張志斌

摘 要：電力通信光纜是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其安全、可靠的運行對提高供電質(zhì)量、確保供電安全性具有重要作用，因此對通信光纜進(jìn)行有效的運維管理十分重要，傳統(tǒng)的運維管理存在諸多不足之處，將GIS技術(shù)應(yīng)用到通信光纜的運維管理能極大的提高管理水平和效率。文章首先分析了GIS技術(shù)在在電力通信光纜資源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，其次研究了GIS技術(shù)在電力通信光纜自動監(jiān)測管理和故障定位中的應(yīng)用，為提升通信光纜運維管理水平提供幫助。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；通信光纜；運維

中圖分類號：TN915.43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0067-02

1 概 述

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，電力部門投入了大量的資金對配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化和改造，通信光纜由于大容量、高速率得到了廣泛應(yīng)用，智能電網(wǎng)建設(shè)中新建了大量的光纜線路，與此同時，對通信光纜的管理問題也越來越突出。

傳統(tǒng)的通信光纜維護(hù)管理主要依靠人工進(jìn)行，如現(xiàn)場采集資源、采用紙質(zhì)標(biāo)簽、人工逐段測試、故障定位等，這種管理模式存在工作量大、定位不準(zhǔn)、排障時間長、風(fēng)險較高等不足之處，再加上光纜比較面積，設(shè)備容量大，信息傳播快，一旦發(fā)生故障，會給正常通信造成巨大的影響，甚至使整個通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生癱瘓，這將會給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。

GIS系統(tǒng)是將地球的表面及空間地理分布相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、分析及描述等，在計算機(jī)環(huán)境的支持下可進(jìn)行數(shù)據(jù)的各項處理，將GIS技術(shù)應(yīng)用到電力通信光纜運維中，能提升通信光纜的運維管理水平，筆者對GIS技術(shù)在電力通信光纜運維中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

2 GIS技術(shù)在在電力通信光纜資源管理系統(tǒng)中的 應(yīng)用

對電力通信資源管理而言，傳統(tǒng)的管理模式是以手工為主，計算機(jī)為輔，這種管理模式存在諸多弊端，具體表現(xiàn)如下：

第一，光纖資源管理信息化程度不高，網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)更新不及時，資料的查詢、統(tǒng)計、分析工作量巨大，耗時耗力；

第二，故障排查難，定位時間長。由于資源管管理各項數(shù)據(jù)信息之間沒有實現(xiàn)共享和關(guān)聯(lián)，因此難以實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的故障定位，增加了故障排查的實踐；

第三，通信與輸電線路兩專業(yè)之間的信息沒有實現(xiàn)共享。

光纜維護(hù)單位數(shù)量眾多，各種關(guān)系錯綜復(fù)雜，通信和線路之間信息未共享，導(dǎo)致信息之間的溝通和交流效率低下，再加上兩者的基礎(chǔ)信息沒有實現(xiàn)綁定，因此電力通信光纜的運行存在諸的安全隱患。而利用GIS技術(shù)能將地理信息和光纜網(wǎng)絡(luò)屬性對應(yīng)起來，能實現(xiàn)多種功能，具體包括下述幾種功能：

第一，靜態(tài)資源管理。GIS技術(shù)在電力通信光纜中應(yīng)用后能實現(xiàn)對地理資源、通信站、纖芯、接頭盒等多種類型靜態(tài)資源的位置和屬性信息的管理；

第二，光纜運維管理。GIS技術(shù)在電力通信光纜中應(yīng)用后能實現(xiàn)對光纜的巡視、測試數(shù)據(jù)、定位、隱患、應(yīng)急預(yù)案等方面的管理，并能對各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計分析；

第三，運行監(jiān)視管理。GIS技術(shù)在電力通信光纜中應(yīng)用后能實現(xiàn)對光纜的實時監(jiān)測、告警及故障點的定位等。

3 GIS技術(shù)在電力通信光纜自動監(jiān)測管理中的應(yīng)用

3.1 自動監(jiān)測管理的原理

在智能電網(wǎng)中，電力通信光纜網(wǎng)絡(luò)和GIS系統(tǒng)之間存在密切關(guān)聯(lián)，因此可通過GIS技術(shù)的拓?fù)潢P(guān)系，再結(jié)合計算機(jī)信息技術(shù)實現(xiàn)對通信光纜故障的快速監(jiān)測。

3.2 OTDR光纖在線監(jiān)測的實現(xiàn)

電力通信光纜傳統(tǒng)的運維管理必須要人工進(jìn)站，人工在進(jìn)行檢修時還需要暫時停止部分業(yè)務(wù)，用OTDR人工對光纜進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果判斷通信光纜的運行狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來決定是否需要采取相關(guān)的措施。

而采用外置的OTDR無需人工進(jìn)站，也無需停止業(yè)務(wù)，不僅能直接實現(xiàn)對通信光纜的在線監(jiān)測和分析，還能將檢測獲得的結(jié)果自動生成數(shù)據(jù)報表，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)既能評估光纜的工作狀態(tài)，還能有效的分析通信光纜的故障點隱患，極大的提升 了通信光纜的管理水平和質(zhì)量。具體監(jiān)測步驟如下：

①測試脈沖波長的選擇。

對脈沖波長的選擇要考慮多方面因素，如衰耗、監(jiān)測方式、抗干擾性能等，基于這些方面的考慮，一般選擇波長更長的

1 625 nm。

究其原因關(guān)鍵在于如下幾方面：

第一，部分業(yè)務(wù)波長為1 550 nm，如果選擇同樣的波長進(jìn)行監(jiān)測，很可能對業(yè)務(wù)波造成干擾，選擇1 625 nm能確保測試信號在有效頻帶之外；

第二，選擇的1 625 nm波長對通信光纜的彎曲更加敏感，一旦在通信光纜的彎曲處發(fā)生故障，其衰耗比1 550 nm要大很多。

②具體測試方案。

按照應(yīng)用場景的不同，通常采用下述兩種測試方案：

第一種，業(yè)務(wù)光纖測試。在對電力通行光纜進(jìn)行測試時，由于通常選擇不同波長的信號進(jìn)行測試，因此需要通過相關(guān)設(shè)備將測試和業(yè)務(wù)信號復(fù)用到同一根光纖不同的波長上，然而將這些脈沖傳輸?shù)狡渌军c，進(jìn)入接入站。

第二，備用線芯測試。按照貝爾實驗室得到的研究結(jié)論可知，對通信光纜來說，一條光纜內(nèi)部的纖芯受到外界環(huán)境影響時發(fā)生的物理變化基本相同，因此只需對某條備用纖芯進(jìn)行測試就可以獲得通信光纜纖芯物理性能的變化。與業(yè)務(wù)纖芯相比，備用纖芯的測試更加便捷，簡單，僅需要在備用光纖端點的局點安裝外置的OTDR和OSU，并將備用光纖接入相關(guān)端口就能進(jìn)行測試。

③告警信息的輸出。

通信光纜發(fā)生故障時的告警也是監(jiān)測管理的重要環(huán)節(jié)，在GIS系統(tǒng)中通過設(shè)備告警采集接口就能對光纜進(jìn)行實時監(jiān)測，一旦電力通信光纜在運行過程中出現(xiàn)故障，光功率減小到預(yù)設(shè)值以下，或者光纖在運行過程中出現(xiàn)異常衰耗，就會立刻發(fā)出告警。

在對通信光纜進(jìn)行實施監(jiān)測時，系統(tǒng)能根據(jù)設(shè)定的程序判斷光纜的“接頭松動、脫落、彎曲”等故障類型，并發(fā)生對應(yīng)的告警信息，當(dāng)告警信息發(fā)出后，系統(tǒng)就會立刻激活OTDR對出現(xiàn)故障的通信光纖線芯進(jìn)行測試，以實現(xiàn)對故障的準(zhǔn)確定位。

4 GIS技術(shù)在電力通信光纜故障定位中的應(yīng)用

當(dāng)電力通信光纜線路發(fā)生故障后，首先要故障發(fā)生點進(jìn)行快速定位和顯示，這對贏得寶貴的搶修時間十分重要，網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)也會加快，能有效減少故障帶來的各項損失。GIS技術(shù)在電力通信光纜故障定位步驟如下。

4.1 距離測量

要測量電力通信光纜發(fā)生故障點距離機(jī)房的光學(xué)距離，可根據(jù)OTDR原理測量出對應(yīng)的光纖長度。為了確保測量的精確度，可在測量之前根據(jù)光纜的具體狀況設(shè)置好OTDR的折射系數(shù)，并將光標(biāo)沿著波形置于正確的位置。

采用這種方法進(jìn)行測量時存在偏差，這種偏差是OTDR上指示的距離讀數(shù)，通常情況下大于實際距離。電力通信光纜一旦發(fā)生斷路故障，信號在斷路故障處會發(fā)生突變，因此用OTDR能準(zhǔn)確測量到故障點距離機(jī)房的距離。

4.2 故障定位算法

從上述步驟中獲得故障點距離機(jī)房距離后可從數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，由于電力通信光纜銜接處存在盤繞或者余留，所以測量距離大于實際距離，然后從搜索到的數(shù)據(jù)中取差的最小值進(jìn)行計算，計算結(jié)果越小越接近要找的故障點記錄，依據(jù)這些能夠在顯示屏上確定故障點到機(jī)房距離及坐標(biāo)。一旦確定故障點的位置，就可以通過采用GIS系統(tǒng)查看附近的信息，進(jìn)而確定故障點的具體位置。

故障點算法主要按照下述程序進(jìn)行：

第一步，獲得測量距離D；

第二步，從數(shù)據(jù)庫中找到D>=d的記錄；

第三，min（D-d）；

第四步，根據(jù)對應(yīng)的記錄確定故障發(fā)生的具體位置；

第五步，顯示。

4.3 確定故障點

當(dāng)電力通信光纜發(fā)生故障后，通過上述故障定位算法能夠得到故障點距離測量中心的距離，但是僅有這些信息并不能確定故障的具體位置，工作人員還必須能夠獲知故障點周圍附近比較明顯的標(biāo)志物或者地貌信息，只有這樣才能從地面上迅速確定故障點的準(zhǔn)確位置。根據(jù)光纖測量獲得故障點到測量點的距離，然后在GIS系統(tǒng)上查詢出故障點附近的地理信息，就能實現(xiàn)對故障點的準(zhǔn)確定位。維護(hù)、搶修人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫提供的詳細(xì)直接到達(dá)故障點處理故障。

5 結(jié) 語

綜上所述，GIS技術(shù)在電力通信光纜運維中具有廣泛的應(yīng)用，不僅能實現(xiàn)對通信光纜的資源管理，還能實現(xiàn)對通信光纜運行的實時監(jiān)測及故障定位，對全面提升電力通信光纜的管理水平和效率具有重要作用。同時，隨著智能電網(wǎng)和GIS技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)在智能電網(wǎng)中會發(fā)揮更為廣泛、更為重要的作用。

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