张林

摘要： 电力通信网络作为电力系统的重要支撑网络，在电力生产经营中发挥着巨大的作用，本文针对绵阳电力网络的特点，提出了光纤智能保护建设方案，实现了光缆在线监测、告警自动上传、故障自动分析等功能，线路故障隐患能够第一时间被发现、缩短了障碍处理时间、同时也节约了人力物力和财力。光缆在线监测系统为绵阳电力网络的安全稳定运行提供了坚强的保障，为实现智能电网打下了坚实的基础。

Abstract： As an important supporting network of power system， power communication network plays an important role in power production and operation. In view of the characteristics of Mianyang power network， this paper proposes a scheme of optical fiber intelligent protection， which realizes optical fiber cable online monitoring， automatic alarm upload， automatic fault analysis and other functions. Hidden faults in the circuit can be found for the first time， thus reducing the barrier handling time， and saving manpower， material and financial resources. Optical fiber online monitoring system provides a strong guarantee for the security and stability of Mianyang power network， and laid a solid foundation for the realization of smart power grid.

关键词： 光纤监测；波分复用；电力通信

Key words： fiber monitoring；WDM；power communication

中圖分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）08-0198-03

0 引言

近年，随着电网建设的推进，绵阳供电公司光纤通信网有了长足的发展，35kV及以上变电站实现了全光纤覆盖，截止2017年底，绵阳电力光缆长度已超过3500公里。光纤传输网由核心光环网、汇聚光环网和接入光纤网构成，已建成4个核心光环网，虽然环网具备业务保护功能，但环网上某处光缆故障时，业务发生倒换，环网就处于解环运行状态，实际网络面临重大风险。另一方面，随着网络规模的扩大，光纤故障在通信故障中所占的比例也随之提高，因为光纤故障导致业务中断时间过长而被上级部门考核的事件时有发生，给各级单位造成的运维压力日益增大。

传统的光缆网络维护手段主要依靠人工巡查方式对光纤实行持续监控难度很大，很难发现光纤的品质劣化，无法及时处理事故隐患，业务中断时间增加。显然，传统维护手段已经不适应现代通信网络的要求，因此，寻找可靠、高效的方法已迫在眉睫。

1 在线监测原理

ODTR（光时域反射仪）是光纤在线监测系统用到的主要原理[1]，ODTR的激光器发射受光开关控制的光脉冲信号，与设备发出的光信号一起进入WDM（波分复用）系统，经过合波器处理后送至光纤内，由于连接头和光纤自身的反射，一小部分光脉冲信号会返回到探测器，通过分析回波信号以及所用时间，就可以得到光纤链路长度、衰耗等属性，波分复用技术在电力光缆在线监测系统中扮演着重要的角色，波分复用是将两种及以上不同波长的光信号在发送端经复用器合在一起，并耦合到同一根光纤中进行传输；在接收端，进行与发送端相反作用的解复用，从而实现了在同一根光纤中同时传输两个及以上不同波长光信号的功能。正常的通信业务使用的是工作波，为了不影响正常业务，在线监测系统只能使用不同于工作波的测试波，一个系统中同时存在两个不同的波，波分复用技术刚好能解决这个问题，工作波不受测试波的影响，完成了在线光纤监测的任务。波长为1310nm和1550nm两种波由于其各自优良的特性，在电力光纤通信系统中使用较多，都作为工作波长使用，因此可以选择1625nm波长的波作为测试波来进行测量。

引入电力光缆在线监测保护技术，实现对光缆线路状态实时监控及线路故障自动切换保障业务正常通信，并通过对基层监测数据的采集、整理、分析，运维部门利用系统数据辅助完成运维工作，及时掌握光缆线路的真实数据，跟踪光缆线路的劣化和老化数据，及时发现故障隐患，能够实现预防为主，集合GIS精确定位缩短处理故障的时间，在通信线路发生故障，该系统能智能及时高速保护切换（小于3ms）到备用路由，保障电力通讯业务正常通信，极大的为电力调度、电网安全生产、经营提供有力的通信保障[2]。

2 系统技术方案

电力光缆在线监测管理系统主要由四部分组成，分别为监测中心、监测主站、监测子站以及监测通道，其结构如图 1所示。

考虑到110kV长卿变电站、110kV小亭变电站、110kV仙人桥变电站3个站离绵阳城区较远，人工维护不方便，另一方面，这几个站的光缆资源充足，除了主用光缆外，还可以构建备用光缆路由，综合考虑，有必要实施光纤监测保护。

2.1 监测主站和子站的建立

选取110kV长卿变电站为监测主站，放置RTU设备，即为汇聚点变电站，从图1可以看出，主站设备由MCU（主控模块）、OSW（光开关切换模块）、OTDR、OPM（光功率告警模块）、PWU（电源模块）四个模块构成[3-5]。选取110kV小亭变电站、110kV仙人桥变电站为监测子站，各放置一块OLP光保护切换开关设备，即为监测末端变电站。

110kV长卿变电站至110kV小亭变电站主用的通信光缆物理链路为110kV长卿站——35kV许州站——110kV小亭站，对主用通道在用的两芯进行监测；现在组建备用的物理链路，物理路由为110kV长卿站——110kV文昌站——35kV宏仁站——110kV小亭站，在备用的光缆链路里选取2芯作为备用通道监测。同时进行在线监测和备纤监测，在主用纤芯发生故障时立即自动切换到备用纤芯。110kV长卿站至110kV仙人桥站的组建原理相同，不再叙述，方案示意图如图2所示。同时增加光开关和光功率模块数量，就能实现对多根光纤的监测，以满足实际应用的需求。

2.2 监测中心建立

在绵阳公司大楼通信机房建设监测中心，安装服务器和网管软件等，为了保证监控通道的高可靠性，采用SDH通道和电力综合数据网（由路由器和交换机等设备构成的网络、是完全独立于SDH网络的另一套网络）双通道模式传输在线监测设备网管信息。被监测光缆的运行状况可以自动上传到监测中心，告警信息可以通过声光等方式提醒运维人员，运维人员也可以设置各类测试条件、下达相关命令，获取相关信息。监测系统方案示意图如图2所示。

3 取得效果

光纤在线监测系统的成功投运，现场实际效果表明，实现了光纤网络在线监测保护管理及对链路的监测和故障定位，当通信光缆出现故障时，利用现有GIS系统的采集数据，综合对比监测系统采集到的故障类型和长度距离，可以快速精准的定位故障点，运维人员可以结合地图快速达到故障点，抛弃了传统先在变电站测试故障点，然后再顺着线路巡查故障点的方法，使工作人员做到有的放矢，大大缩短故障的查找时间及处理时间。

在线监测系统为链路配备合理的备份保护方案，为运行人员提供了远程监控的功能，对于那些发生故障的光网络通信通道能够快速检测，提高了效率，同时也减少了人力的耗费。进一步提高网络的可靠性和减少维护成本，为智能光缆网络建设与运维提供理论和实践依据。提升了电力通信的运行管理水平，也树立了电力品牌的良好形象。

通过在线监测，减少工作人员工作量以及相关检修、抢修车辆台班，如果绵阳供电公司所有有条件的站点都实现了光缆在线监测保护，保守预计每年可减少支出500人次×100元/人次+200台班×300元/台班=11万元。假设该系统最少使用年限按8年计算，每年系统维护费为2万元，可节约费用8×（11-2）万元/年=72万元。

4 结论

电力系统通信中，光纤通信地位越来越重要，电力光缆在线监侧系统对于确保电力系统通信的安全稳定运行、为电力系统的运行提供高可靠的通信网络其有至關重要的作用。本文结合绵阳电力通信网络的特点，阐述了在线监测装置在网络的应用方案，分析其对电网生产带来的好处。该系统的使用可以降低光网络通信通道故障率，保障承载的电力业务系统稳定运行，同时进一步提升集约化管理水平。

参考文献：

[1]王连亮，任钢，张艳，等.大气的布里渊散射特性研究[J].激光科技，2003，27（4）：365-366.

[2]秦华.浅谈基于GIS技术的光缆在线监测的应用[J].内蒙古科技与经济，2011，16（241）：113.

[3]王颖，宋杨.高精度电力光缆在线监测系统体系结构研究[J].中国电力教育，2007（12）：155-158.

[4]赵子岩，刘建明，张凯穗.电力系统光纤传输网络在线监测系统[J].电力系统通信，2003，24（2）：1-4.

[5]董勇，郑国华.光缆在线监测系统在黄山电网的应用[J].电力系统通信，2011，32（229）：27-30.