长输天然气管道伴行光缆完整性管理探索

侯志博，韩立锋，马 强

（中石油北京天然气管道有限公司，北京 100101）

1 引言

完整性管理方案（integrity management program）是对设备完整性管理活动做出针对性计划和安排，系统地指导数据采集与整合、高后果区识别、风险评价、完整性评价、风险削减与维修维护、效能评价等完整性管理工作。

目前，中国石油集团管道企业所辖光缆里程约为4万km，管道光通信网络主要承载企业的生产、办公和视频等业务数据传输以及信息化业务数据，是中国石油骨干传输网络。现阶段管道企业的光缆管理仍以人工维护为主，智能化程度偏低；光缆基础数据缺失，故障定位精度略低，维修成本偏高[1]。

本文根据管道伴行光缆运维管理现状，提出光缆完整性管理方案，获取光缆位置基础数据，实现埋地光缆与地表参照物的一一对应，并利用智能化管理平台，做到光缆日常运维管理自动化，实现光缆抢险维修故障即时定位，缩短故障历时。

2 管道伴行光缆管理现状

现阶段日常管理中，管道企业针对光缆的路由和衰耗等重要技术指标均采用人工定期现场进行测试，对记录进行纸质和系统存档。尤其是对备用纤芯性能监控，完全依赖现场维护人员使用光时域反射仪进行测试。主要面临的问题是维护成本较高，智能化程度较低，对光缆技术指标的管理实时性不足。

在光缆中断抢险维修过程中，维护人员根据光通信设备的告警信息确认断缆事件故障区间，再使用光时域反射仪在区间首末站点对光缆进行中断点距离测试，现场人员根据实际经验判断光纤断点的区域，由人工进行巡检排查。光缆故障点排查时间过长，主要原因为光缆位置基础数据缺失，光时域反射仪测试的光纤断点位置没有与标识桩等地表参照物一一对应。

3 管道伴行光缆完整性管理概述

根据长输油气管道伴行光缆管理现状，主要问题有以下两方面。第一，光缆线路基础数据缺失，对光缆路由、位置等信息不完整，精细化管理程度低。第二，日常运维管理仍以人工为主进行光缆的巡检、电气指标测试和故障点排查接续，智能化管理程度低。

依据完整性管理方案，本文对光缆线路的基础数据进行搜集和整理，为验证本方案的普适性，分别对在役的光缆线路和新建的光缆线路进行基础数据的搜集、整理和应用。新建一套智能化管道伴行光缆管理平台，在中继段站点安装测试终端，对光缆进行日常的巡检测试以及故障点的快速定位，智能地为中心管理人员和现场维护人员进行调配资源和优化方案。

2017年国内某长输天然气管道伴行光缆建设期间，为获取准确的光缆基础位置信息，以光缆接头盒为数据单元，需要获取每个接头盒距上下游站场的光纤长度、经纬度信息和所在地理位置信息。将日常约100km长的光缆中继段分为50个左右基础单元进行管理，当光缆发生中断故障时不再是测试断点距首末站场的光线长度，而是精确地将故障点定位到两个接头盒之间的管理单位和实际的地理位置，进而大幅缩短故障点排查时间。

同时，本文对2009年建成投产的管道伴行光缆进行数据逆向恢复，获取光缆基础信息。如果按照新建管道的数据获取方案，主要面临三个问题：一是数据不完整，二是接头盒处有光缆盘留，影响故障定位精度，三是工程量大，项目实施成本高。针对上述问题并结合长输管道自身特点，对在役的光缆伴行光缆不再获取接头盒的基础数据，而是对管道里程桩进行数据标定。利用光纤振动监测系统，获取每个管道里程桩对应距上下游站场的光纤长度、经纬度信息和所在的地理位置信息。由于管道里程桩间距约为1km，相比于新建管道伴行光缆利用接头盒间距为最小管理单元，此方案的最小管理单元间距为1公里，管理方案仍与新建管道保持一致。

在获取管道伴行光缆基础数据后，智能化管理平台做好日常的基本数据管理和快速、精准确定故障点位置，是最重要的技术特点。同时本系统在站场配置的前端设备，可以实时对光缆多路不同的备用纤芯实时测试电气指标，节约大量的维护成本。伴着管道伴行光缆投用日久，光缆的衰耗等电气指标会逐渐劣化，为掌握光纤的性能，一般管道企业会不定期组织人员逐个站点对光纤进行测试，主要带来两个问题：一是消耗的人力、物力成本高，二是光缆纤芯电气指标不能实时管理。

本智能化管理平台的前端设备，根据光缆备用纤芯的数量，按照一定比例配置激光器，基本上备用光缆每一束管中测试两芯备用纤芯，做到对光缆衰耗等电气指标实时测试和过程对比分析，在光纤性能劣化至阈值时，系统会自动生成告警和工单分配。

4 完整性应用及效果

按照上述管道伴行光缆完整性管理思路，本文将其应用于国内2009年建成投产和2017年建成投产的两条天然气管道伴行光缆。在节约光缆运维成本和故障点精确定位方面取得如下成果。

（1）两条管道伴行光缆共计20个中继段，全部采用平台对光缆电气指标进行测试，全年可节约工程师工作量为40人·日。

（2）在光缆故障点快速、精确定位上，该两条光缆已实现从中断告警发生至管理人员到达故障点现场，耗时约为1小时。远低于传统3.5小时的光缆故障点排查时长。

5 结束语

为解决管道伴行光缆运维仍以人工为主，智能化水平低和光缆中断故障点排查耗时长，精确度低等问题，本文基于完整性管理方案建设一套智能化光缆管理平台，以光缆位置数据为主要信息，将长途干线光缆细化为多个管理单元，辅助管理平台的智能化和设备的定制化，实现对光缆完整性管理，是建设中国石油智慧管网的重要组成。该方案也可应用到其他光通信系统中。