wǎng)光纜故障排查

2020年9月，棕樹橋-瑞光開關(guān)配網(wǎng)光纜發(fā)生故障。通過光時(shí)域反射儀在站點(diǎn)機(jī)房測(cè)試，結(jié)果顯示光纜在距站點(diǎn)3260米處發(fā)生故障。

由于原始投運(yùn)資料僅為工程竣工后的CAD圖紙，此光纜中間又經(jīng)過隧道、淺溝、排管等各類通道，并且因市政建設(shè)導(dǎo)致路由多次變動(dòng)，排障難度非常大，利用原有方法排查故障位置需要6到8小時(shí)。

通過光纜分析輔助決策系統(tǒng)中的快速故障定位模塊，耗時(shí)30分鐘，便準(zhǔn)確找到了故障位置所在，引導(dǎo)維護(hù)人員快速趕往故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行光纜接續(xù)，迅速完成故障搶險(xiǎn)。

（二）日常光纜運(yùn)行維護(hù)

運(yùn)維班組相關(guān)技術(shù)人員，每個(gè)月對(duì)重要光纜的空余纖芯情況進(jìn)行例行測(cè)試，并將纖芯編號(hào)、長(zhǎng)度、損耗、加載業(yè)務(wù)及大損耗點(diǎn)位置等信息結(jié)果錄入“光纜輔助決策系統(tǒng)”，光纜輔助決策系統(tǒng)便可對(duì)所有纖芯根據(jù)平均損耗進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)和圖表化的展示，并根據(jù)歷史信息輸出相關(guān)質(zhì)量變化曲線，對(duì)質(zhì)量變化較大的光纜纖芯加以警示，便于運(yùn)維人員掌握空閑纖芯狀況，便于決策層掌握光纜質(zhì)量變化，提高纜線業(yè)務(wù)承載能力，決定是否要新鋪設(shè)光纜。

以往光纜質(zhì)量退化時(shí)，是否需要鋪設(shè)光纜或?qū)⒅匾獦I(yè)務(wù)遷移往往缺乏直接依據(jù)，不利于最大化提高已有光纜的業(yè)務(wù)承載能力，也容易多鋪光纜，造成資源浪費(fèi)。“光纜輔助決策系統(tǒng)”通過大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，以圖形化的方式友好的展示各個(gè)纜線和空余纖芯質(zhì)量變化情況，方便決策層用好光纜和節(jié)約資源。

四、使用成效

光纜分析輔助決策系統(tǒng)通過對(duì)于每一條光纜及其纖芯的當(dāng)前和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析，展示出光纜的質(zhì)量變化趨勢(shì)、纖芯大衰減點(diǎn)變化、纖芯資源余度、故障率、故障集中度、使用周期等信息，為維護(hù)部門及時(shí)采取相應(yīng)的整改措施提供指導(dǎo)性數(shù)據(jù)，為更換/規(guī)劃新光纜線路提供準(zhǔn)確的依據(jù)，為部門和個(gè)人階段考核，提供工作量維度的參考數(shù)據(jù)。

由于當(dāng)前成都電網(wǎng)中擁有龐大的啞資源體系，信息累計(jì)紛繁復(fù)雜。通過有效的大數(shù)據(jù)分析，充分挖掘信息價(jià)值，提高運(yùn)維整體質(zhì)量。

以“堵住源頭、消化存量、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保鮮”為準(zhǔn)則，充分深化開發(fā)和應(yīng)用光纜分析輔助決策系統(tǒng)，對(duì)于光纜資源進(jìn)行全生命周期管理，對(duì)于光纜線路路由、承載設(shè)施、纖芯狀態(tài)等管理和運(yùn)維相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)收集和管理，并對(duì)涉及光纜和纖芯質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析并給出對(duì)應(yīng)的處理意見，以便維護(hù)部門及時(shí)采取正確的維護(hù)措施進(jìn)行整改，把傳輸線路發(fā)生嚴(yán)重故障的概率降到最低限度，做到“有計(jì)劃、有準(zhǔn)備、有預(yù)案”的通信檢修和維護(hù)。

五、結(jié)束語(yǔ)

光纜分析輔助決策系統(tǒng)和理念一方面打破了管理層與基層運(yùn)維人員之間的屏障，信息直通，資源數(shù)量及使用率清晰，提升管理效率和決策準(zhǔn)確度，另一方面增強(qiáng)了現(xiàn)有線路資源的使用效能和傳輸質(zhì)量，增強(qiáng)線路運(yùn)維管理。

同時(shí)又避免了動(dòng)態(tài)信息的更新由于反復(fù)資產(chǎn)清理、路由核查帶來的巨大費(fèi)用投入;優(yōu)化線路傳輸性能，預(yù)防故障發(fā)生;有效提升排障效率，降低人工成本。

但是由于電網(wǎng)內(nèi)各類信息存在冗余、分散、一致性差等問題，通過建立有效的信息管控體系，打破信息孤島、實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享、提升信息價(jià)值，后期需要進(jìn)一步推進(jìn)光纜分析輔助決策系統(tǒng)與TMS、OMS系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。

與TMS系統(tǒng)的互聯(lián)互通一方面是可以將光纜臺(tái)賬、纖芯使用情況、通信檢修信息、網(wǎng)管監(jiān)控信息等同步給光纜智能管理系統(tǒng)，另一方面是將通信檢修票、通信檢修計(jì)劃同步給OMS系統(tǒng);與OMS系統(tǒng)的互聯(lián)互通，一方面是可以將一次線路的檢修信息、新投異動(dòng)信息同步給光纜智能管理系統(tǒng)，作為數(shù)據(jù)變動(dòng)的來源，另一方面是將主、配網(wǎng)停電信息同步給TMS系統(tǒng)。

通過各類專業(yè)信息系統(tǒng)之間信息的互聯(lián)互通，建立“通信一張圖”的理念，以光纜分析輔助決策系統(tǒng)作為通信數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示平臺(tái)，踐行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)通信專業(yè)的精益化管理，為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的能源互聯(lián)網(wǎng)貢獻(xiàn)成都力量。

作者單位：王佳? ? 程洪超? ? 崔國(guó)瑞? ? 鄒航? ? 馬兵? ? 楊立? ? 鄭倫軍? ? 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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