電力光纜在線監(jiān)測技術(shù)設(shè)計與探討

楊蕊 翟廣

摘 要：隨著電力工程的不斷發(fā)展，其光纜在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。實踐過程中，電力工程覆蓋范圍的持續(xù)擴(kuò)大，使得光纜在線監(jiān)測的技術(shù)性要求更高。目前，長距離監(jiān)測是在線監(jiān)測的主要內(nèi)容，而傳統(tǒng)的監(jiān)測方式已不能滿足實際的應(yīng)用需求，故需進(jìn)行技術(shù)革新。基于此，本文從在線監(jiān)測的原理出發(fā)，對其長距離在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以期有利于監(jiān)測質(zhì)量的提升，推動我國電力工程發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力工程；光纜；在線監(jiān)測；技術(shù)設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.148

1 在線監(jiān)測的基本原理

光纜在線監(jiān)測系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)的傳輸由光器件進(jìn)行運作，當(dāng)這些數(shù)據(jù)被傳輸?shù)奖O(jiān)測站及監(jiān)測中心時，監(jiān)測中心會根據(jù)光纖性能的實際情況對數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化分析，并在定位已發(fā)生故障位置的基礎(chǔ)上，對即將發(fā)生故障的物質(zhì)進(jìn)行科學(xué)性預(yù)測。繼而為電纜的使用安全提供保證。實踐過程中，人們根據(jù)是否承載傳輸業(yè)務(wù)的實際情況，將光纜在線監(jiān)測方式分為光纜在線測試方式和光纜備纖測試方式。

具體而言，運行監(jiān)測器件和故障分析器件是光纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的兩個重要組成部分[1]。實踐過程中，控制器會統(tǒng)一控制這兩個部位的工作狀態(tài)；其中，光纜日常運行的監(jiān)測由運行監(jiān)測系統(tǒng)控制。該系統(tǒng)監(jiān)測體系下，光纜的兩端會安裝光源和光功率計，然后周期性的對光纜的纖芯進(jìn)行監(jiān)測，通過系統(tǒng)對比衰耗和閥值的大小關(guān)系進(jìn)行光纜運行狀態(tài)的系統(tǒng)判定。一旦衰耗值超過預(yù)先設(shè)定的閥值，運行監(jiān)測系統(tǒng)就會判定該光纖存在故障，采用故障分析系統(tǒng)對其進(jìn)行故障監(jiān)測。當(dāng)進(jìn)行故障監(jiān)測時，其測試的鏈路選擇有控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且在散射原理的指導(dǎo)下，進(jìn)行纖芯的測試，同時將測試的結(jié)果與電力工程管理的正常狀態(tài)值進(jìn)行對比，進(jìn)而實現(xiàn)故障點的準(zhǔn)確定位。

2 光纜在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計

生產(chǎn)實踐過程中，電力工程的基礎(chǔ)設(shè)施越來越完善，其光纜的覆蓋范圍業(yè)越來越多。對于在線監(jiān)測系統(tǒng)而言，超長距離的監(jiān)測要求使得傳統(tǒng)的監(jiān)測方式面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，要在保證監(jiān)測精度的同時，確保監(jiān)測長度的增長，就必須對其在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。從目前的應(yīng)用實際來看，采用聚類分析原理進(jìn)行雙向測試是目前光纜在線監(jiān)測技術(shù)的主要發(fā)展方向。

2.1 雙向監(jiān)測方式的設(shè)計

OTDR是目前管理工程施工、維護(hù)過程中，進(jìn)行光纖長度、傳輸衰減和故障監(jiān)測的主要測量設(shè)備。這種設(shè)備的覆蓋范圍有限，對于長距離乃至超長距離的光纖監(jiān)測能力有限；因此，為滿足實際的測試需求，人們在進(jìn)行測試的過程中往往加大系統(tǒng)設(shè)定的脈沖寬度，該操作方式雖然在測試長度上有所增加，但對于測試的精度把握存在一定欠缺。因此需要進(jìn)行更加科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計。

在雙向監(jiān)測系統(tǒng)中，系統(tǒng)的的參數(shù)將作為標(biāo)準(zhǔn)值不被調(diào)整，其整個測試的過程由位于光纜兩端的測站進(jìn)行把控調(diào)節(jié)，進(jìn)行測試時，光纜兩端的測站會獨立的對光纜進(jìn)散射曲線測試，然后在測算算法的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行匹配，繼而實現(xiàn)區(qū)域段內(nèi)光纜的運行狀態(tài)監(jiān)測。從應(yīng)用效果來看，雙向監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅保證了檢測過程的精度要求，更實現(xiàn)了光纜測量距離的延伸，具有一定的科學(xué)性和實用性。

2.2 雙向監(jiān)測方式的算法設(shè)計

利用雙向監(jiān)測方式進(jìn)行光纜在線監(jiān)測時，光纜運行狀態(tài)是在測算并匹配其散射曲線的基礎(chǔ)上進(jìn)行判定確認(rèn)的，這就使得其整個計算的過程成為雙向監(jiān)測方式應(yīng)用的重點。實踐過程中，只有把握電纜雙向測試算法設(shè)計的合理性，才能對電纜的運行情況做出準(zhǔn)確評估。具體而言，雙向測試算法的優(yōu)化步驟包括以下三個方面：第一，對于待檢測電纜及實踐設(shè)備中可能應(yīng)用到的反射、衰減、接頭衰減、接點損耗、事件點位置等進(jìn)行數(shù)據(jù)表示，實現(xiàn)屬性賦值的數(shù)據(jù)化。第二，采用不動的衡量方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)相似度的衡量測試。第三，對檢測光纖的背向曲線進(jìn)行計算，并將相鄰的兩個事件進(jìn)行事件組的優(yōu)化組合，然后在確定其相似度的基礎(chǔ)上進(jìn)行聚類分析，從而實現(xiàn)光纜監(jiān)測精度的提升，確保其運行的穩(wěn)定性。

2.3 雙向監(jiān)測方式的具體實施

實踐過程中，電力光纜在線監(jiān)測的雙向測試是一個系統(tǒng)復(fù)雜的實踐過程。在實施過程中，一旦操作的方式把控不可理，就勢必對整個檢測的結(jié)果造成一定影響，威脅電纜的使用安全；因此，進(jìn)行雙向監(jiān)測方式操作步驟的把控意義重大。從電力工程的應(yīng)用實踐來看，電力工程雙向監(jiān)測方式的實施必須進(jìn)行以下技術(shù)保證：第一，通過測試路由表的運用，實現(xiàn)待測光纜的系統(tǒng)標(biāo)記；第二，對于已經(jīng)完成標(biāo)記的電力光纜進(jìn)行系統(tǒng)分類，并確認(rèn)需要進(jìn)行雙向測試的電纜纖芯段；第三，在檢測中心的集中組織控制下，各測站對滿足測試條件的超長線段電纜進(jìn)行測試控制；第四，在測試路由的基礎(chǔ)上，對光纜兩段的測站進(jìn)行定位，第五，在設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，對相鄰標(biāo)記段的光纜進(jìn)行曲線擬合度匹配，實現(xiàn)整個測試結(jié)果的高精度把控。

2.4 雙向監(jiān)測方式的應(yīng)用范圍

電力光纜在線監(jiān)測的雙向測試過程中，雖然背向曲線匹配操作的實施使得其測試距離不斷增長，但其仍有一定的長度限制。具體而言，OTDR仍是其測試電纜一端的常用設(shè)備，一旦測試電纜的長度超過了科學(xué)的監(jiān)測范圍，勢必造成監(jiān)測精度的直接下降。因此，對于光纜在線監(jiān)測過程中的雙向監(jiān)測方式而言，把控監(jiān)測光纜的長度是其整個測試過程的核心[2]。實踐過程中，光纜的長度應(yīng)該保持其累計損耗在OTDR卡動態(tài)范圍的1～2倍，唯有如此，才能實現(xiàn)電力光纜監(jiān)測距離與監(jiān)測精度的科學(xué)把控，實現(xiàn)整個電力工程設(shè)備的穩(wěn)定運行。

3 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及電力施工技術(shù)的完善，電力工程的光纜長度將會不斷增加，而其光纜在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用也必將越來越普遍。對于電力工作人員而言，其中有在充分了解在線監(jiān)測原理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)把控測試光纜的長度，然后采用科學(xué)的方式進(jìn)行準(zhǔn)確測試，才能實現(xiàn)測試光纜的運行狀態(tài)的良好把控，保證電力工程設(shè)備的運行質(zhì)量，從而推動我國電力工程的良性、可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉耀根，孫濤，劉曉麗.光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)[J].華北電力技術(shù)，2013（12）：25-27.

[2]黃鳴宇.基于OTDR的光纖回路在線監(jiān)測技術(shù)研究[J].寧夏電力，2014（03）：9-13.

作者簡介：楊蕊（1983-），女，山東曲阜人，本科，中級工程師，主要從事技術(shù)研發(fā)方面工作。