馬濤 張永宏 王懿 代澤薈 馬家駿

（鄂爾多斯電業(yè)局 內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市 017010）

目前電力通信光纜運(yùn)維仍然以人工運(yùn)維方式為主，電力通信網(wǎng)中的光纜類故障基本都需要搶修人員趕赴現(xiàn)場進(jìn)行處理，蒙西地區(qū)地理形貌和氣候狀況復(fù)雜，雨雪冰凍、大風(fēng)、沙塵暴等自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，對電力通信光纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成極大威脅，加之電力通信光纜網(wǎng)絡(luò)情況比較復(fù)雜，站點(diǎn)位置分布范圍比較廣，部分站點(diǎn)位置偏僻、交通不便，給人工運(yùn)維也帶來很大困難，運(yùn)維成本居高不下，亟需探索遠(yuǎn)程化、智能化的電力光纜運(yùn)維新方式。

1 人工運(yùn)維方式

目前電力光纜網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)主要還是采用人工方式，由于這種方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且易受地理環(huán)境、交通狀況、氣候條件等因素制約，無法滿足電力通信網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、實(shí)時(shí)性的要求。尤其對于主干電力通信網(wǎng)，其上承載有重要業(yè)務(wù)，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大影響，一旦發(fā)生故障，需要迅速進(jìn)行排查和處理，避免造成重大損失。

電力光纜的運(yùn)維工作主要包括光纜資源信息收集和光纜故障搶修兩大部分。以往，電力部門每年只能對轄區(qū)內(nèi)的光纜安排一輪巡檢和信息收集，無法保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜隱患。當(dāng)通信調(diào)度值班人員發(fā)現(xiàn)光纜出現(xiàn)故障時(shí)，需要通知搶修人員駕車趕往現(xiàn)場，故障搶修工作首先需要確定光纜故障點(diǎn)的位置，對于簡單地表光纜故障點(diǎn)的位置比較容易判斷，而對于復(fù)雜地表光纜故障、直埋光纜故障、隱形光纜故障點(diǎn)位置判斷非常困難，由于人工收集的光纜長度數(shù)據(jù)與光纜實(shí)際敷設(shè)長度有時(shí)會(huì)存在差異，同時(shí)受測試誤差和缺乏準(zhǔn)確參照點(diǎn)的影響，查找過程中往往需要?jiǎng)澏ㄝ^大區(qū)域進(jìn)行逐一判斷，另一方面，由于實(shí)際工作中很難憑肉眼對光纜進(jìn)行直觀識別，且存在光纜吊牌脫落、敷設(shè)路徑變更、光纜名稱改變等現(xiàn)象，造成需要長距離梳理才能完成某一條光纜的識別，導(dǎo)致確定光纜實(shí)際故障點(diǎn)位置變得非常復(fù)雜，為此，光纜故障搶修工作需要投入大量經(jīng)驗(yàn)豐富的人員和時(shí)間進(jìn)行光纜故障點(diǎn)查找。平時(shí)還需要根據(jù)光纜資源的分布情況，就近安排運(yùn)維人員對光纜進(jìn)行日常巡線，通過肉眼觀察光纜運(yùn)行狀況，這種方式需要消耗大量人力物力，且收效甚微。

總體來看，電力光纜的人工運(yùn)維方式主要面臨以下幾個(gè)問題：

（1）通信站點(diǎn)數(shù)量多，光纜分布范圍廣，運(yùn)維不方便；

（2）光纖性能數(shù)據(jù)的獲取費(fèi)時(shí)費(fèi)力；

（3）光纜資源信息管理效率低，無法保證時(shí)效性；

（4）光纜故障點(diǎn)定位工作量大，故障處理耗時(shí)長。

長期以來，運(yùn)行維護(hù)人員一直通過簡單的儀器及自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行電力光纜的維護(hù)，惡劣的自然環(huán)境和頻繁的外界強(qiáng)力破壞，導(dǎo)致光纜的維護(hù)工作異常艱難、繁瑣且效率低下，運(yùn)行維護(hù)人員承受著很大的工作壓力和高負(fù)荷的工作量。以鄂爾多斯電業(yè)局為例，通信光纜網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜，而維護(hù)路途遙遠(yuǎn)，運(yùn)維任務(wù)越來越繁重，運(yùn)維困難度越來越大，因此，改變現(xiàn)有的人工運(yùn)維方式顯得十分必要。

圖1：智能光配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2：站點(diǎn)基礎(chǔ)信息

2 智能運(yùn)維方式

本節(jié)主要闡述基于智能光配系統(tǒng)的光纜智能運(yùn)維方式，該系統(tǒng)通過硬件和軟件的有機(jī)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)通信光纜纖芯遠(yuǎn)程倒換、纖芯自動(dòng)測試和巡檢、光纜故障點(diǎn)遠(yuǎn)程定位、纖芯資源遠(yuǎn)程管理和調(diào)配等功能。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

智能光配系統(tǒng)由智能光配終端和電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺組成。在變電站安裝智能光配終端，通過尾纖連接原有ODF 架及光傳輸設(shè)備，采用RJ-45 網(wǎng)絡(luò)接口與電力通信網(wǎng)的SDH 光傳輸設(shè)備或數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)備連接，并通過電力通信傳輸網(wǎng)或數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接入電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺。電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺部署在通信調(diào)度機(jī)房，采用C/S 架構(gòu)，平臺功能實(shí)現(xiàn)的核心部分及大量的應(yīng)用程序存儲在服務(wù)器上，客戶機(jī)上僅安裝客戶端軟件、數(shù)據(jù)庫等，這種設(shè)計(jì)有利于平臺互聯(lián)數(shù)據(jù)的融合和功能應(yīng)用的二次開發(fā)。智能光配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

智能光配終端的主要功能是串接光纜纖芯、執(zhí)行纖芯倒換動(dòng)作、采集設(shè)備和光纜信息。它主要依靠伺服電機(jī)控制機(jī)械手臂，精確捕捉纖芯連接器完成一系列機(jī)械操作實(shí)現(xiàn)纖芯倒換，內(nèi)部集成了光源、光功率計(jì)、OMS、OTDR 等設(shè)備模塊，利用現(xiàn)有的技術(shù)擴(kuò)展遠(yuǎn)程監(jiān)測功能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)光纜運(yùn)維方式的自動(dòng)化、智能化。電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺的主要功能是發(fā)送纖芯倒換指令、確認(rèn)和處理告警，以及管理光纜信息、設(shè)置光纜測試和巡檢等工作。智能光配系統(tǒng)通過軟件和硬件的密切配合，遠(yuǎn)程收集光纜纖芯衰耗等運(yùn)行信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測纖芯運(yùn)行狀況，并回傳給通信調(diào)度中心，當(dāng)在運(yùn)纖芯發(fā)生故障時(shí)，還可以遠(yuǎn)程發(fā)送指令完成故障纖芯和備用纖芯的倒換，由此實(shí)現(xiàn)對電力光纜全節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程管理和維護(hù)。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用

2.2.1 光纜資源管理

通過電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺，可以對光纜資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，當(dāng)站點(diǎn)智能光配終端接入后，可以在網(wǎng)管拓?fù)浣缑嫣砑釉撜军c(diǎn)，并錄入站點(diǎn)信息，包括站點(diǎn)名稱、電壓等級、站點(diǎn)區(qū)域、設(shè)備容量、設(shè)備型號、安裝日期、光纜數(shù)量、光口數(shù)量、IP、OTDR 模塊IP 等，還可以錄入該站點(diǎn)的光纜信息，包括光纜起點(diǎn)、終點(diǎn)、長度、芯數(shù)、載荷等信息。如圖2 和圖3 所示。

2.2.2 光纜纖芯遠(yuǎn)程倒換

智能光配終端主要由纖芯交換模塊完成纖芯的倒換動(dòng)作，可以在本端通信接口模塊通過PC 登陸（需獲取相關(guān)權(quán)限）控制纖芯倒換和查看纖芯連接數(shù)據(jù)，也可以通過電力光纜網(wǎng)管平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，將發(fā)生故障的纖芯承載的業(yè)務(wù)倒換到備用纖芯。結(jié)合OMS 模塊的自動(dòng)切換功能，當(dāng)纖芯發(fā)生故障時(shí)，可以將業(yè)務(wù)自動(dòng)倒換到預(yù)先設(shè)置的備用纖芯。

纖芯的遠(yuǎn)程倒換是在光纜纖芯信息界面中完成的，該界面展示了光纜兩端的纖芯使用明細(xì)、承載業(yè)務(wù)名稱、ODF 端口、接入光端機(jī)接口等信息。如圖4 所示。

2.2.3 光纜纖芯測試巡檢管理

智能光配系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的光纜纖芯測試巡檢管理功能，可以調(diào)用光源、OTDR 和光功率模塊對光纜備用纖芯進(jìn)行測試。如圖5所示。

智能光配系統(tǒng)還引入了高效的光纜周期巡檢模式，可以根據(jù)月、季度、半年三種周期對光纜進(jìn)行定期巡檢，改變了以往需要每年派人到站點(diǎn)對光纜進(jìn)行逐芯測試的模式，大大縮短了巡檢周期，擴(kuò)大了巡檢覆蓋面，降低了人為失誤率，光纜的巡檢效率得到了巨大提升，確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜隱患。如圖6 所示。

圖3：站點(diǎn)光纜信息

圖4：光纜纖芯信息界面

圖5：光纜纖芯測試

智能光配系統(tǒng)還可以對光纜投運(yùn)后每次巡檢獲取的信息進(jìn)行記錄，分析光纜溫度、運(yùn)行時(shí)間與衰耗的相關(guān)關(guān)系，幫助電力通信主管部門做好光纜健康狀況評估工作，實(shí)現(xiàn)對光纜故障預(yù)判預(yù)警功能。

2.3 系統(tǒng)安全

安全性是實(shí)現(xiàn)智能光配系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺充分考慮安全風(fēng)險(xiǎn)。在技術(shù)上，電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺和智能光配終端采用加密通信，防止黑客入侵；在管理上，管理平臺操作流程嵌入了電力系統(tǒng)權(quán)限審批手續(xù)，防止誤操作。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

圖6：光纜周期巡檢設(shè)置

圖7：兩種運(yùn)維方式業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間對比

采用智能運(yùn)維方式能夠大大縮短因光纜故障引發(fā)的業(yè)務(wù)中斷恢復(fù)時(shí)間，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。以一個(gè)110kV 無人值守變電站為例，若發(fā)生光纜故障，引發(fā)通信中斷，將導(dǎo)致站內(nèi)所有自動(dòng)化、保護(hù)安控等數(shù)據(jù)無法上傳到調(diào)控中心，變電站將處于失控狀態(tài)運(yùn)行，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。若采用人工處理方式，需要搶修人員趕赴現(xiàn)場進(jìn)行處理，業(yè)務(wù)平均恢復(fù)時(shí)間是15.32 小時(shí)，而采用基于智能光配系統(tǒng)的智能運(yùn)維方式，通信調(diào)度人員只需在通信調(diào)度中心就可以完成纖芯倒換，業(yè)務(wù)平均恢復(fù)時(shí)間僅為1.68 小時(shí)，所用時(shí)間約為人工處理方式的1/9。尤其對于一些突發(fā)性災(zāi)害，例如冰雪災(zāi)害，受到地理環(huán)境、交通不便等因素影響，人員無法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行搶修，而智能光配系統(tǒng)可以避開這些不利因素，通過遠(yuǎn)程倒換操作迅速恢復(fù)中斷業(yè)務(wù)。如圖7 所示。

采用基于智能光配系統(tǒng)的光纜運(yùn)維方式后，還可以直接降低電力光纜維護(hù)工作量，減少維護(hù)費(fèi)用支出，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益。人工運(yùn)維情況下，通常每一百公里光纜需設(shè)置一個(gè)運(yùn)行維護(hù)站，一臺車輛，一名技術(shù)工人，三名普通工人，配置若干工器具，主要工作為資源梳理、日常巡線、日常檢修和應(yīng)急搶修，由于維護(hù)費(fèi)用高，大部分光纜基本處于無維護(hù)狀態(tài)，只有在出現(xiàn)故障時(shí)，才會(huì)安排人員趕赴現(xiàn)場處理，導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷恢復(fù)時(shí)間往往無法預(yù)測。采用基于智能光配的光纜運(yùn)維方式后，只需維持少量的光纜熔接人員，大部分故障都可以通過電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程處理，確保中斷業(yè)務(wù)及時(shí)恢復(fù)，避免因業(yè)務(wù)中斷造成的經(jīng)濟(jì)損失，處理過程更加省時(shí)省力，節(jié)省的人力資源還可以投入其他工作，掌握其他工作技能，間接經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4 結(jié)束語

本文介紹了基于智能光配系統(tǒng)的電力光纜智能運(yùn)維方式在蒙西電網(wǎng)的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的人工運(yùn)維方式相比，這種智能運(yùn)維方式在光纜資源管理、光纜纖芯遠(yuǎn)程倒換和光纜纖芯測試巡檢管理等方面的都有明顯優(yōu)勢，更能滿足智能電網(wǎng)對電力光纜安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

雖然智能光配系統(tǒng)在提高電力光纜網(wǎng)絡(luò)調(diào)整效率，縮短業(yè)務(wù)中斷恢復(fù)時(shí)間方面具有巨大的優(yōu)勢，這種優(yōu)勢主要通過電力光纜網(wǎng)絡(luò)管理平臺來實(shí)現(xiàn)，但是目前的管理平臺雖然具備光纜資源管理、纖芯遠(yuǎn)程倒換、光纜纖芯測試巡檢等功能，但是隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，管理平臺在光纜增量、光纜使用率等數(shù)據(jù)模型建立方面的功能和性能還不夠完善，在故障搶修、自動(dòng)巡檢等方面的智能化支撐水平也還不夠深入。

此外，隨著電力通信光纜智能化運(yùn)維方式的應(yīng)用深入，現(xiàn)有的基于人工運(yùn)維方式的電力通信光纜運(yùn)維制度已經(jīng)無法滿足需要，亟需制定基于智能運(yùn)維方式的電力通信光纜運(yùn)維管理制度，這也是未來應(yīng)用探索的方向。