電力通信中通信光纜故障定位

時間：2025-08-26 01:03:00 電大畢業論文

電力通信中通信光纜故障定位

　　電力通信中通信光纜故障定位研究對通信傳輸系統、計算機及控制系統、現場視頻系統、單兵移動監控系統、應急通信現場無線指揮調度系統等系統構建和設計進行了分析探討。

　　電力通信中通信光纜故障定位【1】

　　摘要：應急通信指揮車以衛星通信系統、微波通信系統及光纜等常規通信系統組成通信平臺。

　　本研究對通信傳輸系統、計算機及控制系統、現場視頻系統、單兵移動監控系統、應急通信現場無線指揮調度系統等系統構建和設計進行了分析探討。

　　關鍵詞：應急通信;指揮車;通信系統

　　1 引言

　　應急通信指揮車系統，可以在較短的時間內將應急通信設備投入突發事件的發生地點，進而將突發事件現場情況以語音、圖像等方式匯報至指揮中心，有效提高政府應急部門對突發事件的能力。

　　作為國家應急平臺體系中重要的支撐子系統――應急通信保障指揮系統，其核心是二個平臺：應急通信平臺和指揮調度平臺。

　　二者猶如人的骨骼系統和神經系統，支撐起國家應急通信保障系統。

　　近年來，應急通信指揮車不僅是一個現場的指揮中心，還是一個計算機網絡中心、通信中心、監控中心、信息發布中心、各類信息的綜合應用點及無線專網信號臨時增補覆蓋范圍等。

　　2 應急通信指揮車的通信系統

　　應急通信指揮車以衛星通信系統、微波通信系統及光纜等常規通信系統組成通信平臺，通過衛星鏈路、微波通信及光纖接入等三種方式直接接入Internet和專網，加上多媒體應用系統，組成一個多種手段、反應及時、決策快捷的“數字化移動指揮中心”。

　　2.1 通信傳輸系統

　　⑴衛星通信傳輸系統：車載應急衛星通信站可以通過衛星鏈路與地面站進行音、視頻通信;具備與地面站數據傳輸功能，可以通過衛星鏈路從地面站接入Internet和專網。

　　⑵微波通信傳輸系統：通過微波通信傳輸系統，就近接入電信運營企業基站傳輸，通過光纜專線將現場信號傳送至市應急指揮中心。

　　⑶光纖接入系統：通過緊急布防應急光纜，鋪設應急通信指揮車到附近的電信運營企業光纜接入點，通過光纜專線將現場信號傳送至市應急指揮中心。

　　車內所有設備可以安裝在定制機柜中，可以通過無線傳輸設備將單兵背負的攝像機拍攝的視頻，通過專用通信線路(含衛星、微波、光纜等方式)傳輸至市應急指揮中心。

　　主要傳輸內容有：圖像傳輸：應急衛星通信車與市應急指揮中心進行對等的圖像傳輸時，音、視頻信號經過圖像編解碼器壓縮，傳輸到路由器，形成統一的數據流，通過衛星等多種方式傳輸到市應急指揮中心。

　　其傳輸速率可以根據實際需要進行組合(2～4 Mbit/s);數據傳輸：應急衛星通信車具有2路數據接口與市應急指揮中心連接進行雙向傳輸。

　　復用器的以太網接口是與外部以太網接口連接并交換數據，執行橋接算法，通過HDLC口與收發數據緩存交換數據，通過復用處理模塊等處理后進行傳輸。

　　兩個復用器的以太網相當于網橋，把應急通信車的局域網連接到應急專網;語音傳輸：在應急衛星通信車的復用器FXS端口直接接3部電話，而在應急指揮中心復用器FXO接口通過3路用戶線連接到指揮中心程控交換機中，實現與應急指揮中心電話專網或市話公網的交互。

　　3部通信電話中的一部做為傳真機使用，另外兩部可以任意撥打公網電話。

　　指揮中心電話中的任一部電話可以撥打車上的電話，實現互通。

　　2.2 計算機及控制系統

　　通過2套專業車載工控機、車載專用工業級服務器與24 端口網絡交換機(具備POE功能)，采用TCP/IP方式接入指揮指揮中心網絡，實現現場計算機組網及資源共享，并可與指揮中心交換信息。

　　采用宏控可編程中央控制系統，用無線LCD觸摸屏及專門的操作軟件可實現對全車設備的集中控制，并擁有設備狀態顯示及一鍵復位功能，減少車載設備控制部分。

　　此外，還需設置有線控制，可確保所有設備正常操作使用。

　　2.3 現場視頻系統

　　通過高解晰、低照度攝像機20倍自動變焦鏡頭及全天候防護罩(溫控感應帶雨刷器)，配備最新型氣動升降系統及特制的攝像云臺，可實現全天候、全方位的現場監控功能。

　　升降桿可以方便快捷地將頂部的燈、攝像機云臺等設備舉升至所需要的高度(大于6m，抗風能力160km/h)可以停留在任意高度。

　　在不使用升降桿時，電動頂艙門關閉，整個升降桿和設備處于密封狀態，保護升降桿頂的設備。

　　配備車內攝像系統1套，同時配備2路有線DV攝像。

　　連接車內視頻接收設備的線纜(對)采用防水標準BNC，長度為100m。

　　線纜采用電動線纜盤收放。

　　車輛通過配備車載型嵌入式數字硬盤錄像機可對現場進行錄像，1TB的硬盤可連續錄制30天的錄像資料，并可按需回放顯示。

　　該設備還可通過USB接口及數據端口與車載電腦或其他設備相連接，便于錄像資料的導入和導出。

　　利用8×8音、視頻矩陣及畫面管理設備(包括畫面切換和分割功能)，實現圖像的多種形式編輯，便于選擇性地傳回指揮中心。

　　車載工控機的光盤刻錄功能可記錄下事發現場的情況。

　　2.4 單兵移動監控系統

　　專用單兵移動監控系統就是基于COFDM通信方式為基礎，再結合先進的圖像壓縮、數字糾錯和加解密、數控等先進的現代通信技術組成的無線多媒體傳輸系統。

　　該系統由兩部分組成：單兵發射單元和單兵接收系統。

　　單兵便攜發射機集成圖像壓縮編碼、OFDM調制、功率放大等單元模塊，實現將AV 標準視頻流信號調制到無線信號并發送出去的功能;而單兵接收機則反向將接收的無線信號還原為清晰的視頻信號，以供直接輸出和監視器顯示。

　　2.5 無線集群專網信號臨時增補覆蓋

　　集群設備按一個機柜2路載波考慮，以便滿足容量的需求。

　　另外還需配備分合路器和雙工器以滿足天饋系統的需求。

　　車載移動基站主要由以下幾部分組成：⑴車載移動基站：要求體積小、重量輕、功耗低，可方便地安裝在通信指揮車內使用，通過車載衛星鏈路設施提供的E1傳輸通道，與TETRA系統交換中心連接。

　　這樣，不僅可以提供現場緊急部署TETRA數字集群系統無線覆蓋，而且還能提供緊急現場與整個TETRA網絡的跨站無線調度通信服務。

　　⑵車載移動基站鏈路設備：主要包括車載衛星天線、衛星天線驅動伺服機構、衛星通道E1接口接入設備等。

　　⑶車載移動基站電源設備：主要包括UPS后備電源、柴油發電機及配電穩壓設備等。

　　⑷傳輸鏈路：由于TETRA車載移動基站的機動靈活性和位置不確定性，一般很難采用固定無線或光纜有線方式作為傳輸鏈路，考慮到其使用頻度較少(通常是遇有重大活動或執行重要任務時才會使用)，因此采用租用衛星鏈路方式實現基站聯網的鏈路傳輸，同時保留微波及光纜有線方式作為傳輸備份。

　　2.6 應急通信現場無線指揮調度系統

　　發生突發事件時，為了讓事件現場各種無線通信手段可以靈活組網，可以使用美國RAYTHEON公司的應急無線高度指揮系統。

　　該系統可以互連12個電臺或電話，并將其最多可分成7個組或網絡。

　　該系統可以匹配傳統的模擬電臺、集群通信、P25電臺、衛星電話、手機、數字集群和PSTN(公共電話網)等多種通信方式，利用VoIP技術進行廣域通信。

　　為了滿足實際業務需要，它還具有連續運轉記錄文檔、預設啟動程序、交叉互通能力、優先級中斷、指揮控制權、監聽(視)等功能。

　　[參考文獻]

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　　[2]李偉堅，王雅娟，吳贊紅，等.基于無線互聯的電力衛星應急車1+1配置方案[J].衛星與網絡，2011(8).

　　電力通信中通信光纜故障定位【2】

　　【摘要】電力通信光纜作為電力傳輸的基本介質，在電力傳輸過程中起到了重要作用。

　　但是隨著電力通信光纜使用時間的增加，通信光纜難免會發生一些故障。

　　在日常的維護過程中很難預測通信光纜的故障點，當于通信光纜發生故障時，對故障點準確定位也是判斷的難點。

　　本文主要介紹了基于GIS的故障定位算法，該算法可對通信光纜故障點進行準確定位。

　　通過光時域反射儀的運行原理，在通信光纜的區域內建了一個GIS系統，從而實現光纜的快速的故障定位和故障維護。

　　【關鍵詞】電力通信;通信光纜;故障定位

　　0.引言

　　隨著我國科技水平的提高，電力通信行業也得到了長足的進步，在我國現階段各行業的發展，起到了舉足輕重的地位。

　　隨著通信光纜的廣泛應用，通信光纜在電力通信行業的作用越來越明顯，但是通信光纜中的故障維修效率跟不上電力通信行業的發展，因此我們必須采用相應的手段來改善這種狀況。

　　本文擬采用GIS的故障定位算法，對通信光纜故障的準確定位，并通過光時域反射儀的運行原理，在通信光纜的區域內建了一個GIS系統，監測光纜的故障點，并予以及時維護。

　　GIS系統(地理信息系統)主要是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關地理分布數據進行綜合采集與分析技術系統。

　　光時域反射儀利用光線在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表，對于故障定位有顯著的作用。

　　1.電力通信網絡和通信光纜故障監測

　　1.1電力通信網絡的基本特點

　　對于電力通信網絡來說，其是由光纖、基本的微波和所需的衛星電路構成的，對于電力通信的主要的通信方式主要有電力線載波通信和光纖通信。

　　電力通信網絡在傳輸過程中具有以下幾個基本要求：首先必須保證電力通信網絡具有一定的安全性，在此基礎上要同時具有可擴展性和高效性。

　　對于現行的電力通信網絡必須包含有一定的效益性和環境保護能力。

　　1.2電力通信網絡的光纜故障監測

　　在電力通信網絡的光纜故障監測關鍵設備是光時域反射儀，該儀器主要是針對光纖線路損耗、光纖的基本長度、光纖的故障點進行監測的。

　　它的基本原理主要是利用光線在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產生的背向散射情況進行故障定位。

　　光時域反射儀從發射信號到返回信號所用的時間，再確定光在玻璃物質中的速度，就可以計算出距離。

　　這種方式可以判斷電力通信網絡的光纜故障中光纜的長度和光纜故障的位置。

　　它的基本表達式為：

　　d=(c×t)2(n)

　　式中，c是光在真空中的速度，這個速度是已知的而且是個定量， t表示在傳輸過程中發射信號到返回信號所用的時間，這個時間是通信時間的兩倍， n表示折射率，對于不同的介質折射率有著明顯的不同。

　　光時域反射儀原理圖如圖1：

　　圖1 光時域反射儀原理圖

　　光時域反射儀必須設置相應參數：距離一般選被測纖長的1.5倍，使曲線占滿屏的2/3為宜，光纖的折射率一般與光纖實際的折射率一致，SM一般為1.45～1.48;對于光時域反射儀后向散射曲線(測試曲線)如下圖2：

　　圖2 光時域反射儀散射曲線(測試曲線)

　　對于這個曲線來說，豎軸表示背向散射光的強度(dB)，而橫軸表示瑞麗散射形成的背向散射光。

　　2.電力通信中通信光纜故障定位

　　基于GIS的故障定位算法可對通信光纜故障進行準確定位，此時需要通過光時域反射儀的運行原理，在通信光纜的區域內建了一個GIS系統。

　　對于GIS系統能對地理分布數據進行綜合采集與分析。

　　把GIS與光時域反射儀相結合，必須保證在GIS系統中有一個與光時域反射儀相結合的接口。

　　基于GIS系統通信光纜的分層結構如下表1所示(僅列取主要的層次)：

　　表1 基于GIS系統通信光纜圖層結構

　　2.1對光纜進行距離測量

　　為了測量光纜兩點間的光學距離，我們采用光時域反射儀發射信號到光纖中，然后對光纖中的反射情況進行必要的測量。

　　基于光時域反射儀原理，對以下兩個數據分析。

　　光時域反射儀光接收器的瑞利后向散射光功率，公式如下：

　　P=PsaK(10)

　　光時域反射儀光接收器的菲涅爾反射光功率遵循以下公式：

　　P=PKF(10)

　　式中，P為注入光纖的光脈沖峰值功率，a為光纖散射損耗系數， s為光纖后向散射系數，K為光纖近端到檢測器的光路耦合系數;F為菲涅爾反射系數，a為光纖衰減系數。

　　2.2 GIS故障定位算法 (下轉第146頁)

　　(上接第111頁)故障定位算法需要預先測出故障坐標，經緯度與坐標之間的換算公式如下：

　　X=(X-X)+X

　　Y=(Y-Y)+Y

　　式中，X，Y為故障點坐標，D為OTDR測量距離，X，Y，X，Y分別為記錄點A和記錄點B的對應桿點的坐標，D，D為A點和S點對應桿點至中心機房的距離。

　　GIS故障定位算法的基本流程如下：首先測得光時域反射儀的故障距離D，然后打開光纜節點對應的屬性表，接著使用查找法，確定對應的光纜節點A和節點B，依次得到其對應的距離(XA，Y)和(X，Y)，計算出故障點的經緯度坐標(X，Y)。

　　維修工人可以根據光時域反射儀測量出來的光纜線路故障點到測量點的距離，再利用GIS的相應原理可以得到光纜線路故障點基本信息，從而實現對光纜線路故障點的定位。

　　3.結束語

　　在日常的電力通信中通信光纜故障維護過程中，以前很難預測通信光纜的故障點進行確切定位。

　　基于GIS的故障定位算法，對實現通信光纜故障點的準確定位，并且根據GIS系統的相應原理而實現光纜的快速的故障定位和故障維護。

　　維修人員可以盡快的找到錯誤地點，從而加快了維修效率，盡可能的縮短了故障的維修時間，在一定程度上減少了故障帶來的損失，同時為以后的電力通信中通信光纜故障準確定位提出了新的解決途徑。

　　[科]

　　【參考文獻】

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　　[6]陳建華，曹俊.基于GIS的電信光纖網絡資源管理系統設計[J].電信工程技術與標準化，2007，(01).

　　[7]周勇敏，張青，汪雄海.光時域智能測試儀在光纖測試中的應用[J].機電工程，2004，(04).

　　光纜監測系統在余杭電力通信中的應用【3】

　　【摘要】本文分析了余杭電力光纜運行中存在的問題，介紹了余杭電力光纜監測系統建設思路，重點闡述了余杭電力光纜監測系統的建設方案，最后分析了光纜監測系統建設帶來的效益。

　　【關鍵詞】光纜監測;OTDR;故障定位

　　1余杭電力光纜監測系統建設背景

　　目前余杭電力通信光纜線路已超過650km，由光纜組成的光纖通信系統已經覆蓋余杭所有變電站、供電營業所和生產單位，光纜作為信息傳輸的高速公路，目前承載著大量重要電力系統業務：調度電話、調度自動化、電力信息網、圖像監控和視頻會議等等。

　　但是，由于種種原因，在余杭電力光纜的運行維護和管理中存在著一些問題，這些問題影響光纜作用和價值的發揮，給余杭電力通信人員的日常管理帶來了不少麻煩。

　　2余杭電力光纜運行中存在的問題

　　2.1光纜故障不能及時發現

　　光纜故障對光通信系統的影響是非常嚴重的，可能導致光纖通信系統的中斷，甚至可能導致電力線路停運。

　　及時發現光纜故障，對于迅速排除故障、降低故障帶來的影響非常重要。

　　而目前余杭電力通信光纜故障是依靠光纖設備告警或通信站點退出來來發現的，而這些條件混雜著許多非光纜因素，導致光纜故障不能及時發現。

　　2.2光纜故障不能快速準確定位

　　目前，余杭電力光纜故障定位的主要方法是依靠人工操作OTDR和結合圖紙資料現場巡視查找故障點。

　　因圖紙資料不準確、線路長度與光學長度相對誤差和地標參數不一致等原因會造成位置判斷的誤差，導致故障點不能快速且準確的定位，擴大了故障對通信系統(網絡)恢復時間，甚至影響電網安全穩定運行。

　　2.3光纜線路資源管理方法落后

　　余杭電力光纜資源量大而復雜，包括光纜、路徑、光配和接頭盒等部分，每一部分又包含著許多內容。

　　目前光纜線路的運行維護和管理工作量非常大，包括對上述資源的分配、使用、運行、查詢和修改等，仍然使用電力表格和AUTOCAD圖紙方式，資源管理方法落后。

　　3余杭光纜監測系統建設方案

　　3.1建設思路

　　建立光纜網絡綜合監測管理系統中心站，實現系統的主體功能;實現對光纜進行自動監測功能，實現對光纜的實時自動監視、自動告警、自動光纖測試、故障自動分析、電子地圖故障定位等功能;建立地理信息為基礎的圖形化的光纜傳輸網地理信息管理人機界面;建立系統數據庫，存儲網絡、線路、光纜、設備及所在的人井、電桿分布信息;實現各種管理應用功能模塊功能。

　　3.2總體方案

　　3.2.1光纜監測系統基本內容

　　根據余杭電力光纜實際分布情況，選擇中心站和勾莊監測站這兩個分支較多的主要站點作為RTU監測站，在這兩個RTU監測站配置了RTU主機、OTDR(光時域反射儀)、光開關設備來實現對各個方向的光纜纖芯監測功能，其他監測子站通過跳纖來連通監測路由。

　　同時在余杭局大樓建立光纜監測系統的中心站，配置光纜監測服務器、客戶終端。

　　局大樓、勾莊變監測站的RTU將采集到的光纜實時運行信息，通過網絡通道，送到局大樓的光纜監測中心站服務器內，服務器完成數據分析后再將后臺信息傳送到監測客戶端進行數據顯示。

　　3.2.2監測方式

　　為了保證監測不影響原光纖通信系統，同時盡量減少監測路由上的衰減，增大測試距離，本次工程多數采用離線的監測方式，即利用各段光纜的備用纖芯進行離線監測，各光纜端的備纖在光纖配線架上通過光跳線相聯。

　　3.2.3告警聯動方案

　　余杭光纜監測系統支持采用采集傳輸網管告警信息實現系統實時告警功能。

　　利用華為傳輸網管的實時信號，監測系統收集所有這些信號，并加以分析、過濾和集中，把有用的告警信號轉換成監測系統現提供的接口協議，實現與監測系統的互連互動，實現實時告警功能。

　　3.3技術架構

　　整個系統分為三層：數據存儲層、邏輯處理層和界面層。