王潔云 劉穎

摘 要：級聯(lián)開關(guān)的應(yīng)用，能夠在實現(xiàn)功能的前提下，最大限度的節(jié)約成本，隨著光纜通信技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)中光纜的數(shù)量越來越多，為了更好的對這些光纜進行維護，就需要一種更加高效、簡便的維護方式，在這篇文章里，我們首先對電力光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)進行簡單的了解，并重點對級聯(lián)開關(guān)在系統(tǒng)中的應(yīng)用進行分析。

關(guān)鍵詞：級聯(lián)開關(guān)；OPGW；自動監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)用研究；OTDR

前言

隨著電力光纜在電力系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用，其運行維護水平直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，在實際運行過程中為了保證電力光纜的穩(wěn)定性，就必須定期對光纜進行必要的維護。光纜技術(shù)的大力推廣的造成了光纜數(shù)量的不斷增多，在這種情況下傳統(tǒng)的維護手段已經(jīng)無法滿足應(yīng)用需求，在這種情況下，就迫切需要一種更加高效的電力光纜維護方式。在下面這篇文章里，我們就將對基于OTDR技術(shù)實現(xiàn)OPGW光纜在線監(jiān)測這一系統(tǒng)進行簡單了解，并重點對光開關(guān)級聯(lián)在系統(tǒng)中的應(yīng)用問題進行重點分析。

1 OPGW光纜及OTDR技術(shù)的應(yīng)用

目前在電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò)中，電力光纜的主要應(yīng)用方式是將光纜安置在架空輸電線路的地線中，從而形成輸電線路上的通信網(wǎng)絡(luò)，通過這種結(jié)構(gòu)形式能夠?qū)崿F(xiàn)地線和通信的雙重功能，被稱為OPGW光纜。通過實踐證明，OPGW光纜在可靠性、機械性能、節(jié)省成本等方面都有著明顯的優(yōu)勢。

在電力光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)中，廣泛應(yīng)用到了OTDR技術(shù)，一般情況下，OTDR主要代指光時域反射儀，這是一種精密的光電一體化儀表，制造原理是光線在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射，目前在光纜線路的施工維護工作中，能夠?qū)饫w長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減進行測量，并且對于故障的定位有很大幫助。隨著OTDR技術(shù)的發(fā)展革新，在光纜運行維護領(lǐng)域，通過對多臺OTDR進行整合，最終形成了一個集測試、分析、告警、定位、信息管理、業(yè)務(wù)報表功能于一體的光纜網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)測系統(tǒng)。光纜監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為四層，從上到下分別是企業(yè)控制中心EMC、省控制中心PMC、本地控制中心LMC及設(shè)備控制中心DMC。其中構(gòu)成DMC的主要組成部件包括OTDR模塊、光開關(guān)模塊OLM、OPM以及OLP模塊等，在這里我們只對OLM系統(tǒng)中的光開關(guān)級聯(lián)問題進行重點分析。圖1為OLM模塊的實物結(jié)構(gòu)圖，其中的OSW代表光開關(guān)盤，它是由多個光開關(guān)組成的，OSW通過一個輸入接口于與OTDR模塊進行連接，通過多種通道選擇輸出路由，使OTDR測試信號能夠到達不同的光纖上，從而實現(xiàn)對多路光纖的檢測。其中光開關(guān)之間的切換是依靠相應(yīng)的軟件進行控制。

圖1

2 光開關(guān)級聯(lián)

所謂級聯(lián)，在電力系統(tǒng)中指的是將二個以上的設(shè)備通過某種方式連接起來，能起到擴容的效果。在電力光纜維護過程中，通過使用光開關(guān)級聯(lián)技術(shù)有利于節(jié)約建設(shè)成本，通過級聯(lián)技術(shù)，在自動化監(jiān)測系統(tǒng)中對一條光纜進行監(jiān)測只需要使用一條光纖，一個OLM監(jiān)測單元就能夠?qū)崿F(xiàn)對多條光纖的監(jiān)測工作。在實際的應(yīng)用過程中光開關(guān)的級聯(lián)主要有兩種方式，即本地光開關(guān)級聯(lián)和遠方光開關(guān)級聯(lián)，區(qū)別在于前者光開關(guān)和OTDR都在本地機框內(nèi)，而后者OTDR在本地機框內(nèi)，光開關(guān)在遠端，圖2為簡單的拓撲結(jié)構(gòu)圖。

通過對拓撲結(jié)構(gòu)圖進行分析，我們發(fā)現(xiàn)通過級聯(lián)，在系統(tǒng)中只需要試驗一個OTDR模塊，就能實現(xiàn)對多條光纜的監(jiān)測功能，其中功能實現(xiàn)的重難點就在于各級光開關(guān)OSW內(nèi)部輸出路由的選擇切換。

為了將光開關(guān)級聯(lián)技術(shù)更好的應(yīng)用在光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)中，就必須要妥善的解決光開關(guān)切換站的選址、配置及監(jiān)測系統(tǒng)測試路由的規(guī)劃以及級聯(lián)開關(guān)的切換控制技術(shù)這三個方面的問題，其中對光開關(guān)的選址和配置造成影響的因素主要是光纜監(jiān)測系統(tǒng)測試覆蓋能力及設(shè)備成本、運行維護難度、可擴展能力及方案實現(xiàn)成本。對于這一問題，我們在這里不進行詳細分析。

關(guān)于電力光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)測試路由規(guī)劃這一問題，重點是關(guān)于光開關(guān)切換站的部署方案，要盡量避免因為級聯(lián)而導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)測試動態(tài)范圍不足情況的發(fā)生。這一問題的出現(xiàn)是由于級聯(lián)開關(guān)的引入會導(dǎo)致測試路由出現(xiàn)額外插入損耗（大概每級開關(guān)導(dǎo)致的插入損耗在0.6-1dB），所以為了保證測試動態(tài)范圍充足，在規(guī)劃測試路由時，要對插入損耗這一問題進行充分考慮，滿足系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

在自動監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)用級聯(lián)開關(guān)技術(shù)，其根本是妥善的完成光開關(guān)的切換控制，根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的整體設(shè)計方案，在各個不同的變電站分別安裝了一套光開關(guān)系統(tǒng)，并以光開關(guān)級聯(lián)技術(shù)進行設(shè)置，在對系統(tǒng)管轄光纜線路進行測試時，首先要將本地與遠程的光開關(guān)設(shè)備進行切換控制，將相應(yīng)的各個光開關(guān)端口按照順序逐次切換，最終切換到要測試光纜的測試路由，為測試提供一條暢通的光纖通道，保證測試的可靠進行。

3 實例分析

通過上面分析，我們對于光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)及光開關(guān)級聯(lián)這兩個問題有了簡單的認識，為了更好的理解光開關(guān)級聯(lián)在實際監(jiān)測工作中的應(yīng)用，我們結(jié)合白銀電力公司通信網(wǎng)將110kv科技園變、330kv銀城變兩個站點設(shè)計建設(shè)為光纜在線監(jiān)控站點這一實例進行分析。

在該套設(shè)計方案中是將銀城變設(shè)定為監(jiān)測主站，科技園變設(shè)定為二級開關(guān)監(jiān)測站，所使用的光纜自動監(jiān)測設(shè)備是由武漢光迅科技股份有限公司生產(chǎn)的，主要實現(xiàn)光纜性能劣化告警、光纜測試、光纜故障定位及光纜資源管理等功能。圖3是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。

圖3

此次設(shè)計的目的是為了對基于OTDR的OPGW光纜故障分析與實時在線監(jiān)測系統(tǒng)進行測試。所以只是選擇了兩個變電站作為監(jiān)測站建立系統(tǒng)，在規(guī)劃好監(jiān)測站及光開關(guān)站的具體位置后，就可以根據(jù)實際情況對這套白銀電力光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)進行測試路由，實現(xiàn)對調(diào)度區(qū)域內(nèi)光纜網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測維護。

在測試過程中，這套系統(tǒng)很好的實現(xiàn)了對光纜的自動監(jiān)測，完成了各項功能的測試，實踐證明自動監(jiān)測系統(tǒng)在電力光纜中的應(yīng)用，在很大程度上提高了電力光纜的運行維護水平，同時通過在監(jiān)測系統(tǒng)中使用光級聯(lián)開關(guān)技術(shù)，在實現(xiàn)同等目標的情況下，成本僅為不使用級聯(lián)開關(guān)技術(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的四分之一，由此可以確定，在光纜監(jiān)測系統(tǒng)中推廣光級聯(lián)技術(shù)有著一定的必要性。

4 結(jié)束語

在這篇文章里，我們首先對光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)進行了簡單的了解，并重點對光開關(guān)級聯(lián)技術(shù)在監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了分析。隨著光纜在電力系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用建設(shè)，光纜網(wǎng)絡(luò)的運行維護工作將成為電力系統(tǒng)工作的一個重要部分，在證實了OTDR自動監(jiān)測系統(tǒng)能夠滿足應(yīng)用需求的前提下，有必要在電力光纜運維工作中推廣應(yīng)用自動監(jiān)測系統(tǒng)，從而最大限度的提高運維效率，降低人力物力成本。

參考文獻

[1]趙子巖，黃勇軍，趙建強，等.電力光纜多級光開關(guān)級聯(lián)測試技術(shù)研究[J].光通信技術(shù)，2010（6）.

[2]高衛(wèi)東，宋斌.電力光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案[J].廣東電力，2012，（2）.

[3]康晨.OTDR遠程光纜集中監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].北京郵電大學(xué)，2007，06，01.

作者簡介：王潔云（1976，9-），女，漢族，甘肅靖遠人，研究方向：電力通信。

劉穎（1983，9-），女，漢族，甘肅臨洮人，研究方向：電力通信。