長輸天然氣管道伴行光纜完整性管理探索

侯志博，韓立鋒，馬 強

（中石油北京天然氣管道有限公司，北京 100101）

1 引言

完整性管理方案（integrity management program）是對設備完整性管理活動做出針對性計劃和安排，系統地指導數據采集與整合、高后果區識別、風險評價、完整性評價、風險削減與維修維護、效能評價等完整性管理工作。

目前，中國石油集團管道企業所轄光纜里程約為4萬km，管道光通信網絡主要承載企業的生產、辦公和視頻等業務數據傳輸以及信息化業務數據，是中國石油骨干傳輸網絡?，F階段管道企業的光纜管理仍以人工維護為主，智能化程度偏低；光纜基礎數據缺失，故障定位精度略低，維修成本偏高[1]。

本文根據管道伴行光纜運維管理現狀，提出光纜完整性管理方案，獲取光纜位置基礎數據，實現埋地光纜與地表參照物的一一對應，并利用智能化管理平臺，做到光纜日常運維管理自動化，實現光纜搶險維修故障即時定位，縮短故障歷時。

2 管道伴行光纜管理現狀

現階段日常管理中，管道企業針對光纜的路由和衰耗等重要技術指標均采用人工定期現場進行測試，對記錄進行紙質和系統存檔。尤其是對備用纖芯性能監控，完全依賴現場維護人員使用光時域反射儀進行測試。主要面臨的問題是維護成本較高，智能化程度較低，對光纜技術指標的管理實時性不足。

在光纜中斷搶險維修過程中，維護人員根據光通信設備的告警信息確認斷纜事件故障區間，再使用光時域反射儀在區間首末站點對光纜進行中斷點距離測試，現場人員根據實際經驗判斷光纖斷點的區域，由人工進行巡檢排查。光纜故障點排查時間過長，主要原因為光纜位置基礎數據缺失，光時域反射儀測試的光纖斷點位置沒有與標識樁等地表參照物一一對應。

3 管道伴行光纜完整性管理概述

根據長輸油氣管道伴行光纜管理現狀，主要問題有以下兩方面。第一，光纜線路基礎數據缺失，對光纜路由、位置等信息不完整，精細化管理程度低。第二，日常運維管理仍以人工為主進行光纜的巡檢、電氣指標測試和故障點排查接續，智能化管理程度低。

依據完整性管理方案，本文對光纜線路的基礎數據進行搜集和整理，為驗證本方案的普適性，分別對在役的光纜線路和新建的光纜線路進行基礎數據的搜集、整理和應用。新建一套智能化管道伴行光纜管理平臺，在中繼段站點安裝測試終端，對光纜進行日常的巡檢測試以及故障點的快速定位，智能地為中心管理人員和現場維護人員進行調配資源和優化方案。

2017年國內某長輸天然氣管道伴行光纜建設期間，為獲取準確的光纜基礎位置信息，以光纜接頭盒為數據單元，需要獲取每個接頭盒距上下游站場的光纖長度、經緯度信息和所在地理位置信息。將日常約100km長的光纜中繼段分為50個左右基礎單元進行管理，當光纜發生中斷故障時不再是測試斷點距首末站場的光線長度，而是精確地將故障點定位到兩個接頭盒之間的管理單位和實際的地理位置，進而大幅縮短故障點排查時間。

同時，本文對2009年建成投產的管道伴行光纜進行數據逆向恢復，獲取光纜基礎信息。如果按照新建管道的數據獲取方案，主要面臨三個問題：一是數據不完整，二是接頭盒處有光纜盤留，影響故障定位精度，三是工程量大，項目實施成本高。針對上述問題并結合長輸管道自身特點，對在役的光纜伴行光纜不再獲取接頭盒的基礎數據，而是對管道里程樁進行數據標定。利用光纖振動監測系統，獲取每個管道里程樁對應距上下游站場的光纖長度、經緯度信息和所在的地理位置信息。由于管道里程樁間距約為1km，相比于新建管道伴行光纜利用接頭盒間距為最小管理單元，此方案的最小管理單元間距為1公里，管理方案仍與新建管道保持一致。

在獲取管道伴行光纜基礎數據后，智能化管理平臺做好日常的基本數據管理和快速、精準確定故障點位置，是最重要的技術特點。同時本系統在站場配置的前端設備，可以實時對光纜多路不同的備用纖芯實時測試電氣指標，節約大量的維護成本。伴著管道伴行光纜投用日久，光纜的衰耗等電氣指標會逐漸劣化，為掌握光纖的性能，一般管道企業會不定期組織人員逐個站點對光纖進行測試，主要帶來兩個問題：一是消耗的人力、物力成本高，二是光纜纖芯電氣指標不能實時管理。

本智能化管理平臺的前端設備，根據光纜備用纖芯的數量，按照一定比例配置激光器，基本上備用光纜每一束管中測試兩芯備用纖芯，做到對光纜衰耗等電氣指標實時測試和過程對比分析，在光纖性能劣化至閾值時，系統會自動生成告警和工單分配。

4 完整性應用及效果

按照上述管道伴行光纜完整性管理思路，本文將其應用于國內2009年建成投產和2017年建成投產的兩條天然氣管道伴行光纜。在節約光纜運維成本和故障點精確定位方面取得如下成果。

（1）兩條管道伴行光纜共計20個中繼段，全部采用平臺對光纜電氣指標進行測試，全年可節約工程師工作量為40人·日。

（2）在光纜故障點快速、精確定位上，該兩條光纜已實現從中斷告警發生至管理人員到達故障點現場，耗時約為1小時。遠低于傳統3.5小時的光纜故障點排查時長。

5 結束語

為解決管道伴行光纜運維仍以人工為主，智能化水平低和光纜中斷故障點排查耗時長，精確度低等問題，本文基于完整性管理方案建設一套智能化光纜管理平臺，以光纜位置數據為主要信息，將長途干線光纜細化為多個管理單元，輔助管理平臺的智能化和設備的定制化，實現對光纜完整性管理，是建設中國石油智慧管網的重要組成。該方案也可應用到其他光通信系統中。