朝阳电力光纤网络在线监测系统拟建方案

李相龙

(朝阳供电公司电力通信中心  122000)

摘要：提高电力系统光纤传输网络运行的可靠性是关系电力系统安全生产、经济运行的重要保障。传统的采用人工测量光纤传输网络正常与否的方法已不适应电力系统对光纤网络传输性能的分析和管理维护要求。根据朝阳地区电力光纤网网架结构情况，利用光纤网络在线监测技术对我局现运行的光纤网络进行在线监测进行了方案探讨和研究，这一拟建方案实施后，可大大提高我局电力光纤通信网设备运行水平。

关键词：在线监测  离线监测

1.光纤在线监测系统组成

电力系统光纤在线监测系统由监测中心、监测站、通信网络三个部分组成，各个组成部分分别完成不同的功能。

其中，监测中心，主要负责对本管区内的监测站进行管理，各个监测站的管理控制命令通过服务器下发到相应的站；监测站，对光纤网络中的被监测光纤进行监测，对光纤网的运行情况进行监视与控制，并将告警及时地上报监测中心；通信网络，主要负责为各个监测站与监测中心之间的通信和各个监测站之间的通信提供通道。光纤在线监测系统的总体组成与

各个部分的相互关系如图1所示：

图1光纤在线监测系统总体组成结构图

2．测试方法

电力系统中，电力系统所构建的光纤传输网多局限在一定的区域内，网络的拓扑结构多为环型或者放射状，干线光缆较少，而且对于连接各个变电站与供电所之间的光纤通常都比较短。针对电力系统的光纤传输网的特点，我们提出了关于电力系统光纤在线监测系统几种实用的测试方法与手段。这些测试方法按照测试路由分为：跨段测试、双向测试、远程光开关级联测试；按照所测试的线路上是否承载业务来分，可以分为：在线光纤测试和备纤测试(离线测试)，我局主要采用在线光纤测试和备纤测试方法，下面分别介绍如下。

2．1按照光纤承载业务分类

按照被测试的光纤是否承载用户业务可以分为：在线测试和备纤测试(离线测试)。

2．1．1备纤级联测试

备纤与其它工作光纤都在同一根光缆中，同一根光缆中可用光芯的数量通常会大于信号传输使用的芯数，所以剩下的光芯通常作为备用光芯。理论上来说，相同光缆里的光芯不论是否使用，其受环境影响的程度和物理特性的变化大致相同，例如：当受到外力时，(大弯曲、小弯曲)、湿气渗透、线路受潮或线路断损等，所表现出的性能数据的改变情况基本相同。系统通过测试备用光纤，并采用类比的方法可近似取得在线光纤的运行参数。因此采用测试备纤的性能基本上可以反映整根光缆包括工作光纤的性能。由于对在线光纤的监测需要在变电站添加波分复用器，增加了投资，那么通过对备纤的监测，来实现对整根光缆(包括工作光纤和备用光纤)就是一种非常好的折衷方案，当投资有限时，就可以采用这种方式。备纤级联的测试方法就是将各个站的备纤通过尾纤连接起来，对备纤进行监测的方法，也可采用备纤中的一根进行测试。备纤经过尾纤的连接以后，在物理上成为一根光纤，如果光纤的长度在0TDR动态范围所能测量的范围之内，我们就可以对该备纤进行测试；备纤上不承载用户业务，即备纤不传输用户数据，因此，不存在复用与解复用的问题。这样，对于子站中投资很大的波分复用器就可以省掉，这种测试方式，基本上可以通过对备纤的性能分析达到对整根光缆的性能监测，同时投资最小。此拟建方案：采用光缆中备纤进行监测光缆运行情况。

备纤级联的测试方式的原理图如下：

 

图2  备纤级联测试示意图

2．1．2在线测试

在线测试利用的是波分复用的原理，将测试波同工作波复合到一起，利用光纤传输复合波来进行测试的一种方法。在线测试因为需要复用与解复用，因此，在变电站里需要添加相应的合波与分波设备，这种利用运行光纤进行监测称在线监测，在线监测使用的设备较多，需要很多资金，这种方案一般在光缆中没有备纤的情况下采用，在线监测的原理示意图如下：

 

图3  在线测试示意图

3．光纤监测网的监测需求

目前，我局通信部门光缆故障时仍然采用人工手动的方式对整个光纤传输网络进行日常的维护与管理，鉴于这种传统的维护方式中存在的种种不足，对于光纤传输网络的运行维护与监测提出了如下的要求：

3．1本拟建光纤在线监测方案重点对图4中我局光纤通信中心至各变电站的干线通信光缆以及各县市区光环网光缆进行监测，考虑到我局光纤拓扑和光缆监测系统的实际情况，经与厂家技术人员研究决定：干线及各县市区环网光缆等线路均采用测试备纤方式，采用备用光纤实施光缆测试方式实用、经济，通过监测备纤的好坏完全可监测运行光纤运行正常与否，目前我局干线及各县市区环网光缆均有备纤；

3．2要求对光纤传输网络的所有的光设备、0DF架端口、光纤、接头盒内的熔接点实施全面的管理与监测；

3．3要求对光缆中光纤的传输性能进行实时监测，对光纤的传输质量进行劣化分析，给出其传输性能质量的监测报告，对于存在故障隐患的光纤给出故障预警；

3．4要求当光纤传输系统发生故障中断时，能够迅速地进行定位，同时将故障信息以多种方式通知线路的运行维护人员，以便能够迅速准确发现故障点，及时进行抢修，缩短中断时间；

3．5系统中对于故障的定位准确误差小于lO米；

3．6系统除了具有定制测试、故障告警联动测试等自动化测试功能外，还具有手动的测试功能，以方便线路维护人员在日常的维护工作中随时随地地对线路进行测试：

3．7提供与光纤传输系统相关的所有运行统计报表；

3．8实现光纤传输系统运行维护全面自动化。

4．光纤监测系统构建

我局的光纤传输网络从总体结构上来说，长距离光缆线路较多，目前我局干线及各县市区环网光缆均有备纤。

4．1监测系统在方案拟建过程中主要贯彻以下几点原则：

4．1．1以备纤的监测为重点，采用备纤监测可以将监测系统对现有通信系统的影响减到最少，而且系统以后如果要升级，备用光纤要被占用的话，改成在线监测也很方便；

4．1．2系统实施中，在满足用户监测需求的前提下，尽量最小化用户投资，就是说：合理规划监测站，减少监测站的数目(因为监测站在系统中的投资占很大的比重)，使用最少的监测站的数目达到用户的最大的监测需求。

5．系统监测方案

根据上面的拓扑结构的分析：由于OTDR设备(高动态范围)实际测试距离为lOOKm左右，一般动态范围为37dB的可以测60—80公里左右，这个测试距离由很多因素决定。一个是OTDR设备的动态范围，动态范围越大，测试的距离越远。二是线路的损耗，线路损耗越小，测试的距离越远。三是线路上的接头损耗，接头损耗越小，测试的距离越远。所以需要在建一变、龙一变各设一个监测站，并且采用高动态范围(40dB)的OTDR设备。整个监测系统采用一个监测中心加二个监测站的配置方案。监测中心位于局通信中心，监测站设在建一变和龙一变。这种配置方案，比较经济，完全可以实现用户的监测需求，系统的扩展(在线监测)也方便容易。监测站和监测中心配置示意图如图4所示：

图4  光缆监测中心、监测站配置示意图

5．1方案

在建一变和龙一变各设置一个监测站，监测中心设置在朝阳局中心站。测试采用备纤测试方式。

5．2光纤资源需求及监测区间

建一变—凌一变线需采用辽西光缆中的二根光纤，一根为监测建一变至凌一变的干线光缆，另一根与凌源市区光环网的一根备纤接续，监测凌源市区光环网所有光缆的运行状态；建一变监测站除具备监测其他光缆外，还可以利用市区光环网的一根备纤直接监测本市区内光环网所有光缆的运行状态；建一变至昌一变需一根光纤，以监测运行在建昌线上的90公里光缆运行情况；龙一变至朝阳厂至建一变线需一根光纤，监测龙一变至建一变光缆的运行情况；龙一变至朝阳厂至北一变需二根光纤，一根监测龙一变至北一变光缆的运行情况，另一根与北票市区光环网的一根备纤接续，监测北票市区光环网所有光缆的运行情况：龙一变至锦一变需一根光纤，监测龙一变至锦一变98公里光缆的运行情况；龙一变至朝阳市区需二根光纤，一根监测龙一变至朝阳中心站的干线光缆运行情况，另一根监测朝阳市区光环网所有光缆的运行情况。

5．3通道资源需求

干线传输通道采用2M通道；环网传输通道采用RS422通道。

6.结束语

电力系统光纤在线监测系统完全可以替代传统的人工加仪器的光纤传输网络的维护方式，为线路的运行维护人员提供了一个自动化的维护与测试平台。更为重要的一点，系统通过日常的测试，可以为光纤传输网络的运行质量提供一个性能分析报告，对于光纤传输网络存在的隐患提出预警，而不至于只有当线路中断时才告警。该系统拟建方案的实施将为电力系统通信调度对光纤传输网络的维护提供有效、及时的参考和依据，使得对线路维护更加自动化、科学化、合理化。

参考文献：

就我局预建的光纤在线监测系统所存在的一些问题咨询了北京电力科学研究院负责人