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智能化光纤在线监测系统在电力通信网中的建设应用

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：魏肖明

[导读] 摘要：随着智能电网迅速的研究和发展，电力系统中的光纤通信网络变得越来越重要。

        国网河北省电力有限公司信息通信分公司河北石家庄 050021
        摘要：随着智能电网迅速的研究和发展，电力系统中的光纤通信网络变得越来越重要。由于各种通信技术的不断引入，各种新设备、新系统、新技术在通信系统中应用的数量不断增加，新的问题也在不断出现，因此，电力通信系统中的管理就迫切需要更智能化、更便捷化、更系统化。只有保证通信系统建设效果的情况下才能保证电力系统运行的稳定性，并且在电力系统朝向智能化、自动化发展之后，信息传输系统的重要性也就越发的凸显了出来。本文分析了智能化光纤在线监测系统在电力通信网中的建设应用。
        关键词：智能化光纤；在线监测系统；通信网
        1 慨况
        随着通信技术的发展，通信系统大量采用光纤作为传输媒体。要确定故障具体原因，不仅要对设备进行监测，而且还要对光纤网络进行监测，而这对于以人工方式测试维护是十分费力的．在通信光纤设备大量增加的情况下，要以原有的维护人员保障光纤传输，就必需实现对光纤线路的自动监测。光纤在线监测系统可以自动在线监测光纤的状态，发现故障及时告警，并判断故障地点，达到压缩故障历时，减轻维护人员工作负担的目的。其突出优点如下：可实现对整个光纤网络进行自动测试，操作人员在监测中心即可监测整个光纤网络的状态；可对光纤的状态进行定性定量监测，准确反映被测光纤的传输特性；系统采用模块化设计，模块化结构，扩展性能好，适应各种类型规模的光纤网络的需要；系统具备大量数据处理能力，可对被测光纤的测试数据进行自动分析：系统通过地理信息支持，可实现光纤布线资料的计算机管理，并与故障告警联动，实现系统自动分析故障位置，帮助维护人员快速确定维护方案，缩短故障历时；系统组网方式灵活，可适应多种通信网络实现系统组网。
        2 光纤通信的基本原理
        目前，人类已经进入了光纤通信的全面发展的时代，各国家大力开发研制新型光缆，开发与之相配套的新技术新设备，同时也更加广泛的地区开始铺设光缆。我国光纤通信发展起步相对较晚，但是到了现在，我国的光纤通信技术也已经广泛地应用于电力、通信、金融、交通等各领域，同时光纤监测技术也随之不断地发展，光纤在线监测系统的功能也日趋强大，为光纤网络的稳定运行提供了可靠的保障。光纤通信是利用光导纤维作为传输媒质，以激光为载波，将信息通过光纤从一个地方传输到另一个地方的通信方式。它利用激光具有定向发光、亮度极高、颜色极纯、能量密度极大等优点，成为保障现代通信网络主干网之间高效、高速的信息传输不可或缺的条件。其中在光纤通信中不可缺少的两个条件：一是传输介质光纤，二是光源。光纤通信相比传统的电缆和微波等通信方式，有着传输频带宽、信息容量大、传输损耗低、中继距离长、不受电磁干扰、保密性好等优点，现在已经被广泛地应用于通信网络中。光纤通信系统的组成包括：光发射机、光纤、光中继器、光接收机四部分组成。由于光纤通信是双向的，因而把光发射机和光接收机放在一起使用，称为光端机。其传输原理是：光发射机将需要传送的信息经过处理转变为电信号，然后电信号经过电光转换、调制后，将电信号变为光信号，经过波分复用技术调整需要的波长进入光纤传送，如果需要传输长距离的话，需利用中继器将信号放大，再继续传输。到达接收端时，光端机把接收到光信号再经过电光转换，将光信号再变电信号，经过放大、解调后将信号还原为原信号输出。
        3 智能化光纤在线监测系统建设
        为适应电力通信网络的快速发展，提升电力通信网络管理水平，包头供电局建设了智能化光纤在线监测系统。
        3.1 通信站点分布。光纤在线监测系统涉及包头供电局区调通信机房（主站端）与电力光纤通信网络上各主要节点变电站（子站端）。系统主要将所监控的数据接入主站端光纤在线监测中心平台，实现对各通信站点光缆运行情况的实时准确监控。
        3.2 系统结构。（1）系统搭建。在主站端搭建1套光纤在线监测中心平台，并在通信机房内配置前置机，通过IP网络与监测中心平台相连；同时，在各子站分别配置1套终端。主站监测中心对前置机上传的所有监控信息进行数据分析、处理和存储。智能化光纤在线监测系统结构如图1所示。

        图1智能化光纤在线监测系统结构
        主站端分为监测中心与前置机2部分。监测中心由系统网管、数据库服务器、网络交换机及打印机等组成；同时，在机房配置前置监测机，由光合波器、光功率监测（OPU）单元、程控多路光开关（OSU）模块、光时域反射（OTDR）模块、OLP光纤保护单元、通信模块、电源模块以及主控板组成。子站端即被监测站，配置远程监测终端，由光滤波器、电源模块、OLP光纤保护单元组成。2.2.2监控方式（2）在线监测方式。OPU将采集到的通信光功率数值通过IP网络上传至系统数据库进行分析处理，通过与光功率预置门限值比较分析，实现对传输光功率的动态监测。当OPU接收到的实际光功率值超出光功率预置门限范围（-10~-28 dB）时，系统网管将发出相应告警并自动记录告警时间，同时下发指令到OSU将被测光路切换至告警光路。然后，启动OTDR模块对被测光纤进行检测，即将不同于通信传输光工作波长（λ=1310 nm或1550 nm）的检测光（λ=1625 nm±20 nm）经光合波器复用至传输网络中，通过利用光的背向散射与菲涅尔反射原理，从而获得光纤衰减、接头损耗、平均损耗、损耗分布情况等测量数据。最后，由监测中心对OTDR后向散射结果进行数据分析与处理并形成后向散射曲线，准确定位故障点位置，为检修人员判断故障原因提供可靠依据。（3）保护倒换方式。
        OLP保护单元主要功能是保护通信业务的正常传输。当光路发生异常或OPU接收到的实际光功率过低或无光时，系统网管发生相应告警，并立即下发保护倒换指令至OLP保护单元，将受损光路保护倒换至备用光路（倒换时间≤50 ms），迅速恢复业务通道至正常状态（见图2）。

        图2在线监测与保护倒换方式
        （3）系统功能。及时报告突发性光缆故障，迅速准确地进行故障定位，有助于通信人员在较短时间内判断故障原因，辨别故障种类，有效缩短故障历时。具备完善的巡检功能，可及时掌握外部因素对光纤网络的影响，特别是针对光纤实时运行情况，系统提供点名测试、周期测试、障碍告警测试等多种测试方式，有利于通信光纤网络资源的管理和日常维护。有多曲线显示界面，可以图形的方式直观体现光缆的衰减与损耗分布情况；同时具有强大的劣化分析功能，通过将实时数据与历史数据相比较，可以及时掌握光缆运行状况与故障信息，便于通信检修工作顺利开展。具有可靠的光路保护功能，可实现业务主备用光路的自动切换；同时与在线监测系统相结合，有效保证了光纤网络的平稳运行。
        智能化光纤在线监测系统在包头地区的应用，不仅实现了对光缆资源的有效管理，进一步提高了电力通信光网络的可靠运行率，而且提升了通信网络维护与管理水平，特别是在光缆日常维护与检修中发挥了重要作用，为地区电网安全、稳定及可靠运行奠定了坚实的基础。
        参考文献：
        [1]彭剑.电力通信电源新技术及应用的分析[J].通讯世界，2018（22）：291.
        [2]崔浩.光纤在线监测系统应用研究[J].通讯世界，2018（14）：118-119.
        [3]苑伟晓.智能化光纤在线监测系统在电力通信网中的建设[J].通讯世界，2018（10）：160-161.