光缆故障定位（共11篇）
光缆故障定位 篇1
由于人们在工作生活中对于光纤通信技术的应用越来越广, 依赖性也逐渐增加, 所以保证光纤通信的可靠与安全也就成了该领域研究的主要方向。根据相关统计资料表明, 光纤在通信中造成故障的主因在于光缆线路的故障, 其要占到发生故障的约70%左右。可见对于光缆线路的故障点作出准确定位是非常必要及重要的。
其中较为常见的光缆线路故障有:所有线路中断, 在光缆控制监测面板上出现输入信号丢失警报, 造成这类故障的原因大致是人为因素形成的光缆断裂;单个光缆出现通信质量变差, 同时误码警报出现在光缆控制监测面板上, 这种故障形成的原因可能是敷设与连接光缆的时候, 对光纤形成损伤导致其线路的损耗极不稳定。
1 光时域反射技术
光时域反射技术, 即OTDR, 作为对光缆故障定位的常用技术之一, 影响其对光缆故障定位的因素包括:OTDR仪本身的误差。它向被检测的光缆发送光脉冲, 然后按照一定速率把来自光缆背向的散射信号进行抽样、量化及编码以后, 储存同时进行显示, 其周期是有规律性的。如此一来, OTRD仪因其自身在抽样间隔上存有误差, 这种本身的误差主要通过其距离的分辨率上进行反映。选择不适合的量程范围。如当OTDR仪测试距离的分辨率设定为1米, 其意为在图形放大至水平刻度显示每格25米时方可满足。仪器的设计以光标每次移动25米成为1个格。这时, 该光标移动一下, 就表示移动距离为1米, 其即读出1米的分辨率。而水平刻度如果选择的是每格2公里, 就是光标移动一下, 其距离即刻形成80米的偏移。所以在测试时量程选择的范围越大, 它就显示出越大的偏差于测试的结果中。OTDR仪的折射率设置有所偏差。生产厂家不同、类型不同的光缆的折射率是不一样的。所以利用OTRD仪进行光缆长度的测试时, 应必须对仪器进行参数设置, 设定参数之一就是折射率。反射与损耗现象往往因活动连接器、光缆及机械接合位置断裂而造成, 而光缆的末端破裂端面则因端面不规则会出现菲涅尔反射峰或不出现菲涅尔反射现象。还会产生误差的情况另外还有, 光标设置位置不准确等。错误设置平均化处理的时间。把每一次输出脉冲以后的反射信号进行采样形成OTDR的测试曲线, 同时平均处理多次的采样的数据, 从而对部分随机事件进行消除, 如果其耗费更长的处理时间, 就表示噪声电平越小, 它的动态范围就相应增加, 虽然长时间耗费于数据的平均处理上, 能够对测试精度有一定程度的提升, 但是在到了相应的精确程度后就停止提升。将整体的测试时间减短可对测试的速度有所保证, 0.5至3分钟以内的测试时间较为合理。
错误设置脉冲宽度。如果有相同的脉冲幅, 越是大的脉冲宽度, 它就有相应越大的脉冲能量, 同样增大的还有OTDR仪动态的范围, 导致盲区的形成。错误计算。错误地计算了光缆线路的故障点、取舍最终计算结果数值并不能反映真实故障情况, 都会引发较大距离偏差。
相应的要利用好OTDR仪对光缆的检测, 提升其对光缆检测的精度与准确度, 只有采取相应的方法, 才能确保OTDR仪的检测结果精确、可靠, 为及时对故障位置定位提供有力保障。原始资料全面精确。对故障测试与定位的基础依据取决于相关线路档案资料的质量。在耦合监测光缆过程中, 对光缆合计长度, 即其测试口到各接头点处与中继段的总衰减值进行记录, 与此同时记录当时测试仪的型号、仪器的各类参数设定值, 详细记录光缆的余留情况。对各个接头坑以及在转弯或进室或光缆架的线缆余留状态, 便于精确计算故障点路由的长度。
合理地对测试范围进行选择。OTDR仪测试距离分辨率会随着测试范围的变化而变化, 在对故障位置实施测量定位时, 要选择既比被测量的距离大同时离被测量的距离近的范围里, 如此一来, OTDR仪的精度优势才能发挥出来。OTDR仪放大功能的应用。要将光标的位置精确设定于相应拐点之上可借助OTDR仪放大功能加以实现, 同时将图形扩展至每格25米, 也是其功能之一, 如此一来, 所得到的最后结果分辨率小于1米且较为准确。测试条件的一致。在测试光缆故障时, 最大程度保证测试仪的型号、操作与参数设定一致, 使可比性成为测试结果的特点。所以要详细记录每次测试的仪表型号、参数等, 以备后用。
对OTDR仪参数进行正确设定。对OTDR仪进行参数的设定要在测试之前完成, 而光缆折射率与测试波长的设定是其中最为关键的。将OTDR仪的基本参数进行准确设定后, 方可保证在测试中的准确。
科学分析。在光缆发生故障时, 对光缆线路的两端一般实施双向故障的测试, 同时将现有资料数据作为参考, 对故障位置的具体地点进行计算。而后把经计算得到的数值与双方向测试数据实施评价与对比, 进一步准确判断故障位置。只有对OTDR仪进行合理设置并保证操作人员方法得当, 才能使OTDR仪对光缆故障位置进行准确的定位。
2 光缆线路FIBIZ动态监控与管理系统
1) 概述。FIBIZ监控管理系统能够对在光纤通信网中的任意一条发生故障的光缆进行及时准确地判定其相应故障级别, 同时在各级监控中心的监控屏幕之上作出声光告警, 并显示故障点的准确线路位置于电子地图上, 为准确及时地将光缆线路故障排除工作提供了非常有力的信息监控基础。使用FIBIZ监控管理系统可以高效地将查找光缆线路故障的准确位置的时间减少, 对光缆的隐患进行预报, 同时分析整个光纤网的性能, 为管理人员进行故障排除提供了相关依据。2) 原理及组成。总监控中心、区域的监测中心与监测站组成该系统。其中监测中心作为数据采集与处理的中心, 控制着各个监测站;而监测站则对光缆的线路实行光功率监测与远程摇控的自动监测, 从而实时跟踪光缆的传输损耗损耗变化, 并有无人值守的优点。系统采用OTDR仪把测试光经由波分复用器与光开关耦合进被测试的光缆中, 同时将各个监测站OTDR测试的结果同数据库里相应的数据资料实行对比, 从而确定其变化情况, 而后将测试的数据上传至上级监测中心。值得一提的是, FIBIZ系统使用了光功率触发型的OTDR技术, 将光端机所接收的光功率变化纳入到监测的范围内, 如果其收到的光功率损耗大于预定值, 系统可自动根据其故障的级别发出警报同时启动OTDR仪进行测试, 同时利用GIS系统以图形化在屏幕上显示光缆路由与故障点的具体位置, 使检测故障点正确位置结果更直观。3) 监测方式。该系统监测方式多样, 主要包括在线监测、备纤监测、离线监测与跨段监测等。4) 监控种。其监控种类则有定期测试、针对性测试与故障警报测试。5) 系统功能。该系统使用先进的监控及测试技术、业务流程的控制技术与网络的控制技术, 有机结合了光缆监控、维护与测试警报等技术。其能够远程、自动、实时、在线地对通信光缆的传输性能变化进行监控, 及时发现光缆故障的准确位置, 光缆接头性能状态, 从而有效预防了光缆故障及隐患, 最终保证光缆以优质、安全、高效、稳定的特点正常运行。
3 结语
通过介绍两种光缆故障定位方法及其操作注意点与优势, 希望能对光缆故障的准确定位起到一定借鉴作用。
光缆故障定位 篇2
一、光缆故障分析。
1、光信号缺失：一般因人为窥视信号、破坏光缆原因，致使光信号中断。一次，接到一光节点无输出电信号的故障，检测该光接收机无输入光功率，到前端机房测试，光分路器输出光功率正常。初步判断为该4芯光缆故障，安排人员沿线巡查，并未发现明显受损现象。通过ODTR测试，发现4根纤芯中只有1根不通，根据故障点大概距离再到现场查看，仍未发现光缆有破损迹象。于是将此故障点前后近100米光缆更换后信号恢复，仔细检查发现光缆上有1小孔，推断系误将光缆当作电缆，人为破坏光缆窥视信号行为所致。
2、光信号质量下降：如光缆中间熔接头质量不好，损耗过大，或光纤在接头盒中盘绕时弯曲半径太小，影响光功率的正常传输;接头盒防潮性能
不好，使光纤老化快，造成光折射能力差，降低光功率;光纤活动接头处有脏物，接触不好，使光功率下降，可用脱脂棉蘸(zhan)无水酒精清洗;前端和末端设备的尾纤应盘绕好，固定在光纤盘上，避免折断和弯曲半径变小而造成光损耗增加，影响信号传输质量。
二、光发射机故障分析。
从光纤网络运行近十年的情况看，光发射机故障并不高，也出现过因停送电后冲击浪涌电流过大而烧坏光发射机电源部分的故障。通过在前端加装稳压电源和不间断UPS电源，可以大大减少此类故障的发生。光发射机输入的驱动电平要按设备要求注入，如频道增加或减少，也应调整驱动电平高低，避免因驱动电平过高或过低使光发射机CTB、CSO指标恶化而导致系统传输质量变差，这一点至关重要，也是调试光发射机最重要的工作。如光发射机使用年限较长，光模块老化，使光功率下降，当下降到规定值范围以下时，应更换新的模块或发射机，确保足够的光发射功率。
三、光接收机故障分析。
光接收机在使用和维护中要掌握好输入光功率和输出RF射频电平，入口光功率要符合设备规定值要求，否则应采取措施来保证光接收机的正常工作，射频电平不要调得过高。若接收机规定输出RF电平为110dBμV，设计、调试和维护时应低于110dBμV，否则会因电平过高可能产生画面出现横丝、图像不清楚等故障。在一次小区改造就出现过这样的问题，按接收机最高RF电平(110dBμV)设计，出现了交互调故障，插入衰减片将电平降至105dBμV后，光接收机工作正常。光接收机应配备良好的稳压电源和良好的.接地，最好在220V入口电源处再加装一组避雷器，雷击时可起到一定保护作用，过去因没注意这一点，因雷击产生的意外过电压，烧坏光接收机电源的现象时有出现。另外，如条件允许，光接收机应选质量好的，电源应配开关电源，质量差的光接收机工作一段时间后，电平会降低，给分配网络电信号的正常传输带来较大的影响。
ODTR: 中文意思为光时域反射仪.稳压电源: 能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。交流稳压电源 又称交流稳压器..交流稳压电源广泛应用于计算机及其周边装置、医疗电子仪器、通讯广播设备、工业电子设备、自动生产线等现代高科技产品的稳压和保护。不间断UPS电源: .正常交流供电中断时，将蓄电池输出的直流变换成交流持续供电的电源设备。即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时， UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。
CTB: 在当今的大型有线电视系统中，由于传输的频道数多，交调干扰会因为相位的不同而和主观感觉不一样，给测量上带来误差，因此用一个称为复合三次差拍比的来取代交扰调制比，这个复合三次差拍比用CTB来表-示CSO组合二次差拍比(CSO)我们将这些频率分量称为二阶互调产物，把这三种产物的总和通称为组合二阶失真，简称CSO。避雷器 一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时,避雷器立即动作,流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘;当电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。
什么是二级防雷防雷只有电源部分才分一级、二级、三级甚至四级防雷，信号或天馈等部分没有等级之.电源二级防雷，按电子信息系统的防雷设计规范，SPD(电涌保护器)的标称放电电流应大于等于40KA，安装在UPS或分配电箱前端。外部设备的防护 只要有可能，就必须将设备置于雷电防护区域(LPZOB)直击雷防护区的保护范围内，接闪器，防止其遭到直接雷击。 在高大建筑上，应当用滚球法确定建筑物顶部与侧面的设备是否会遭到直接雷击;若有遭到直接雷击的可能，应当另行安装避雷针接闪器。在许多场合，手扶栏杆、金属扶梯、管道等也能很好地起到接闪器的作用。 除某些种类的天线外的所有设备都可以用这种方式保护。天线有时必须安装在暴露 位置以避免附近的避雷针对天线的功能产生不利影响。有些天线本身具有自保护能 力，因为这种天线只有良好接地的传导部件才暴露在雷击中。
浅析光缆线路故障的判断方法 篇3
【关键词】光缆线路；故障；检修
【中图分类号】TN818 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0190-01
1.前言
随着经济的发展，铁路、通信光缆线路得到了大量的使用，而作为通信网传输信号的通道，光缆线路是光纤通信系统的重要组成部分，光缆的铺设具有十分复杂的线路情况，光缆的种类也多种多样，突发性事件比较频繁，影响面积十分广大。因此，如何保证光纤通信系统的可靠性和安全性是光缆线路工作的重要方面。光缆线路出现故障一般可以分为两种情况：自然因素和人为破坏。但是，通过对光缆故障的多年分析，我们不难得出光缆故障大部分由人为原因引起，在实际工作中，光缆线路维护人员要做到对光缆的故障点做出准确的判断，以最快的速度进行指挥处理，最大程度地减少光缆线路带来的经济损失。
2.光缆线路常见故障
如上文所述，纜线路出现故障一般可以分为两种情况：自然因素和人为破坏。实际工作中，光缆线路维护人员要做到对光缆的故障点做出准确的判断，以最快的速度进行指挥处理，最大程度地减少光缆线路带来的经济损失。
2.1 两大故障原因
自然因素和人为破坏带来的光缆故障也可以分为以下几种情况：
2.1.1 自然因素引起的光缆故障
（1）外力因素造成的光缆拉断，如机械刮断和挖伤导致的光纤断裂，光纤损耗增大；
（2）电源线漏电造成的线路周围起火，使得光缆被烧坏，造成光纤信号中断；
2.1.2 人为因素导致的光缆破坏
（1）人为的盗窃割断、窃视割伤，导致的光纤信号中断；
（2）光缆的熔接点或者热缩管错位或者直径太小而损耗太大引起的光纤断裂；
（3）布设光缆时，光缆扭曲引发的纤心损耗增大；
（4）光缆的熔接盒的密封性较差，导致光缆进水，引发光缆故障；
（5）光缆固定不牢固，使得在移动光缆时，造成纤心扭伤，损耗增大；
2.2 常见故障
在上文中，我们详细分析了两大主要故障的原因，下面我们论述一下常见的几种故障：
2.2.1 光纤接头故障
不管光纤的接头采用的是哪种方法，其接头处原有的涂覆层都已经被去掉，虽然是为了增强保护，但是，接头处光纤的强度和可绕性却远远比原来差得多，同时，该接头部位还受到污染、气候、材料及操作等方面的影响。并且，对于架空的光缆来说，常年受风吹日晒、雨淋冰冻还有车辆震动等带来的影响，就导致接头部位发生故障的可能性大大增强。这种接头部位出现的故障多为单纤发生，因此，即便同一个部位只有一个通道发生故障，也会导致信号中断，即便不会完全中断，但是也会由于通道衰减而导致故障。
这种故障的修复进行时，一般在通信不中断的情况下。首先要松开接头部位附近的余留光缆，清洁接头盒的外部，将盘绕的剩余光纤散开，对通道光纤进行检测后，间断出现故障的接头，并进入匹配液中，如果OTDR上的菲涅尔反射峰消失，这就证明了接头部位发生了故障。
这种故障的处理方法要通过熔接法来重新制作固定接头，OTDR上的曲线应该恢复正常，将修复后OTDR上的曲线与原来的OTDR上的曲线相比较，台阶高度应该彼此接近，否则就应该重现连接。新的接头完成后，应将接头盒密封固定后装回原处。需要注意的是，如果OTDR上的曲线没有异常的反应，应该将修复后的背向散射曲线打印或者拍照，并将之存入技术档案，保持档案的完整性。如果光缆修复后，一切指标正常，那么线路修复就结束了。
2.2.2 光缆中间部位的故障
光缆中间部位的故障多是由外界原因引起，比如说，架空的光缆由外界人为性外伤造成单纤或者多纤损伤，或者由于老鼠咬噬、人为损伤等。这种故障一般表现为几个光纤通道在同一个位置同时，或者在相继在短时间内发生中断故障。可采用更换光缆的长度，这种方法十分的方便与灵活。当然，这种方法必然造成一段光缆的更换和光缆接头的增加。但是，如果增加新的光缆接头不能成为可能时，就必须更换整段的光缆。然而，不管是更换一段光缆还是整段光缆，都有考虑更换的光缆的特性，温度、性能和尺寸都有与原来的光缆相符合。
3.提高光缆线路故障定位准确性的方法
提高光缆线路故障定位准确性可以通过多种方法，如下所述：
3.1 正确使用仪表
提高光缆线路故障定位准确性首先要掌握仪表的使用方法：（1）正确地设置OTDR的参数，首先对仪表的测量参数进行设定，准确测量光纤的折射率和波长。（2）选择合适的测试范围档，由于OTDR测试距离的分辨率不同，在测量光纤障碍点时要充分利用仪表的精度，选择最佳的测试范围档。（3）应用仪表的放大功能。仪表的放大功能如果能够得到充分的利用，就可以将光标准确定位在相应的拐点处。
3.2 建立完整的技术资料
光纤线路的日常维护主要依据光缆竣工的技术资料，包括光纤设备、光纤线路和管道的维护等多个方面。光缆竣工的技术资料对线路各个通道的接头位置、距离、型号等等都有详尽的记录，非常方便光纤线路的日常维护。
4.结束语
随着经济的发展，铁路、通信光缆线路得到了大量的使用，而作为通信网传输信号的通道，光缆线路是光纤通信系统的重要组成部分，光缆的铺设具有十分复杂的线路情况，光缆的种类也多种多样，突发性事件比较频繁，影响面积十分广大。因此，如何保证光纤通信系统的可靠性和安全性是光缆线路工作的重要方面。实际工作中，光缆线路维护人员要做到对光缆的故障点做出准确的判断，以最快的速度进行指挥处理，最大程度地减少光缆线路带来的经济损失。
参考文献
[1]蔡良苗.光缆线路故障的判断与修复技巧.《现代电信科技》，2008，6
[2]王晓霞.光缆线路故障测量与定位模拟训练系统设计.《科学技术与工程》，2011年，7
[3]王国强.光缆线路故障测试与定位.《科技与生活》，2011，19
通信光缆故障点判断与定位的研究 篇4
关键词：光缆,光时域反射仪,光缆故障,定位
1 通信光缆的结构和种类
1.1 结构
通信光缆由缆芯和护层组成。缆芯是光缆的主体部件, 由光导纤维、加强芯和绝缘铜导线三部分构成[1]。光导纤维简称光纤, 其作用是传输光波, 将光波所带的信息从一端传到通信的另一端;加强芯一般采用钢绞线, 其作用是增加光缆抗拉力;绝缘铜导线其作用是便于施工和维护时, 传输必要的信息。护层是光缆缆芯的保护层, 覆盖在缆芯的外部, 保护缆芯不受外界损伤。
常用通信光缆结构主要有:层绞式结构光缆、骨架式结构光缆、束管式结构光缆、带状结构光缆、单芯结构光缆和特殊结构光缆几种。
1.2 种类
通信光缆的种类很多, 分类方法不同, 光缆的种类也不同。但常用分类方法主要有:按传输距离和用途可分为市话光缆、长途光缆、用户光缆;按光缆内光纤的种类可分多模光缆和单模光缆;按光缆的敷设方式可分架空光缆、管道光缆、直埋光缆和水底光缆[2];按光缆内光纤套塑方法可分紧套光缆、松套光缆、带状单元光缆和束管式光缆;按光缆中光纤的数量可分为单芯和多芯光缆;按使用范围可分室外光缆、软光缆、局内光缆、设备内光缆、海底光缆、特种光缆等。
当然, 一条光缆既可以是长途光缆、室外光缆、管道光缆, 也可以是单模光缆、骨架式结构光缆。
2 光时域反射仪介绍
光时域反射仪简称OTDR, 是使用频率十分高的光纤测试仪表, 用它来测试光缆故障点的位置, 便于抢修人员能够及时到达现场进行抢修。它在光缆线路维护、维修中, 起到至关重要的作用。
2.1 光时域反射仪工作原理
光时域反射仪工作原理是利用光的瑞利散射和菲涅尔反射的原理。OTDR与被测光纤连接后, 向被测光纤发射测试用激光脉冲, 由于光纤本身的原因, 激光会发生散射, 由于散射是没有方向性的, 其中有一部分散射光返回到OTDR上, 由于返回的光功率和传输的光功率是正比关系, 通过对返回光功率的分析, 可能体现传输的光功率, 从而可以测量出光纤的衰减;若光传输通路全部中断, 在断点处的背向散射光功率将降为零, 产生菲涅尔反射。当然, 一次测量数据不够准确, 需对光纤进行多次测量, 然后取平均值作为测量结果。光时域反射仪原理框图如图1所示。
2.2 光时域反射仪测试功能
测试距离:测试光纤的单盘长度和光纤的长度;损耗测试:测试光纤连接点的损耗, 单盘或光纤链路的损耗和衰减;定位测试:测试光纤的断点或裂变点;特殊测试:测试可光纤适合光脉冲宽度、光波长, 光纤的折射率、传输的动态范围等;并对测试数据进行存储、打印和与历史记录比较[3]。
3 通信光缆故障点判断与查找
因光缆线路造成通信业务中断的障碍称为光缆线路障碍。光缆线路障碍主要表现在以下情况:部分系统阻断故障;光缆全阻故障;由光纤衰耗过大引起的故障;机房线路终端故障[4]。但是, 不论是哪一种故障, 对通信业务将造成影响, 只有快速、准确的判断找到光缆故障点, 才能进行维修, 否则费时费力, 效果还不好。
3.1 部分系统阻断故障
部分系统阻断故障, 是指由于线路原因, 使某一或部分在用业务系统阻断的故障。当出现此类故障, 首先检查传输设备, 如果故障在设备上, 检查并维修设备。在排除设备故障的前提下, 再对通信光缆进行检查, 将OTDR仪表接入被测光缆线路上, 了解被测光纤的相关参数, 调整OTDR仪表的参数, 如折射率、脉宽和波长等, 使之与被测纤芯的参数一致, 尽可能减少测试误差。
(1) 情况一:通过OTDR曲线观察障碍点有明显的菲涅尔反射峰, 如图2所示。
当出现如图2所示的波形时, 可以判断光纤线路出现断裂或严重损伤, 下一步关键是找到故障点。根据OTDR的数据, 大致判断故障点的距离和位置, 与工程资料核对, 故障点与某一接头距离相近时, 可初步判断为光纤接头盒内光纤故障, 光纤盒内断裂多为镜面性断裂。维修人员到现场后, 可与机房人员配合, 作进一步判断, 然后进行处理。
(2) 情况二:与工程资料核对时, 故障点与某一接头距离相差较大, 则可初步判断为光缆内故障。光缆内故障隐蔽性较强, 若定位不准, 需耐心科学的查找, 盲目查找造成不必要的人力、物力的浪费。直埋光缆需大量开挖土方, 架空光缆需摘挂大量的挂钩。同时延长故障碍处理时间。所以说对光缆内故障, 必须想尽办法, 找到故障点。
其方法为:用OTDR仪表准确测出故障点到时相邻接头点的纤长, 然后将测试的纤长换算成光缆皮长。由于光缆在施工时有一定的弯曲度, 还要再将光缆皮长换算成故障点到接头处的距离, 即可精确定位障碍点位置[4]。
具体算法如下。
(1) 纤长换算成皮长, 其计算公式为:
式 (1) 中La为光缆皮长;S1为测试纤长;S2为光缆接头盒内的单侧盘余留光纤长度, 一般取0.6~1.0m;P为该光缆的绞缩率, 因光缆种类、生产厂家较多, 结构可能不同, 可使用同型号的备用光缆进行测试;也可根据厂家提供该项指标来计算, 计算公式为:
式 (2) 中Sa为单盘光缆的测试纤长;Sb为单盘光缆标记的皮长尺码长度。
(2) 光缆皮长换算成沟长, 其计算公式公式为:
式 (3) 中G为理论光缆沟长;Lx为光缆接头坑内或其它需要预留部分总的光缆皮长的总和, 具体数据可以在施工竣工资料中查找;La为光缆的皮长;g为敷设光缆的伸缩率, 因光缆敷设方式不同, g值也有所不同。一般直埋敷设光缆伸缩率g取千分之七, 架空及管道敷设光缆伸缩率g取千分之五。通过式 (3) 可计算出光缆的沟长, 但需要说明的是:这里计算的光缆的沟长不是精确值, 只是作为长距离查找的参考值。
(3) 光缆故障点皮长尺码值的计算, 其计算公式为:
式 (4) 中, Ly为故障的皮长尺码值;Lb为故障点邻近接头的盒根光缆皮长尺码, “+”“-”符号的选择可以根据光缆的布放端别确定。计算出Ly的值, 根据光缆竣工资料, 确定故障点的具体位置。使用上述方法可以减少由于工程资料不准、仪表和光纤的折射率偏差等原因, 造成的测试误差, 避免长距离核算光缆长度, 测试结果比较准确[5]。工程实践显示, 这种方法简单有效。
3.2 光缆全阻故障
光缆全阻故障, 指的是由于光缆线路的原因, 使全部在用通信业务系统阻断的故障。对于光缆线路此类故障, 工程人员在查找时较为容易。一般为光缆线路受外力作用所引起的故障。具体检测方法为:利用OTDR测出局 (站) 间与故障点之间的距离, 配合维护工程资料, 大致确定故障点的大致地理位置, 安排光缆线路巡线人员, 沿被测光缆路由查看, 是否有工程建设施工, 架空光缆是否有明显的拉伤、盗割、火灾等, 通常可找到故障点。若通过查看, 无法找到故障点, 就需要用上面介绍情况二的计算方法, 进行精确计算, 确定故障点。
3.3 由光纤衰耗过大引起的故障
当用OTDR测量光纤时, 出现图3所示的波形, 说明光纤衰减过大, 高衰耗区大多发生在光纤接头部位。例如, 光纤接头长期浸在水中, 就会增大光纤接头的损耗;或者是在施工时接续质量不过关。出现高衰耗区, 说明此段光纤的质量有问题, 需要进行维修处理。
具体方法:将OTDR接入被测光纤, 如果发现故障是衰耗空变引起的, 可基本判定故障点在某接头部位, 接头部位出现衰减故障, 原因一:由于光纤弯曲损耗造成的。光纤接头盒内余留光纤盘留不当;原光纤接头部位热缩管脱落等因素形成小圈, 使余纤的半径过小造成光纤不当弯曲。原因二:光缆接头盒密封不当, 进水也造成接头处故障。处理办法:到达现场, 打开光缆接头盒, 进一步进行判断。具体方法:人为制造故障点, 将正常纤芯绕在手指上, 使其曲率半径过小, 用OTDR测试 (1550nm) , 将有一大衰耗点, 比较该衰耗点与故障光纤衰耗位置, 若一致, 则故障点即为该点[6]。
3.4 机房线路终端故障
当判断机房线路终端出现故障时, 使用OTDR仪表测量时, 由于OTDR仪表净化不出规整曲线, 出现测试盲区。为精确定位, 需要加一段尾纤, 来避开仪表盲区, 尾纤一般长度不少于500m, 但要先准确测出尾纤长度, 再接入故障光纤进行测试。
4 通信光缆故障点判断与查找注意事项
(1) 正确正确掌握OTDR仪表的使用方法。正确掌握仪表的使用方法;选择适当的测试范围档;应用其的放大功能。
(2) 保持仪表测试条件的一致性。
(3) 灵活测试、综合分析。
5 结语
通信光缆种类多, 使用范围广, 环境复杂, 故障产生的原因很多, 因此, 需要通信工程维修人员, 想尽一切办法, 保证通信通畅。一般情况, 除外力影响以外, 光纤接头处的故障因素较多, 所以通信光缆施工时, 要严把工程施工质量, 施工符合操作规程, 同时要加强线路维护, 建立完整、准确的光缆线路维护资料, 并在维修维护实践中总结经验[7], 才能迅速地、准确的查找和处理各种故障。
参考文献
[1]冯宪慧.浅谈光纤接续[J].天津科技, 2009 (1) .
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[4]白海亭, 刘海峰.通信施工[M].北京:中国铁道出版社, 2011.
[5]邵汉军.光缆线路常见故障查找与处理[J].中国西部科技, 2005.
[6]刘海峰.铁路通信施工与维护[M].北京:中国铁道出版社, 2011.
光缆故障定位 篇5
最终用户或任何为网络不通而付出代价的用户都会关注电缆的一个主要问题，这就是为什么光缆会出故障。任何使用光缆的网络，其光缆链路对整个网络的性能都是至关重要的。所以确保光缆链路始终处于最佳状态无疑是非常关键的。为了帮助了解光缆故障的原因，福禄克网络通过第三方独立调查分析了大量网络最终用户和光缆安装商关于光缆链路的问题。
调查研究是由Martin Technical Research独立完成的，题目是光缆链路的故障原因。调查研究是评估800个电缆安装商，他们有20%以上的工作是光缆的安装。在这些公司中，50%是采用随机的调查和询问，另外50%还直接询问了网络上最终用户关于光缆的问题。最后福禄克网络和 Martin Technical Research公司认为这种混合调查的结果基本可以代表光缆故障的整体情况。
背景资料：
安装商包括数据通讯合同商，电气合同商，电信合同商，独立的光缆合同商，系统集成商，网络咨询商。平均每个公司有15.4个光缆的技术人员。这些合同商平均起来有36%的工作与光缆相关。3500个最终用户平均每个单位有2.3个光缆的技术人员，他们包括了教育、制造、政、银行、人寿保险、零售连锁商、印刷/出版商、研究实验室以及公用事业。并不令人吃惊的是92%的最终用户都有光缆主干网，28%的用户有光缆到桌面的网络。那些光缆到桌面的用户有38%的站点是光缆到桌面。
光缆链路的安装
安装高性能光缆链路的过程包括铺设光缆，光缆双端连接器的端接，双端跳线和网络设备的连接。铺设光缆时不要严重地弯曲光缆，它们会造成过量的损耗。被调查的网络用户主要安装的是62.5/125mm的光缆，但数据显示50/125mm的光缆也有明显的增加。此外目前使用最广泛的仍然是ST和SC连接口。
端接对链路损耗的影响非常大，而且它们会对多模光缆产生模式干扰。连接器可以是在事先抛光好的光缆连接处熔接安装，或在现场进行抛光。当使用事先抛光的连接器时，安装商一般不会感觉到检测连接器端接面的重要性，因为连接器的端接面是供应商在可以控制的环境中抛光的。对现场抛光的连接器，安装商使用100或200倍放大镜检查端接面。当安装商确信连接器端接完好后将其安装到配线架或信息点出口等待后来的损耗测试。此时，对光缆进行标识就变得非常重要，因为安装商必须确保光缆一侧的发送端必须标识为对应光缆另一侧的接收端。
我们发现能够完成优良工程的安装商都有优良的工具。研究显示86%的安装商使用放大镜来检测光缆的端接面，而80%的最终用户也使用这种方法。
背景资料：
当使用放大镜检测光缆端接面时，一定使用激光安全滤波等级的工具以防止正在工作的光缆中不可见的红外线伤害眼睛。
安装过程中常见的光缆故障原因
调查的结果一致表明(89%的用户和合同商)在光缆安装过程中最常见的故障是光缆连接器端接面不洁。无需多说，C先生需要和D先生沟通来解决安装的问题。
一般，安装商使用100倍放大镜检查连接器的端接面，但它并不能查出所有端接面不洁和划痕的问题。250倍放大镜和400倍放大镜检查端接面不洁的区别。虽然整体看不出不洁的端接面，但是高倍的放大镜可以揭示信号传输的光缆核心的微小不洁问题。
光缆链路故障诊断中的常见问题
光缆链路的故障诊断发生在安装过程的最后一步。很多时侯故障诊断发生在当安装的链路不能通过损耗测试的指标。故障诊断还发生在安装网络设备的时侯。非常奇怪的是，此时光缆端接面的检测并不总是进行来保证光缆性能。例如只有60%的合同商涉及光缆端接面的检查。而网络用户只有46%检查光缆端接面。
此时不进行端接面检查的主要原因是在配线架或信息点出口探测连接器的端接面是非常麻烦的，使得测试非常费时。在配线架后面将光缆的适配器拆下，检查端接面，重新连接适配器，该过程的平均时间是10分钟左右。即使如此，还寄希望于安装人员不会意外地接触到光缆端接面以造成光缆端接面更大的损伤。
检查光缆端接面最有效的方法是使用视频放大镜，
视频放大镜可以直接插入到配线架以及设备的接口。由于不必在配线架背板拆开适配器进行检查以及检查后再重新连接，从而节省了大量的时间。视频放大镜提供直至400倍的放大能力以及各种类型的光缆连接器探头，包括微型连接器(SFF)，同时它还避免了可能由于工作中的红外光源对眼睛的损伤。和传统方法相比，用这种方式检查端接面可以节省大约90%的时间。也就是说6个连接器用6分钟检测完毕，而用传统方法需要60分钟。验证并确保光缆端接面的清洁就排除了光缆性能最大的潜在问题。
视频放大镜也可以安全地使用在工作中的光缆上。例如如果一个100BASE-FX 24口交换机 的一个口有问题，你可以使用视频放大镜直接检测端口的洁净度，即使交换机是开机以及其它端口都在工作的情况下。在这种情况下，你就可以直接查找故障并且和设备供应商一起确认问题所在，而且只要不断电，也不影响交换机其它端口的正常工作。在这次调研中67%的安装合同商都遇到了设备的光缆端口不清洁的问题，而44%的网络用户也遇到过同样的问题。
背景资料：
视频放大镜检查网络设备端口可能会发现污染非常严重的端口。在对这些不洁的端口进行清洁之前，请联系设备供应商以确保没有违反保修的规则。
一个有趣的事情是清洁了一个连接器但是却弄脏了另一个连接器。因为检查完一个脏的连接器后没有清洁测试仪上的探头就又去测试另外的连接器导致了交叉污染。所以清洁测试仪的探头是非常重要的。如果使用不洁的测试跳线，极可能将污染扩散导致非常高的损耗。还请记住，跳线是可以被不洁的连接器所污染。同样，请认真想一下，有多少安装的跳线的端接面是没有清洁过以及测试过。例如不小心用手接触到光缆的端接面可以导致非常严重的污染?图4?。这些跳线被发现是很多网络故障的直接原因。不被人知的是，安装商和网络最终用户将网络设备连接的时侯没有检查过跳线和设备端口的洁净度情况，这带来了50%以上的潜在问题。
有趣的是，90%的合同商和80%的最终用户在每次安装连接器的时侯都对端接面进行检查。他们的一般做法是使用100或200倍的放大镜进行检查。清洁端接面和适配器时，92%的合同商和82%的最终用户使用酒精。另一个常用的清洁方法是压缩空气，30%的合同商和12%的网络用户使用这种方法。有些人同时使用两种方法。还有其他人使用潮湿的酒精布清洁并使用非麻丝布擦拭，因为酒精和压缩空气可能仍然会在光缆端接面留下残留物。
光缆的测试仪器
最常用的光缆测试仪器是光功率损耗测试包(OLTS)以及光时域反射计(OTDR)。此外，调研结果中还有部分用户使用可视故障定位仪(VFLs)来检测光的极性、断点，以及大的衰减，例如配线架上光缆的过紧捆扎。某些VFLs可以产生两个光源，一个稳定一个振荡，来帮助识别微型接口(SFF)的光缆极性。调查也说明OTDRs也被用来定位连接器，熔接点以及弯曲过度的故障。调查说明在很多情况下用户也要求OTDR曲线和OLTS(损耗测试)一起提供来保证所安装的光缆没有过度弯曲，不良的熔接以及连接器。此时最终用户不仅确保光缆应用是在损耗限之内，而且对光缆的安装质量非常有信心，对他们所付出的费用也感到放心。图5是光缆的测试仪器使用情况。
小结
灰尘以及其他的污染是光缆数据传输的主要敌人，特别是那些高速网络。千兆以太网标准规定对光缆链路损耗的余量只有2.38dB，很小的不洁就可以造成严重的影响。简单地检查连接器的洁净度以及使用防尘盖(套)就可以有效地保护连接器不受污染。然而，在光缆故障诊断的时侯，合适的测试工具，例如视频放大镜、OTDR，可以大大地缩短故障诊断的时间，从而缩短网络出故障的时间，减少由于网络中断而造成的损失。
背景资料：10个减少光缆故障最有效的方法
1. 记住光缆的强度系数，不可大力拖拽光缆，不可过度弯曲光缆。
2. 按照厂商的要求在安装过程中清洁连接器。
3. 使用视频放大镜检查连接器的洁净度和划伤情况。
4. 使用VFL检验光缆的方向。
5. 按照标准，使用OLTS和OTDR测试安装的光缆。
6. 当测试光缆链路时，使用清洁的跳线?并始终保持其清洁?。
7. 所有连接器都要安装防尘罩套?。
8. 使用视频放大镜检查跳线的端接面。
9. 在清洁光缆端口之前咨询设备厂商。
10. 出现故障时使用合适的工具可以减少故障诊断的时间并节省用户的费用。
光缆故障定位 篇6
引 言
光纤通信是现代信息传输的重要手段，光纤通信网是信息传输的基础网络，广泛应用于长距离干线网、本地网、支线通信网中。但是光缆线路有时会由于一些人为因素（如施工挖断、盗割等）或自然灾害（如滑坡、塌方、地基沉降、洪水等）造成光缆中断，光缆线路一旦中断，将影响其承载的各业务网系（如电话网、电视网、数据网等），影响通信网络建设效能的发挥；同时通信光缆还存在人为挖掘侦听的安全隐患。
1 系统工作原理
中传输时，由于光子与纤芯晶格间发生作用，因此不断向后传输瑞利散射光。当外界有振动发生时，背向瑞利散射光的相位随之发生变化，这些携带外界振动信息的信号光，反射回系统主机时，经光学系统处理，将微弱的相位变化转换为光强变化；经光电转换和信号处理后，进入计算机进行数据分析。系统根据分析的结果，判断入侵事件的发生，并确认入侵地点。图1为通信光缆险情定位与预警系统结构示意图。
主要有如下功能：
（1）光缆险情监测功能：从光纤通信传送网的通信光缆纤芯沿线提取出振动信息进行分析，识别出可能危及光缆的施工、故意破坏、人为侦听、自然灾害等震动类型，定位震动源。
（2）光缆险情告警功能：系统能滤除误报干扰信号，识别出挖掘机、铁锹、铁锤、切割设备等可能危及光缆的有效振动信号后将险情数据入库，同时在客户端通过可视化地图闪烁显示震动源地点和险情类别，并进行声音告警，以便提醒线路维护人员及时准确地采取有效预防措施，防止光缆线路出现阻断。
（3）光缆险情处置情况录入功能：系统提供险情处置情况录入功能。用户可根据权限录入险情实际情况和处置情况，由系统根据运行过程中的用户对纤芯沿线出现的震动波形、实际险情种类、需设置的告警级别等数据的关联，实现险情模式知识积累功能。
（4）光缆险情数据查询和统计功能：提供险情历史数据查询、统计、分析功能，可按时间段、险情类别等数据项条件对险情历史记录进行查询统计。用户可以根据自己的需求，把报警记录导出来以文件的形式保存，同时还支持打印的功能。
（5）光缆区段设置功能：由于光缆敷设地段不同，环境差异较大，故不同的环境对系统的灵敏度的要求不同。系统提供光缆区段设置功能。用户可以根据光缆途经的不同环境设置不同的区段，各区段设置与之对应的灵敏度等级等系统校正参数。
（6）电子地图功能：监控软件具有电子地图、振动波形等直观的人机界面功能，同时配有数据库可以使您随时查询历史报警事件和历史波形。可通过电子地图的不同图标直观地表示设备所处的不同的工作状态，一旦有报警发生，电子地图上会弹出报警点闪烁显示，及时提醒值勤维护人员警情发生的地点位置，同时多媒体音箱发出报警语音提示。
（7）联动功能接口：系统预留联动接口，根据具体需要，系统可与各种音响、声光报警装置实现联动，在监测、识别、定位破坏行为后，启动报警装置，显示险情位置。
4 系统的软件部分
监控软件使用C/S结构设计，即客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低系统的通讯开销。
系统的上层软件架构如图3所示，主要内容包括：
（1）系统登录模块：接收用户输入登录系统，登录模块还包括数据库配置功能，提供了友好的数据库配置界面，用户配置好数据库连接以后，输入正确的用户名和密码就可以进入系统；
（2）系统管理模块：该模块里面包含了用户管理、角色管理、权限管理和系统退出等功能模块，使具有该权限的人员，给其他人员分配不同的权限；
（3）系统设置模块：该模块包含了主机设置、通道设置和防区信息设置等功能模块，主机设置里面可以设置主机的通信IP等信息，通道设置和防区设置为系统运行参数；
（4）系统查询模块：该模块包含了振动波形查询、报警信息查询和系统日志查询等功能模块，主要对系统的历史记录进行回放和查看；
（5）状态监控模块：主要显示电子地图、实时振动曲线和实时报警信息，以及电子地图的报警定位等功能；
系统软件建立特征识别模型算法库，收集各种常见报警数据。通过使用先进的模式识别技术，系统能够智能分析事件特征，具有防误报功能，提高报警事件判断的准确性。
特征识别模型算法库包括时域分析、频谱分析和模式识别算法等。软件是系统的灵魂，故在软件设计上采用了目前最先进的分类识别算法，完成对扰动特征信息的动态提取、分析和比较，确定扰动的频率、幅度和类型等物理特征，实时给出分析结果或对非正常扰动给出预警信号。系统应用软件处理流程图如图4 所示。
6 结 论
参考文献：
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光缆故障定位 篇7
目前常用的光缆故障定位方法是先采用OTDR初步测算光缆故障距离, 然后再结合光缆线路GIS数据信息精确确定光缆线路故障的实际地理位置[1]。这种光缆故障地理位置定位方法对于较为明显的故障现象 (如施工、挂断、挖断等) 比较有效, 定位精度较高, 但对于在中原地区常发生的直埋光缆被盗墓工具洛阳铲挖伤、挖断, 架空光缆被刀割伤、枪打穿, 管道光缆被同行施工时挤伤等不易发现的故障, 则故障定位精度较差, 常常耽误大量的光缆抢修时间, 严重影响光通信系统的稳定性, 给运营商造成很大的经济损失。为此, 我们根据自身经验, 归纳出光缆故障地理位置与线路自身之间的规律, 通过建立光缆线路地物参考点数据表, 即采用光缆线路地物参考点数据表法, 缩小寻找光缆故障的区域, 以准确、迅速对光缆故障的地理位置进行定位。
1 影响光缆故障精确定位的因素
根据我们多年从事光缆抢修工作的经验, 影响光缆故障精确定位的因素有OTDR定位的局限性、光缆结构的特殊性、光缆敷设距离的多变性等[2,3]。
1.1 OTDR定位的局限性
采用OTDR对光缆故障地理位置定位时, 测得的数据是光缆内光纤的长度 (简称纤长) , 而纤长并不是故障的实际地理位置, 即便一些OTDR能测出光缆长度 (简称缆长) , 但因线路敷设原因, 同样与故障的实际地理位置有差异, 光缆抢修人员仅能判定光缆故障发生在光缆线路的某个区域范围内, 因此仅依靠OTDR定位具有一定的局限性。光缆故障的地理位置的准确定位, 还需要分析OTDR测得的光缆故障点的纤 (缆) 长与光缆线路地理位置之间的关系, 以缩小寻找光缆故障的区域, 以准确、迅速定位出光缆故障的地理位置。
1.2 光缆结构的特殊性
光缆结构的特殊性也会影响光缆故障地理位置的精确定位。光纤并不是水平放置在光纤束管内的, 而是自然弯曲松弛地置于光纤束管内, 有一定的光纤余长, 以保证光缆受到外部拉伸时, 缆内光纤不易受拉断裂, 并且光纤束管成缆时还有一定的绞入率。因此, 光缆长度L0与光缆内光纤长度L有如下关系:
式中k为光缆的绞入率。光缆生产厂家在产品出厂时, 每盘光缆上都标有以米为单位的光缆长度, 标明光缆的A、B两端, 产品说明书上注明光缆的绞入率。此外, 光缆施工结束后, 光缆接头盒内盘留的光纤也给光缆故障地理位置的定位精度带来误差。
1.3 光缆敷设距离的多变性
理想状态下, 光缆是平行地面敷设的, 无任何弯曲, 无预留, 每盘光缆的长度等于其敷设的地面距离。但实际上, 光缆敷设区域的地形高低不平, 坑坑洼洼;光缆敷设时必须有预留;光缆在敷设过程中一定会产生自然弯曲, 直接影响着光缆的地面敷设距离。因此, 光缆敷设距离的多变性会影响光缆故障地理位置的精确定位。如要实现光缆故障地理位置的准确定位, 必须考虑光缆线路上预留、地形起伏幅度以及光缆敷设过程中本身固有的自然弯曲对光缆敷设距离的影响。
2 光缆线路地物参考点数据表的建立
采用光缆线路地物参考点数据表法对光缆故障地理位置定位时, 需要在光缆线路上选取有限个地物参考点, 利用这些地物参考点与缆长之间的对应关系, 归纳出光缆线路上地物参考点与纤长之间的对应关系数据表, 作为光缆故障地理位置定位的依据。
2.1 光缆线路上地物参考点选取的必要性
光缆的敷设距离受敷设过程和光缆经过的地形影响, 光缆故障地理位置和线路上标识物、光纤 (缆) 长存在密不可分的关系。由于光缆故障必定位于线路上可以选择的某两个标识物之间, 而这两个标识物之间的地面距离又可以人为地选取在很短的距离范围内, 使得光纤余长和光缆绞入率引起的误差可以忽略不计, 以及光缆敷设过程产生的自然弯曲和地形起伏引起的光缆敷设距离变化也可以忽略, 因此按此思路, 我们在光缆线路上连续选取有限个地物标识物作为光缆地理位置参考点, 使得光缆地理位置参考点之间的地面距离几乎接近于光缆的缆长, 缆长几乎接近于纤长。此时, 当OTDR测得光缆故障点纤长数据时, 我们就可先判断光缆故障位于哪两个地理参考点之间, 再以这两个参考点为起点, 通过式 (1) 判断、定位查找光缆故障。通常光缆线路上选定的地物参考点密度越高, 光缆故障地理位置的定位精度就越高。
2.2 光缆线路上地物参考点的选取规则
地物参考点的选取规则是:能够准确反映光缆故障点与线路上地物之间的关系, 且地物参考点具备永久性, 便于采集地物参考点数据和建立光缆线路地物参考点与缆长对应关系数据表, 达到忽略误差因素的目的。在实际采集数据时, 直埋光缆应在线路敷设时采集, 架空光缆、管道光缆可在施工后采集。光缆施工完毕后, 光缆线路上的接头盒、标石、人井、线杆必须选为光缆线路上地物参考点, 然后再对整个光缆路由上的其它地物标识进行风险评估, 将易发生光缆故障的地点 (如护坡、路口、桥洞、线路转弯点等) 作为补充参考点, 以提高光缆故障地理位置的定位精度。
2.3 光缆线路地物参考点数据表的建立
首先根据上述规则选取线路地物参考点, 将光缆施工时每盘光缆敷设路由范围内所有地物参考点制成一张表, 然后扩展至整个光缆线路段, 最后完成光缆线路地物参考点数据表的建立, 如表1所示。表中数据每盘光缆按A、B端采集, 每相邻接头之间缆长为Lm, 可选取nm个参考点 (m∈N, n∈N) , xnm为光缆上标识的米数, x′nm为对应的纤长, 每个光缆接头盒内余留纤长为a, 线路段总纤长L的计算公式为:
若以后光缆线路因故障增加接头盒时, 可按此法重新采集相邻光缆接头盒之间光缆线路数据, 并加入线路上风险系数较高的地物参考点, 建立新的光缆线路地物参考点数据表, 同时标明光缆线路上预留光缆的位置。
2.4 光缆线路地物参考点数据表中误差的修正
由于光缆线路地物参考点数据表中线路段总纤长L的计算值和光缆的绞入率、光缆接头盒内余留纤长相关, 但绞入率仅是一个约数, 本身就含有误差, 并且光缆接头盒内盘留的纤长a也是一个范围值 (1.2~1.8m) , 因此必须对线路段总纤长的计算值进行修正。修正时, 可采用OTDR以远端监测的方式, 在光缆接头处对L进行第一次修正;之后, 假设光缆绞入率产生1m误差, 通过在光缆米数标识相距百米的最近地物参考点处人为弯曲光缆, 以OTDR能够测出数值为宜, 且测试完成后不破坏光缆结构, 对L进行第二次修正;最后利用历次光缆抢修数据对L进行第三次修正, 并增加地物参考点数据表单。经过第三次修正, 线路段总纤长L减少上述因素带来的误差, 将更接近实际情况。
3 故障定位步骤
采用光缆线路地物参考点数据表法光缆故障地理位置的定位步骤如下:a.通过OTDR测得光缆故障的纤长, 根据式 (2) 判断光缆故障位于线路上哪两个相邻光缆接头盒之间;结合光缆线路地物参考点数据表获得缆长Lm。b.计算光缆故障点至线路上最近接头盒的缆长N=Lm- (M-L-a/2) / (1+k) , 其中M为技术员测得的光缆故障的纤长;结合光缆线路地物参考点数据表确定光缆故障位于线路上哪两个地物参考点之间和相应的光缆米数。c.利用整个光缆线路的总纤长, 从相反方向计算一次, 反方向获得地物参考点位置, 同样查表获得相应缆米数。d.综合评估两次查表的结果, 所得的地物参考点应是一致, 光缆故障地理位置在光缆线路上标识某个米数附近, 误差一般不超过10m。e.根据相关地区可能出现的光缆故障现象进行寻找。从上述光缆故障地理位置的定位步骤中可知, 采用光缆线路地物参考点数据表法省略了打开距光缆故障点最近的一个接头盒, 使用OTDR对光缆故障进行的二次定位, 避免了传统的仅通过式 (1) 和式 (2) 粗略定位带来的效率低、误差大的不足。光缆线路地物参考点数据表法最大程度减少了光缆故障地理位置的定位误差, 提高光缆故障地理位置的定位精度和定位效率。
4 结束语
本文介绍的光缆线路地物参考点数据表法源于笔者对光缆抢修工作遇到的多起光缆故障定位困难事件的思考与总结, 该方法给光缆故障地理位置定位提供另一种思路。在实际运用中, 光缆线路地物参考点数据表法对于不易发现的故障现象 (诸如直埋光缆被盗墓工具洛阳铲挖伤、挖断, 架空光缆被刀割伤、枪打穿, 管道光缆被同行施工挤伤等) 的光缆故障地理位置的定位十分有效、便捷, 并且对于故障现象明显的光缆故障也只需确定其在某两个地物标识参考点之间, 即可快速准确定位。同时, 光缆线路地物参考点数据表法还可用于快速培训光缆抢修技术骨干, 以及迅速提高光缆抢修人员的业务水平。
参考文献
光缆故障定位 篇8
(一)GPSOne定位技术特点
1、定位方式多
采用GPS定位和CDMA三角运算定位的混合定位模式。在农村、郊区通过GPS定位;在室内、地下停车场、高楼林立等GPS定位困难的地区采用CDMA三角辅助定位,大大减少了传统GPS定位盲区多的现象。
2、定位灵敏度高
在有CDMA信号覆盖的地方均可定位。且GPSOne系统的基础设施辅助设备提供了比常规GPS定位高出20dB的灵敏度。
3、无需额外增加巡回终端
目前,部分CDMA手机终端集成了GPSOne功能,使用者只需携带这种手机即可进行线路巡回,无需像老式巡检系统必须携带识读器方可进行线路巡回。
(二)GPSOne技术原理
美国高通将GPS定位及CDMA三角运算定位功能嵌入到CDMA终端芯片之中将上述两种定位技术进行了有机的融合,形成了GPSOne混合定位技术。它通过GPS卫星和CDMA基站进行混合定位,在接收不到GPS信号时采用CDMA基站定位,很好的解决了GPS定位盲区较多的缺点。可以用这样的公式来进行描述:GPSOne=GPS定位+CDMA三角定位(基站定位)。
(三)GPSOne存在的问题
1、由于CDMA网络覆盖率不高,在没有覆盖网络信号的地区,定位终端由于失去了与定位之星服务器的联系,会导致其实时定位功能失效。
2、因为GPSONE手机在定位的时候要参考GPS信号和基站信号,在两个信号都非常良好的情况下:室外定位精度为5-50米,室内定位精度为50-500米。
但当GPSONE用户位于没有经过GPS校正的C网基站覆盖区域,同时这一区域又没有GPS信号时,GPSONE定位会出现相当大的误差,最远可以偏差1000公里以上。在巡检系统的设计阶段,要对这种偏差极大的位置信息进行有针对性的预处理,进行自动过滤。
二、基于GPSone定位技术光缆巡检管理系统的组成及功能设计
(一)系统组成
GPSOne光缆巡检系统由监控中心、数据传输信道(CDMA网络)、移动终端三部分组成,其结构如图所示。
1、监控中心
负责移动目标监控管理的监控中心需要配备web服务器、数据库服务器、地图引擎和L1协议通信服务器。
2. 数据传输通道
负责实现监控中心和“定位之星”平台的数据传输,包括监控中心向“定位之星”平台发送的指令数据和监控终端向“定位之星”发送的位置数据。
3. 移动终端
移动终端包括GPSOne的CDMA1X手机和专用手持终端两类。
(二)系统功能设计
根据《长途光缆线路“预防为主、主动维护”运行维护体系》的要求并结合GPSOne技术特点,基于GPSOne技术的巡检管理系统功能设计如下:
1、线路管理
线路管理位于基础数据管理中,包括对于线路信息进行新建、修改、查找、删除和浏览的功能。
2、信息点管理
信息点主要包括光缆线路标石、电杆、人孔、机房的位置标识,在系统中能够方便的对这些信息点进行修改、删除、添加操作。另外,对一级外力点也可以进行同样的操作。这些信息点均可以作为光缆线路巡回的考核点进行设置,可以针对这些信息点制作线路巡回计划。
3、维护单位、人员管理
在系统中可以方便的添加、修改、删除维护单位及维护人员,维护人员的信息应该直接与其持有的GPSOne终端进行对应。
4、巡检计划管理
系统能够按照干线光缆巡回的要求,单独或者批量制定各层面线路巡回计划。对于巡回计划的考核,该系统应该采用实时考核的方法,巡回到哪里考核到哪里。对于未按时完成巡回计划的单位或人员,系统能够自动发出告警提醒。巡回计划在执行的过程中,能够随时按照操作人员的要求进行更改。
5、三盯计划管理
对于一级外力三盯的计划,应该能够灵活的制定和取消。在计划执行过程中,该计划内容可以根据实际情况进行变更。三盯现场人员在执行三盯任务过程中,系统对其实时监控,一旦该人员脱离系统设定的三盯范围,将自动进行声音、光学、短信告警。通过这些方式,提醒管控人员及时进行管控,从而提高三盯现场管控效率及管控精度。
6、外力影响动态管理
取代办公网中现有外力影响动态管理模块,在巡检系统中建立能够实时更新的外力动态管理模块。能够根据终端持有人的实际位置,自动记录到外力现场巡查的人员信息,并将到现场人员的名单、到达时间自动记录在对应的外力影响动态跟踪表格中。
7、报表管理
能够根据干线光缆巡回管理的要求,定期生成巡回情况报表,供管理层及时掌握各层面巡回工作情况。
8、巡检终端管理
对系统内登记的所有终端资料进行管理,能够方便的修改、添加、删除终端信息,对终端的在线情况进行监控。一旦发现终端离线的情况能够立即在系统界面告警,并反映出终端所有者的有关资料。
(三)网络结构
该巡检系统采用省传输局、市州传输局、传输分局(维护中心)三级网络结构,系统结构采用C/S+B/S模式。如下图所示:
1、传输分局(维护中心)所需功能
这一级巡检系统应该具备的功能有:制定本单位巡检计划、上报本单位巡检计划、修改本单位巡检计划、本单位巡检数据收集、本单位巡检报表生成、三盯人员违规告警、光缆线路资料更新、信息点资料更新、考核点资料更新、外力点资料更新、本单位巡检终端数据资料更新、本单位终端离线告警。
2、市州传输局所需功能
这一级巡检系统应该具备的功能有:分局(维护中心)巡检计划审核、本单位各层面巡回计划制定、本单位巡检计划上报、本单位巡检计划修改、本单位巡检终端数据资料更新的功能、本单位辖区三盯人员违规告警、本单位终端离线告警。
3、省传输局所需功能
这一级巡检系统应该具备的功能有:各传输局巡检计划审核、各传输局巡检报表查看、离线终端告警。
(四)巡检终端技术要求
GPSOne巡检终端在具备位置定位功能的同时,应该具备CDMA手机所具备的一切通用功能。终端电源的续航能力应该强于同类型的GSM手机终端。在定位功能方面,能够根据时间段进行定位功能开闭设定,如上班时间为允许定位,下班、周末时间不对其进行定位。
三、结束语
基于GPSone定位技术实现光缆线路巡检管理系统终端具有终端易携带、易操作、定位信息上传简单等优点,较我局原有的巡检系统有了很大的改进。此方案的实施可为提高线路巡检工作的信息化水平,为实现“三个确保”工作提供更加坚实的保障。
摘要：利用CDMA网络终端所具备的GPSOne技术进行光缆线路巡检管理的条件日趋成熟,在线路维护规模日益扩大的情况下,利用GPSOne技术建立光缆线路巡检管理系统,将能够大大提高管理层对光缆线路巡回以及外力三盯的管理效率和管理精度,解放生产力提高维护效率。本文将讨论基于GPSone定位技术实现光缆线路巡检管理系统的技术细节。
光缆故障定位 篇9
在电力市场环境下, 电网大规模互联已经成为全世界电力系统发展的一个重要趋势[1], 网络规模日趋庞大, 结构日益复杂, 运行方式也越来越复杂。近年来, 国内外电网发生了一系列由连锁故障引发的大停电事故[2], 显露出了互联电网中广泛分布的脆弱性, 可能导致停电规模和经济损失大幅度增加。因此, 为了提高互联电网整体运行的可靠性和安全性, 越来越多的研究者将目光投向连锁故障及大停电的研究。
研究者提出了一系列的基于复杂科学理论的电力网连锁故障模型, 典型的模型包括OPA模型[3]、基于暂态稳定约束最优潮流 (OTS) 的大停电事故模型[4]、Motter-Lai模型[5]等。随着信息通信技术在电力系统中的大规模应用, 现代电力系统在很大程度上将发展成一类由信息网和物理电力网构成的相互依存的二元复合网络 (CPPG) [6], 电力网潮流交换和信息流交换日益频繁。当前随着对电力系统连锁故障的深入研究, 信息网对电力网连锁故障的影响研究吸引了众多的研究者。文献[7-8]以意大利电力网和通信网为例, 采用渗流理论分析了相互依存网络节点遭受随机故障和恶意攻击时连锁故障的传播过程, 并给出了严格的数学推导。文献[9]将智能电网划分为电力网、信息网以及两个网络因为控制或者供电产生依存关系的相互依存边, 研究了电力网和信息网的相互依存边遭受恶意攻击时连锁故障的传播过程。文献[10]分别建立电力信息系统SWN (stochastic well-formed net) 模型和电力网随机活动网络 (SAN) 模型, 然后综合分析两者在遭受DoS攻击时的相互影响。文献[11-12]以电力网的直流潮流模型为基础, 研究了不同的路由策略及网络内在相似性和输电线路开断状态信息传输失真时对连锁故障传播的影响。在已有的研究成果中, 假设条件简单, 失效规则为电力网节点失效则电力通信网节点失效, 反之亦然, 未考虑电力网的潮流转移动态特性[7,8,9], 或者未考虑由于电力通信网连接边故障导致调度中心无法及时、准确获取电力网的拓扑信息[10,11,12]。
在现有的电力骨干信息网中, 广泛使用光纤复合架空地线 (OPGW) 和全介质自承 (ADSS) 光缆, 至2007年, 国内OPGW光缆使用量约为225 350km, ADSS光缆的使用量约为148 100km[13], 表明通信光缆具有分布地域范围广的特点。在实际电力系统中, 通信节点因地域范围小更容易受到保护和控制, 相比之下通信光缆更容易遭受自然灾害和人为等因素的破坏。因此, 研究电力信息网连接边故障对电力网连锁故障传播影响具有重要的实际意义。同时复杂网络理论指出, 网络拓扑结构对网络的功能具有重要影响, 而研究信息网络拓扑结构对电力网连锁故障的影响的文献较少。
本文从信息网中边的角度出发, 基于直流潮流模型, 建立了信息网对电力网连锁故障影响模型, 并以IEEE 30节点系统为例, 采用复杂网络的相关基本理论, 研究了通信光缆遭受随机故障对电力网连锁故障的影响。通过对电力信息网网络拓扑的研究, 指出电力信息网网络拓扑的规划对电力网连锁故障具有重要影响。
1 信息网对电力网的影响分析
现代电力系统中, 电力网由大量发电机、架空输电线路、变压器、断路器和负荷等组成;信息网主要是指电力调度自动化网络及其构成的能量管理系统 (EMS) 、配电网管理系统 (DMS) 和广域测量系统 (WAMS) , 其中EMS和DMS依赖于由远程终端单元 (RTU) 构成的数据采集与监控 (SCADA) 系统, WAMS依赖于相量测量单元 (PMU) [14]。当前复杂网络理论在电力系统相关研究中得到了广泛的应用, 本文将电力网和信息网分别抽象为一个复杂网络, 将电力网的发电站、变电站或者负荷看成是节点, 电力线看成是边;将信息网中的SCADA系统、PMU和调度中心抽象为节点, 通信光缆看成是边。
文献[7]以2003年意大利大停电事故为例, 考虑到电力网中节点的安全可靠运行依靠信息网中的节点进行控制, 而信息网中的节点正常运行依靠电力网进行供电, 采用复杂网络理论中的渗流理论研究了相互依存网络中的连锁故障。由于目前在变电站等重要节点广泛使用不间断电源 (UPS) , 在连锁故障发生的短时间内, 即使信息网中的节点对应的电力节点停电, 也不会影响信息网的正常运行。因此在电力系统中, 并不是简单的电力节点失效, 对应的信息节点也会失效;同样的, 信息节点失效, 对应的电力节点也不一定马上失效。从历次大停电事故可以得知, 即使电力网大面积停电, 仍然存在可以正常工作的孤岛[4], 并不是按照复杂网络理论中的“最大聚类中的节点具有功能”的假设运行[7]。
因此通信光缆遭受破坏后, 在电力系统中可能出现信息孤岛, 但是对应的电力孤岛仍然有可能正常运行。在此情况下, 调度中心无法掌握全部电力节点的信息, 只能根据局部的信息进行调度。在电力网发生故障时, 信息孤岛的出现导致控制决策出错, 电力孤岛失去控制, 潮流自然平衡, 从而引发连锁故障。
2 考虑通信光缆故障的电力网连锁故障建模
潮流的大规模转移和保护装置的不正确动作是发生连锁故障的主要原因[3,4], 同时直流潮流算法具有计算速度快和没有收敛性问题等优点, 因此本文采用直流潮流模型对电力网连锁故障建模。在本文的研究中, 只考虑信息网的拓扑结构对电力网连锁故障的影响, 并未涉及信息传输性能的影响。对于电力网中的孤岛, 根据文献[4]的方法进行处理, 即若发电容量大于负荷, 则发电机组按照比例减小各自的出力;若发电容量小于负荷, 则根据负荷和发电容量差值来近似被切除的负荷;最后根据修改的发电和负荷计算直流潮流。
2.1 基于直流潮流的优化模型
当电力系统出现线路、变压器过载或者发电机出力超过容量极限时, 系统需要根据网络结构和参数调整发电机输出, 甚至切除部分负荷, 以最经济的方式保证电力系统的安全运行。该过程可以描述如下[3], 其中目标函数 (式 (1) ) 是使得系统运行成本与损失成本最小, 式 (2) 为直流潮流方程, 式 (3) 为潮流平衡方程, 式 (4) 表示负荷的变化范围, 式 (5) 表示发电机出力约束, 式 (6) 表示输电线路容量变化范围。
式中:n为电力网节点数;G为发电机节点集合;D为负荷节点集合;L为电力网支路集合;待求变量p为节点注入功率向量, 记p=[p1, p2, …, pk, …, pn]T, 元素pk表示节点k的注入功率, 包括发电机的输出功率和节点负荷两部分;ci为第i台发电机的单位发电费用;Wj为节点j切除单位负荷带来的经济损失, 一般取100;Pdj为节点的额定负荷;F为支路潮流向量, 记F=[F1, F2, …, Fl, …, Fm]T, 元素Fl为第l条支路的潮流;A为节点—支路关联导纳矩阵;pj为节点j的实际负荷;pi为发电机i的实际输出功率;Pgimax和Pgimin分别为发电机i输出功率的上下限;Flmax为第l条支路的功率传输容量。
2.2 仿真流程
根据前文分析, 建立的模型仿真流程具体如下。
步骤1:根据基于直流潮流的优化模型初始化电力网, 电力网和信息网均工作正常, 无线路断开。
步骤2:记ω表示信息网中故障边占总边数的比例, 用于表征边故障规模。依比例ω断开信息网中的通信光缆, 模拟通信光缆在长期运行过程中, 由于雷击、大风、强电磁干扰以及人为破坏导致的通信中断。
步骤3:电力网中以概率τ断开一条电力线, 模拟由于天气等原因导致的电力网线路断开。
步骤4:确定信息网拓扑结构, 若信息网中产生孤点, 则调度中心无法获取该信息节点对应的电力网节点信息, 并假设调度中心掌握的电力网拓扑结构为Nm, 实际的电力网拓扑结构为Nr。
步骤5:记α表示线路重载阈值, 根据电力网拓扑结构Nr计算实际直流潮流, 根据Fl/Flmax≥α, 判断是否有电力线上的潮流越限。若有越限, 则调度中心依据电力网拓扑结构Nm进行直流最优潮流计算, 确定各个节点的注入功率, 转入步骤6;若没有电力线越限, 则转入步骤7。
步骤6:记β表示过载线路切除概率, 根据网络拓扑结构Nr和调度确定的各个节点的注入功率计算电力网中的实际直流潮流, 判断是否有电力线上的潮流越限。如果没有越限, 则转入步骤7;若有越限, 则越限的电力线以概率β断开, 如果有线路断开, 则转入步骤5, 否则转入步骤7。
步骤7:记Ph表示保护装置的隐故障概率, 根据隐故障定义, 按照概率Ph选择一条电力线路断开, 转入步骤5, 否则转入步骤8。
步骤8:若没有线路故障, 则单次连锁故障仿真结束, 统计最终损失负荷。
3 仿真分析
仿真实验中, 相关参数根据文献[4]进行选择, 其中, 线路因为天气等原因随机开断的概率τ=0.001, α=0.7, β=0.3, Ph=0.01。一般认为电力系统中的信息网为无标度网络[15], 按照文献[16]生成无标度网络的方法构建信息网, 模拟实际的信息网。假设有3个初始节点, 其中1个为调度中心, 另外2个为一般的信息节点, 分别与电力节点一一对应。每次增加一个新的信息节点, 与已经存在的信息节点连接, 连接概率满足, 其中, ki表示节点i的度, 表示网络所有节点的度之和, 直至增加的信息网节点总数与电力网的节点总数一致, 并且信息节点与电力节点一一随机对应。电力网采用IEEE 30节点系统。
3.1 通信光缆随机故障对连锁故障的影响
按照上述方法生成节点总数为30的无标度网络, 网络节点的重要程度可以用度数来衡量, 该网络的平均度为3.8, 度最大值为15。将调度中心设置在度数为4和度数为15的信息节点上, 随机移除信息网中一定比例ω的边, 模拟信息网中边的故障规模。为保证结果可靠性, 进行2 000次连锁故障仿真, 得到电力网平均损失负荷与ω的分布曲线如图1所示。
由图1可知, 随着对信息网线路故障规模的增大, 电力网的平均损失负荷增大, 表明信息网线路故障对电力系统连锁故障的传播起到推波助澜的作用。但当信息网线路故障规模增加至一定阈值ωt=0.25后, 电力网的平均损失负荷开始逐步减小, 表明信息网通信光缆故障对电力系统连锁故障传播的推动作用减小, 直至电力网的平均损失负荷稳定下来。总的来说, 信息网故障对电力网连锁故障起到推波助澜的作用, 这与文献[7, 12]关于信息网对电力网影响的结论一致, 但更进一步的是, 影响强度经历了由强到弱直至稳定的变化。
与实际电力系统相对应, ω=0表明信息网正常工作, 没有出现信息孤岛, 调度中心可以掌握全部电力网的信息, 当电力网出现线路过载等故障时, 仍可以正常调度。当ω<ωt时, 随着信息网线路故障规模的增大, 信息网中出现信息孤岛, 当电力网出现过载等故障时, 调度中心只能根据掌握的电力网局部信息进行调度, 错误的控制策略将导致潮流在实际电力网络中不正常转移, 引发更大规模的连锁故障。当ω>ωt时, 电力网中信息孤岛的数量增加, 调度中心掌握的电力网信息减小, 对电力网的控制能力逐步减弱, 潮流逐步转向自然分配, 受调度中心的影响较小, 平均损失负荷逐渐稳定, 直至完全不受调度中心的控制, 潮流完全服从自然分配, 平均负荷损失完全稳定。调度中心度数较高时, 对电力网的控制能力更强, 电力网出现信息孤岛后, 出现错误控制的概率更高。
如图1所示, 在无标度网络中, 调度中心设置在度数较高的信息节点上比设置在度数较低的信息节点上会导致更大规模的平均负荷损失。产生这样的原因是, 无标度网络中节点的度分布极不均匀, 度数较低的信息节点众多, 调度中心所在信息节点度数较高时, 信息网发生边故障后, 调度中心成为信息孤岛的概率更低, 表明调度中心对电力网的调度作用更加明显, 度数较低的信息节点更有可能成为信息孤岛, 出现错误调度的概率更高, 因而更容易导致大规模的连锁故障。
从图1可以发现, 信息网正常工作和信息网完全崩溃时的平均负荷损失几乎相等, 但从图2所示的损失负荷与其累积概率曲线可以看出, 两者表现出了不同的特性。图2比较了信息网正常工作、边故障规模ω=0.25和信息网完全崩溃3种情况下, 损失负荷与其累积概率的关系。信息网正常工作与信息网完全崩溃时相比, 小规模停电事故频率降低, 但大规模停电事故的频率增加, 而当信息网边遭受故障后, 停电频率和停电规模均有所增加。
3.2 信息网拓扑结构对连锁故障的影响
复杂网络理论指出, 网络拓扑结构对网络的功能具有重要影响。本文根据复杂网络研究中常见的均匀分布、泊松分布和幂率分布3种度分布, 比较了信息网分别为规则网络、小世界网络和无标度网络时对连锁故障的影响, 电力网采用IEEE 30节点系统, 其中, 规则网络采用最近邻耦合网络 (临近耦合网络的点数K=4, 8, 12) 和全局耦合网络。
小世界网络按照Newman和Watts提出的NW小世界模型[17]生成, 即从一个含有N个点的最近邻耦合网络开始, 以概率p在随机选取的一对节点之间加上一条边, 其中, N与电力网的节点数相等, 初始的最近邻耦合网络每个节点与它左右各K/2个节点相连, 并且K为偶数, 任意不同的节点之间至多只能有一条边, 每一个节点都不能与自身相连, 本文中K=4, 重连概率p=0.1。调度中心安置在最接近网络平均度数的信息节点上。
由图3可知, 除全局耦合网络外, 不同信息网拓扑结构下, 平均损失负荷随故障规模的变化趋势基本相同, 但是信息网的拓扑结构为无标度网络时, 电力网的负荷损失比小世界网络和规则网络的负荷损失严重。从度分布来看, 无标度网络度分布满足幂率分布, 即绝大多数节点的度相对较低, 少数节点的度很大, 度分布没有明显的特征长度, 而小世界网络和规则网络的度分布可以用平均度来表征, 并且小世界网络节点的度分布集中在平均度附近, 规则网络的节点度相等。由于无标度网络中度相对较低的节点数量众多, 在遭受边故障时, 更容易产生孤立的节点, 即在电力系统中更容易出现信息孤岛, 电力网中孤岛更多, 因此, 无标度网络结构的信息网边故障时平均损失负荷更大。因此, 与小世界网络和规则网络的度分布相比, 无标度网络的度分布更宽, 对电力网连锁故障影响更大, 而文献[7]指出较宽的度分布增加了相互依存网络的脆弱性, 本文与文献[7]的结论一致。
同时, 规则网络中, 随着节点度数的增加, 边故障规模对电力网平均损失负荷影响逐渐减小, 当为全局耦合网络时, 边故障规模对电力网平均损失负荷影响最小。这种现象产生的原因是规则网络中所有节点的度增加, 使得由于信息网边故障导致的信息孤岛的概率降低。与无标度网络调度中心对电力网连锁故障的影响相反, 由于规则网络的度分布更窄, 调度中心设置在度数较高的信息节点上比设置在度数较低的信息节点上可以减少平均负荷损失。表明规则网络中, 增加信息节点的度, 可以有效降低由于信息网线路故障导致的电力网连锁故障。
4 结语
本文基于直流潮流模型研究了信息网遭受边故障对电力网连锁故障的影响。仿真结果表明, 信息网的引入导致电力系统脆弱点增多, 大停电的风险大大增加, 随着边故障规模的增大, 信息网对电力网连锁故障的影响强度由强变弱。而且, 信息网网络拓扑结构对电力网连锁故障有显著影响, 信息网更宽的度分布增加了电力网的脆弱性, 此时调度中心设置在度数较高的节点上会导致更大规模的平均负荷损失。
本文研究结论对通信线路规划和改造具有一定的指导意义, 由于通过增加信息节点的度会导致建设成本的增加, 因此下一步将研究增强信息网作用下的电力系统鲁棒性方法。
摘要：连锁故障研究在应对突发的大面积停电方面具有重要意义, 而传统连锁故障研究很少考虑信息网通信光缆对电力网连锁故障的影响。从信息网边的角度出发, 在直流潮流模型下, 通过建立信息网对电力网连锁故障影响模型, 并以IEEE 30节点系统为例, 研究了通信光缆遭受随机故障和不同信息网拓扑结构对电力网连锁故障的影响。仿真结果表明, 由于信息网的引入, 电力系统脆弱点增多, 导致大停电的风险增加, 随着信息网中通信光缆故障规模的增大, 信息网对电力网连锁故障的影响强度由强变弱, 直至稳定。同时, 信息网网络拓扑结构对电力网连锁故障影响显著, 信息网更宽的度分布增加了电力网的脆弱性, 在规则网络中, 信息节点的度越大, 通信光缆故障对电力网连锁故障的影响越小。
长途干线光缆网接续与故障分析 篇10
一、关于光缆网路中的接续
1. 光纤接续。
光纤一般是由高纯度二氧化硅通过延长拉伸而制成的,在直径上要相对较小,以单模光纤为例,其直径基本在10微米以内,即使加上外部包裹层的直径也基本维持在120微米左右,正是由于其直径过小,因而在接续方面有着相当大的难度。通常来讲在接续时一般会将原先两条光纤的外部保护层去除,对其端部进行直角切割从而得到与光纤的轴保持互相垂直的净断面,之后则是将两根光纤贴合并将其进行加热,使结合部位软化当其冷却完毕之后便完成了光纤的接续作业。在加热时多会采用高精度的自动熔接机,这种机器的热源来自于高温集中的放电加热,其温度可达2000℃。
2. 接续耗损。
在进行光纤接续时一般会产生不同程度的耗损,而影响其耗损的原因有很多。如果对其进行详细分类的话,大致可以分为两种,一种是由于连接不良而引起的损耗,包括轴心的错位、光纤芯存在偏差、熔接有空隙以及整体断面的倾斜等,这一类的倾斜一旦出现则必须要进行重新的熔接处理。另一种则是因为光纤本身存在不一致性,因而在接线时往往会由于彼此之间的差异性因而产生一定的损耗,而这种则不是单单的通过重新熔接所能解决的,这需要在采购过之前便做好对于光纤型号的确认,使其保持一致,在布放时需要按照正确的盘号进行铺设,并且对于起始两端要做好相应的标记处理。
3. 接续流程。
首先是准备工作,在室外接续时要尽量在有遮挡的地方进行,例如车辆内部或者是搭建帐篷以作遮挡,这主要是为了防止外界其他因素的干扰,例如雨水、风沙以及其他的一些对于光纤熔接有影响的有害空气等,并且在环境方面的温度应当尽量保持在0℃以上,连接的两根光纤其剩余量也应当要大于5米。
在准备工作完成之后便是开始光纤的熔接处理。在剥除光缆的内外保护层时,要确保接头盒当中剩余的光纤在1米左右,之后则是将光缆进行固定并依照色谱进行排序。在对熔接机进行预热时要做好提前的灰尘检查,并将其进行位置调整。在熔接时可以用专门的切割刀进行切割,并将其压好,之后便可进行加热熔接,使其交汇的两端融化,之后则是对准轴心并沿着轴心往其上部推入,从而完成整个的熔接作业[1]。
二、关于长途干线光缆网中常见的故障分析
长途干线的光缆铺设往往会因其所处的环境不同而导致其故障原因各自相异,但大都包含在三点之内,即人为的破坏、自然的影响以及其他工程的影响。在这些因素之中,对光缆造成主要影响的便是来自其他工程施工给光缆带来的破坏,这主要是由于国内经济发展使得各种建筑工程在规模以及数量上有所增多,而这些工程在进行其各自的施工时并不会顾虑到当地光缆的情况,因而往往会对这些光缆的干线产生破坏,使得其产生通信故障,如果这些故障未能在在短时间内进行检修维护便会阻断整个光缆网路的通信,即全阻故障[2]。
长途干线的光缆故障除开上述来自于其线路外部的因素之外,还有一些因内部因素影响而导致的非全阻故障,而这类故障则多见诸于接头盒的内部,也即是由于光缆的衰减性而引起的。导致光纤网络出现衰减性的因素也有很多,不过大致都分为两类,一类是自然原因,一类则是人为原因。自然原因主要是由于外界的温差过大,以至于光纤在温差的影响下产生了收缩,当光纤在收缩后其往往不能再恢复原样,因而使得光纤的信号传输受到影响,甚至于出现光纤断开的情况。而人为原因的话则主要是在施工时所留下的一些弊端和操作失误而引起的,比较常见的有在接头盒位置因操作不慎而导致有水或者是灰尘等其他杂质混入,影响了光线的正常通信,或者是在安装光缆的时候由于用力过大使得光纤发生了物理性的损伤,还有就是在熔接时未能严格依照流程标准进行,以至于光纤在熔接处断开,使得光纤网路的通信受到了极大地影响。
三、总结
在长途干线光缆网的接续施工中,要保证接续工作严格依照各项流程的标准进行,要尽量避免因接续而导致后期的通信故障,同时也要做好对于全阻故障的快速精准定位与及时抢修,降低因网络故障而产生的负面影响。
参考文献
[1]张晓莹·广电网络长途光缆干线维护与故障探讨[J]·信息通信,2014,(6):286.
光缆故障定位 篇11
电力通信系统是电网安全稳定运行的三大支柱之一, 其承载的信息如电网调度、电力通信、线路保护、安全自动控制等都直接关系到电网的安全。全力保障电力通信网的安全稳定运行是确保电力通信准确、可靠、及时、实时的必要条件, 因此, 较高的准确性、实时性、可靠性和耐“冲击”能力就成为电力通信网络所必须具备的特性。复用型光纤复合架空地线 (OPGW) 光缆是一种集架空地线和通信线功能于一体的电力特种光缆, 它既是输电线路防雷保护的避雷线, 又是传输信息的电力通信线;它不需要单独立杆塔、不占线路走廊, 节约了投资, 提高了线路走廊的利用效率, 具有可靠性和安全度高、使用寿命长等诸多优点, 故在电力系统中得到了越来越广泛的应用。
1 OPGW光缆常见故障分析
OPGW光缆的运行条件是比较恶劣的, 其随输电线路同时架设, 长度从几千米到上千千米不等, 沿途地形地貌、气象条件、环境因素会较复杂。外界因素所引起的长时间光缆振动、覆冰、舞动等现象都会致使光缆产生疲劳, 影响到光纤的传输性能甚至导致故障;此外, 雷击引起光缆断股、短路电流引起光缆温升等对OPGW光缆的安全稳定运行都有严重威胁。
1.1 覆冰导致OPGW光缆故障
线路覆冰在电力系统中一直以来都是一个难以解决的问题, 我国各类输电线路冰害事故已发生过上千次, 与输电线路同塔架设的OPGW光缆也必然面临同样的问题。相比较而言, OPGW光缆比输电导线更脆弱, 而光信号在光纤中的传输要求也比电能在输电导线中的传输更加严格;一旦光缆断缆, 修复就非常困难, 一般做法都是整段换掉;OPGW光缆长时间受力会造成内部光纤断股, 影响光信号的传输质量, 但光缆外表又是完好的, 这就非常具有隐蔽性。所以, 覆冰问题对OPGW光缆影响巨大, 极易造成故障。以2008年雪灾为例, 在这次大范围灾害性冰雪天气中, 全国许多地区电网的OPGW光缆受到严重损伤, 给受灾地区的电力供应带来严重影响。而长时间、高强度的冰雪天气也大大阻碍了OPGW光缆的抢修工作。据事后不完全的资料统计, 共有近40个地市的500多个县, 近30 000用户的用电受到影响;多个省电力公司的电力通信网OPGW光缆遭到不同程度的破坏, 如浙江500 kV故障OPGW光缆总长约180 km, 江西110 kV及以下约有400 km OPGW光缆发生故障, 国网跨区500 kV故障OPGW光缆约有150 km。
1.2 雷击导致OPGW光缆故障
雷击造成OPGW光缆断股是OPGW光缆故障的主要原因之一, 特别是在某些多雷地区, 雷击造成OPGW光缆断股故障时有发生。当OPGW光缆遭受雷击时, 能量较大的雷电会使光缆外层单丝熔化损伤, 由于外力如风造成的光缆振动及高压输电线路所具有电流效应, 最终将导致受损的光缆光纤断股。从目前OPGW光缆断股统计情况来看, 大部分断股都是由雷击引起的。在OPGW光缆断股后, 即使不影响其光通信、光保护性能, 也会使其机械强度和电气性能大幅降低, 若不及时发现予以修复或更换, 继续长时间运行必将对输电线路安全产生危害, 同时对电力系统通信、保护的可靠性造成威胁[1]。
1.3 外力破坏导致OPGW光缆故障
一些不可预知的外力, 如偷盗、运输车辆碰刮、强台风、猎枪、石场炸石等因素也会造成OPGW光缆断股, 并最终形成故障。
2 OPGW光缆的运行维护
2.1 运行管理模式
OPGW光缆是与高压输电线路同塔架设的, 它不仅传输通信信号, 还同时传输控制信号和继保信号。因此, OPGW光缆的运行管理涉及输电线路、电力通信、电力自动化、电力调度及继电保护5个不同的专业。对于输电线路专业来说, 必须保证OPGW光缆的电气、机械特性符合要求。在这方面, 输电线路部门已有非常成熟和完善的管理模式, OPGW光缆的线路运行管理可以完全套用。而电力通信、电力自动化、电力调度及继电保护4个专业主要是使用OPGW光缆作为其传输介质, 它们必须要在光缆两侧保证信号的正常传输运行, 故需对OPGW光缆内光纤传输衰减、终端活接头衰减、光纤接头衰减和OPGW光缆色散等指标进行监控。由于电力通信部门的运行管理模式同样很成熟和完善, 因此上述4个光通信指标可以由电力通信部门进行监控的实际操作[2]。综上所述, OPGW光缆的运行管理模式应该是输电线路专业与电力通信专业管理模式相结合, 由这2个部门共同来负责OPGW光缆的运行维护。
2.2 运行与维护的分界点
在OPGW光缆所组成的通信网络中, 都是在变电站构架处通过构架终端接线盒将OPGW光缆连接至非金属引入光缆, 从而进入通信机房的。因此, 将运行管理与维护的分界点设置在OPGW光缆构架终端接线盒是比较合适的。一般来说, 分界点向站端侧的引入光缆、尾纤 (活动连接器) 、通信机房终端接头盒、线路中所有的室外光缆接头盒、光配线架 (含适配器) 及整个光缆中的光纤通道, 均由电力通信部门或继电保护部门负责运行管理和维护;分界点向输电线路方向的OPGW光缆由输电线路部门负责日常运行管理与维护[2]。
2.3 OPGW光缆日常运行维护的内容
光缆线路巡查工作和系统光纤测试是OPGW光缆日常运行维护的最主要内容。 (1) OPGW光缆线路巡查。定期巡视检查是OPGW光缆运行维护的常用方法, 一般来说每月至少要巡线一次, 在气候反常或有特殊情况时应适当增加巡线次数。输电线路部门可将OPGW光缆的定期巡视与输电线路巡查同时进行。在巡查过程中要注意查看OPGW光缆有无吊挂现象、表面有无异物、光缆与其他电力设施的间距有无变化、光缆弧垂有无变化, 检查防振锤、防振鞭、防舞鞭等是否有滑移、脱落现象[3]。 (2) OPGW光缆定期系统光纤测试。在光缆竣工后一年时间内, 应对备用纤进行4次OTDR测试 (平均每3个月1次) ;在此之后, 应每年进行2次OTDR测试 (平均每6个月1次) , 以掌握光缆光衰减情况。此项工作应由电力通信部门执行, 将测试结果与竣工时的数据进行对比, 如发现中继段总衰减大于5 dB或每千米衰减大于0.1 dB, 则说明光缆出现异常, 应及时解决问题。要特别注意对中继段光纤通道的正反向OTDR信号进行曲线检查。 (3) 特殊区域的运行维护。在大跨越、多雷区、污秽区、舞动区、大风区、覆冰区、易受外力破坏区、滑坡沉陷区等可能对OPGW光缆的电气、机械和传输特性有影响的特殊区域, 应设立专责班组来加强OPGW光缆的运行维护, 以保证其安全可靠运行。
2.4 制定OPGW光缆及时检修与紧急抢修方案
(1) 及时检修。在日常运行维护过程中, 一旦发现如接头盒松动、防震锤 (鞭) 脱落、余缆松弛等问题, 就要及时进行检修。 (2) 紧急抢修。由于光缆线路原因造成的通信业务受阻断故障称为光缆线路故障。一旦出现故障, 首先要判断故障点是在站外还是站内, 在有条件的情况下应马上实现系统自动切换或倒换。在SDH未建立网管系统或有迂回线路但尚未建成自愈环网的情况下, 则需调度线路或人工倒换。当没有迂回线路可供调度又确定为光缆线路故障的情况下, 就需要紧急抢修。目前OPGW紧急抢修临代方案主要有以下2种:1) 断股处理。当发现OPGW光缆断股时, 为避免进一步扩大故障, 可采用专用修补、护线条予以抢修。在故障威胁解除后, 再根据实际情况来判断断股经修补的OPGW光缆要不要进行更换[3]。2) 停电抢修。在具备停电条件的情况下, 建议安排停电时间来更换故障光缆。
3 结语
OPGW光缆是光缆与地线的结合, 通过与输电线路同塔架设, 可以大大节约线路走廊资源和建设费用, 故其在电力系统通信通道建设中发挥了越来越重要的作用。与此同时, 由于OPGW光缆一缆多用的特殊性, 也给其运行管理和维护带来了跨专业的技术障碍。因此, 在OPGW光缆的运行维护过程中一定要加强系统光纤测试和光缆线路巡查工作, 通过制定合理及时的检修方案和紧急抢修临代方案来解决、排除所发现的OPGW光缆故障。
摘要：介绍了OPGW光缆常见的故障类型和故障原因, 并从运行管理模式、运行与维护的分界点、日常运行维护的内容、检修抢修方案等多个方面对OPGW光缆的运行维护进行了研究。
关键词：OPGW光缆,故障,运行维护
参考文献
[1]陈飞鹏.OPGW断股原因分析及修复探讨[J].广东输电与变电技术, 2008 (6)
[2]谢书鸿, 吴斌.电力特种光缆的运行管理和维护[J].电力系统通信, 2007 (4)