电力通信中通信光缆故障定位研究

李致颖

【摘 要】电力通信光缆作为电力传输的基本介质，在电力传输过程中起到了重要作用。但是随着电力通信光缆使用时间的增加，通信光缆难免会发生一些故障。在日常的维护过程中很难预测通信光缆的故障点，当于通信光缆发生故障时，对故障点准确定位也是判断的难点。本文主要介绍了基于GIS的故障定位算法，该算法可对通信光缆故障点进行准确定位。通过光时域反射仪的运行原理，在通信光缆的区域内建了一个GIS系统，从而实现光缆的快速的故障定位和故障维护。

【关键词】电力通信；通信光缆；故障定位

0.引言

随着我国科技水平的提高，电力通信行业也得到了长足的进步，在我国现阶段各行业的发展，起到了举足轻重的地位。随着通信光缆的广泛应用，通信光缆在电力通信行业的作用越来越明显，但是通信光缆中的故障维修效率跟不上电力通信行业的发展，因此我们必须采用相应的手段来改善这种状况。本文拟采用GIS的故障定位算法，对通信光缆故障的准确定位，并通过光时域反射仪的运行原理，在通信光缆的区域内建了一个GIS系统，监测光缆的故障点，并予以及时维护。

GIS系统（地理信息系统）主要是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行综合采集与分析技术系统。

光时域反射仪利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，对于故障定位有显著的作用。

1.电力通信网络和通信光缆故障监测

1.1电力通信网络的基本特点

对于电力通信网络来说，其是由光纤、基本的微波和所需的卫星电路构成的，对于电力通信的主要的通信方式主要有电力线载波通信和光纤通信。

电力通信网络在传输过程中具有以下几个基本要求：首先必须保证电力通信网络具有一定的安全性，在此基础上要同时具有可扩展性和高效性。对于现行的电力通信网络必须包含有一定的效益性和环境保护能力。

1.2电力通信网络的光缆故障监测

在电力通信网络的光缆故障监测关键设备是光时域反射仪，该仪器主要是针对光纤线路损耗、光纤的基本长度、光纤的故障点进行监测的。它的基本原理主要是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射情况进行故障定位。

光时域反射仪从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离。这种方式可以判断电力通信网络的光缆故障中光缆的长度和光缆故障的位置。它的基本表达式为：

d=（c×t）2（n）

式中，c是光在真空中的速度，这个速度是已知的而且是个定量， t表示在传输过程中发射信号到返回信号所用的时间，这个时间是通信时间的两倍， n表示折射率，对于不同的介质折射率有着明显的不同。光时域反射仪原理图如图1：

图1 光时域反射仪原理图

光时域反射仪必须设置相应参数：距离一般选被测纤长的1.5倍，使曲线占满屏的2/3为宜，光纤的折射率一般与光纤实际的折射率一致，SM一般为1.45～1.48；对于光时域反射仪后向散射曲线（测试曲线）如下图2：

图2 光时域反射仪散射曲线（测试曲线）

对于这个曲线来说，竖轴表示背向散射光的强度（dB），而横轴表示瑞丽散射形成的背向散射光。

2.电力通信中通信光缆故障定位

基于GIS的故障定位算法可对通信光缆故障进行准确定位，此时需要通过光时域反射仪的运行原理，在通信光缆的区域内建了一个GIS系统。对于GIS系统能对地理分布数据进行综合采集与分析。

把GIS与光时域反射仪相结合，必须保证在GIS系统中有一个与光时域反射仪相结合的接口。基于GIS系统通信光缆的分层结构如下表1所示（仅列取主要的层次）：

表1 基于GIS系统通信光缆图层结构

2.1对光缆进行距离测量

为了测量光缆两点间的光学距离，我们采用光时域反射仪发射信号到光纤中，然后对光纤中的反射情况进行必要的测量。基于光时域反射仪原理，对以下两个数据分析。光时域反射仪光接收器的瑞利后向散射光功率，公式如下：

P=PsaK（10）

光时域反射仪光接收器的菲涅尔反射光功率遵循以下公式：

P=PKF（10）

式中，P为注入光纤的光脉冲峰值功率，a为光纤散射损耗系数， s为光纤后向散射系数，K为光纤近端到检测器的光路耦合系数；F为菲涅尔反射系数，a为光纤衰减系数。

2.2 GIS故障定位算法 （下转第146页）

（上接第111页）故障定位算法需要预先测出故障坐标，经纬度与坐标之间的换算公式如下：

X

=

（X

-X

）+X

Y=

（Y

-Y

）+Y

式中，X，Y为故障点坐标，D为OTDR测量距离，X，Y，X，Y分别为记录点A和记录点B的对应杆点的坐标，D，D为A点和S点对应杆点至中心机房的距离。

GIS故障定位算法的基本流程如下：首先测得光时域反射仪的故障距离D，然后打开光缆节点对应的属性表，接着使用查找法，确定对应的光缆节点A和节点B，依次得到其对应的距离（XA，Y）和（X，Y），计算出故障点的经纬度坐标（X，Y）。

维修工人可以根据光时域反射仪测量出来的光缆线路故障点到测量点的距离，再利用GIS的相应原理可以得到光缆线路故障点基本信息，从而实现对光缆线路故障点的定位。

3.结束语

在日常的电力通信中通信光缆故障维护过程中，以前很难预测通信光缆的故障点进行确切定位。基于GIS的故障定位算法，对实现通信光缆故障点的准确定位，并且根据GIS系统的相应原理而实现光缆的快速的故障定位和故障维护。维修人员可以尽快的找到错误地点，从而加快了维修效率，尽可能的缩短了故障的维修时间，在一定程度上减少了故障带来的损失，同时为以后的电力通信中通信光缆故障准确定位提出了新的解决途径。 [科]

【参考文献】

[1]李凤祥利用OTDR精确定位光缆故障点[J].电气化铁道，2008，02.

[2]郭茂耘，李楠，李尚福，柴毅.基于GIS的光时域反射仪通信光缆故障智能决策[J].重庆大学学报（自然科学版），2005，07.

[3]刘大明，徐慧，郝荣伟，丁小兵.光缆故障点的准确定位[J].电线电缆，2006，05.

[4]陈建华，曹俊.基于GIS的电信光纤网络资源管理系统的实现与应用[J].电信技术，2006，09.

[5]柴毅，唐娅，李楠，戴文舟.基于GIS的通信光缆故障检修保障系统[J].重庆大学学报（自然科学版），2004，08.

[6]陈建华，曹俊.基于GIS的电信光纤网络资源管理系统设计[J].电信工程技术与标准化，2007，（01）.

[7]周勇敏，张青，汪雄海.光时域智能测试仪在光纤测试中的应用[J].机电工程，2004，（04）.