级联开关在电力光缆自动监测系统中的应用研究

王洁云 刘颖

摘 要：级联开关的应用，能够在实现功能的前提下，最大限度的节约成本，随着光缆通信技术的飞速发展，电力系统中光缆的数量越来越多，为了更好的对这些光缆进行维护，就需要一种更加高效、简便的维护方式，在这篇文章里，我们首先对电力光缆自动监测系统进行简单的了解，并重点对级联开关在系统中的应用进行分析。

关键词：级联开关；OPGW；自动监测系统；应用研究；OTDR

前言

随着电力光缆在电力系统中的不断应用，其运行维护水平直接影响着电力系统的安全稳定运行，在实际运行过程中为了保证电力光缆的稳定性，就必须定期对光缆进行必要的维护。光缆技术的大力推广的造成了光缆数量的不断增多，在这种情况下传统的维护手段已经无法满足应用需求，在这种情况下，就迫切需要一种更加高效的电力光缆维护方式。在下面这篇文章里，我们就将对基于OTDR技术实现OPGW光缆在线监测这一系统进行简单了解，并重点对光开关级联在系统中的应用问题进行重点分析。

1 OPGW光缆及OTDR技术的应用

目前在电力系统输电网络中，电力光缆的主要应用方式是将光缆安置在架空输电线路的地线中，从而形成输电线路上的通信网络，通过这种结构形式能够实现地线和通信的双重功能，被称为OPGW光缆。通过实践证明，OPGW光缆在可靠性、机械性能、节省成本等方面都有着明显的优势。

在电力光缆自动监测系统中，广泛应用到了OTDR技术，一般情况下，OTDR主要代指光时域反射仪，这是一种精密的光电一体化仪表，制造原理是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，目前在光缆线路的施工维护工作中，能够对光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减进行测量，并且对于故障的定位有很大帮助。随着OTDR技术的发展革新，在光缆运行维护领域，通过对多台OTDR进行整合，最终形成了一个集测试、分析、告警、定位、信息管理、业务报表功能于一体的光缆网络集中监测系统。光缆监测系统的总体结构分为四层，从上到下分别是企业控制中心EMC、省控制中心PMC、本地控制中心LMC及设备控制中心DMC。其中构成DMC的主要组成部件包括OTDR模块、光开关模块OLM、OPM以及OLP模块等，在这里我们只对OLM系统中的光开关级联问题进行重点分析。图1为OLM模块的实物结构图，其中的OSW代表光开关盘，它是由多个光开关组成的，OSW通过一个输入接口于与OTDR模块进行连接，通过多种通道选择输出路由，使OTDR测试信号能够到达不同的光纤上，从而实现对多路光纤的检测。其中光开关之间的切换是依靠相应的软件进行控制。

图1

2 光开关级联

所谓级联，在电力系统中指的是将二个以上的设备通过某种方式连接起来，能起到扩容的效果。在电力光缆维护过程中，通过使用光开关级联技术有利于节约建设成本，通过级联技术，在自动化监测系统中对一条光缆进行监测只需要使用一条光纤，一个OLM监测单元就能够实现对多条光纤的监测工作。在实际的应用过程中光开关的级联主要有两种方式，即本地光开关级联和远方光开关级联，区别在于前者光开关和OTDR都在本地机框内，而后者OTDR在本地机框内，光开关在远端，图2为简单的拓扑结构图。

通过对拓扑结构图进行分析，我们发现通过级联，在系统中只需要试验一个OTDR模块，就能实现对多条光缆的监测功能，其中功能实现的重难点就在于各级光开关OSW内部输出路由的选择切换。

为了将光开关级联技术更好的应用在光缆自动监测系统中，就必须要妥善的解决光开关切换站的选址、配置及监测系统测试路由的规划以及级联开关的切换控制技术这三个方面的问题，其中对光开关的选址和配置造成影响的因素主要是光缆监测系统测试覆盖能力及设备成本、运行维护难度、可扩展能力及方案实现成本。对于这一问题，我们在这里不进行详细分析。

关于电力光缆自动监测系统测试路由规划这一问题，重点是关于光开关切换站的部署方案，要尽量避免因为级联而导致监测系统测试动态范围不足情况的发生。这一问题的出现是由于级联开关的引入会导致测试路由出现额外插入损耗（大概每级开关导致的插入损耗在0.6-1dB），所以为了保证测试动态范围充足，在规划测试路由时，要对插入损耗这一问题进行充分考虑，满足系统的应用需求。

在自动监测系统中应用级联开关技术，其根本是妥善的完成光开关的切换控制，根据监测系统的整体设计方案，在各个不同的变电站分别安装了一套光开关系统，并以光开关级联技术进行设置，在对系统管辖光缆线路进行测试时，首先要将本地与远程的光开關设备进行切换控制，将相应的各个光开关端口按照顺序逐次切换，最终切换到要测试光缆的测试路由，为测试提供一条畅通的光纤通道，保证测试的可靠进行。

3 实例分析

通过上面分析，我们对于光纤自动监测系统及光开关级联这两个问题有了简单的认识，为了更好的理解光开关级联在实际监测工作中的应用，我们结合白银电力公司通信网将110kv科技园变、330kv银城变两个站点设计建设为光缆在线监控站点这一实例进行分析。

在该套设计方案中是将银城变设定为监测主站，科技园变设定为二级开关监测站，所使用的光缆自动监测设备是由武汉光迅科技股份有限公司生产的，主要实现光缆性能劣化告警、光缆测试、光缆故障定位及光缆资源管理等功能。图3是系统网络拓扑图。

图3

此次设计的目的是为了对基于OTDR的OPGW光缆故障分析与实时在线监测系统进行测试。所以只是选择了两个变电站作为监测站建立系统，在规划好监测站及光开关站的具体位置后，就可以根据实际情况对这套白银电力光缆自动监测系统进行测试路由，实现对调度区域内光缆网络的监测维护。

在测试过程中，这套系统很好的实现了对光缆的自动监测，完成了各项功能的测试，实践证明自动监测系统在电力光缆中的应用，在很大程度上提高了电力光缆的运行维护水平，同时通过在监测系统中使用光级联开关技术，在实现同等目标的情况下，成本仅为不使用级联开关技术监测系统的四分之一，由此可以确定，在光缆监测系统中推广光级联技术有着一定的必要性。

4 结束语

在这篇文章里，我们首先对光缆自动监测系统进行了简单的了解，并重点对光开关级联技术在监测系统中的应用进行了分析。随着光缆在电力系统中的不断应用建设，光缆网络的运行维护工作将成为电力系统工作的一个重要部分，在证实了OTDR自动监测系统能够满足应用需求的前提下，有必要在电力光缆运维工作中推广应用自动监测系统，从而最大限度的提高运维效率，降低人力物力成本。

参考文献

[1]赵子岩，黄勇军，赵建强，等.电力光缆多级光开关级联测试技术研究[J].光通信技术，2010（6）.

[2]高卫东，宋斌.电力光缆自动监测系统设计方案[J].广东电力，2012，（2）.

[3]康晨.OTDR远程光缆集中监测系统研究[D].北京邮电大学，2007，06，01.

作者简介：王洁云（1976，9-），女，汉族，甘肃靖远人，研究方向：电力通信。

刘颖（1983，9-），女，汉族，甘肃临洮人，研究方向：电力通信。