电力光纤线路故障精确定位中GIS的应用

2020-04-26任红义

通信电源技术 2020年23期

关键词：光缆光纤定位

任红义

（国网宁夏电力公司吴忠供电公司，宁夏青铜峡 751100）

0 引言

配合GIS技术完成特殊点位置的线路故障定位，能有效配合数据库信息数据提高应用和管理效果，从而保证电力光纤线路故障处理的最优化，并且应用定位于管理系统开发机制，升级电力光纤线路的应用效能。

1 GIS技术概述

1.1 GIS技术组成

GIS组成结构如图1所示。

图1 GIS系统组成

计算机硬件系统不仅能建立基础的硬件设施模式，还能对软件的处理效率以及数据传输效果产生影响。计算机软件系统依据不同的程序建立匹配的功能模块，其中系统软件、地理信息软件、应用分析软件以及数据库软件等都能打造专属的软件应用模式，从而保证GIS技术运行的稳定性[1]。地理空间数据集完成相应数据的汇总分析，要保证数据的准确性和实用性价值，保证系统查询及分析工作都能顺利开展。一般而言，要将自然因素、社会因素以及人文景观因素等融合在一起，借助GIS系统完成形象化表述，配合参照数据实现地表空间位置的定位分析。需要注意的是，其表现形式有所差异，包括数字表格、文字内容以及图像图形内容等。系统管控环节主要是配合管理人员完成系统信息处理，并且配合数据环境、软件环境以及硬件环境等完成地理信息系统的统筹控制，从而维护系统运行的合理性。

1.2 GIS功能

GIS的具体功能如图2所示。首先，数据采集能按照图形数据采集、栅格数据采集以及属性数据采集的要求完成对应数据的汇总分析，以备完善综合信息数据处理工作。在数据直接输入到图形数据GIS系统中，就能建立数据的转换机制，维持数据应用效果，并直接存储在对应的数据库内，满足数据管理的实际需求。其次，要在数据库搜索汇总相应数据信息的同时，对其予以编辑操作，并且按照数据校验和格式转换两个层面落实对应工作，提高数据的准确性，将其转变为计算机能及时识别的数据模块。再次，数据存储和系统化管理在完成分类工作、数据筛查工作以及基础性存储校对工作后，就能提高存储空间的实际应用效率，保证数据综合水平。最后，空间查询要结合数据空间和属性完成分析处理[2]。

图2 GIS功能

2 电力光纤线路故障定位中应用GIS的重要性

在通信行业不断发展的时代背景下，为了积极整合电力系统应用水平，要建立更加匹配的技术方案，提高线路安全管理水平，基于此落实电力光纤线路故障定位方案具有重要的实践意义。一方面，应用GIS建立合理化的定位处理方案能提高光纤线路管理的水平，配合设备监测模式和监测参数处理就能打造更加系统、规范以及科学的光线故障准确定位体系。另一方面，借助GIS技术方案就能提高光纤健康度评价的准确性，并且配合历史故障查询、日志文件查询以及参数设定查询等细节工作优化整体控制水准，保证GIS技术流程能助力电力事业的蓬勃发展[3]。

3 电力光纤线路故障定位中GIS应用方案

在电力光纤线路故障定位管控体系内，要充分发挥GIS技术的优势，明确应用原理的基础上建构完整的应用体系，从而提高电力光纤线路故障控制的综合效果。

3.1 原理

3.1.1 瑞利散热原理

在进行电力光纤线路故障定位的过程中，要借助瑞利散热原理予以分析。光在进入光纤后会形成多面散射，其中会有一束光沿着光纤的线路直接回到光纤的入射端，这部分就是背向散射光，其实际的衰减数值要结合原理完成测定分析。基于此，在进行OTDP检验的过程中，要集中进行脉冲的测定和分析，从而计量光纤在单位长度数值范围内的实际衰减效果，配合探测器就能绘制功率曲线，并利用进行光纤特定点背向散射光功率的计算。Vs表示的是光在光纤中的实际传播速度，a表示光纤的衰减系数、τ表示的是脉冲宽度、s表示的是背向散射系数。在计算的基础上绘制功率值曲线，可知曲线的整体趋势不断向下[4]。

3.1.2 OTDR原理

借助光时域反射设备完成故障检测，其基本原理是在设备监测到光纤线路出现故障后，就会借助激光发射器直接向故障位置打光，利用返回的信息获取实际情况，并有效绘制OTDR曲线，配合数据分析软件明确测试结果。测试流程如图3所示。

图3 测试基本流程

读取光在光纤中的实际传播速度，并且获取对应的数值，测量OTDR在实际打光开始到打光结束经过的时间，并借助d=(c×t)/2(IOR)计算实际长度。其中，c表示光速，t表示总时间，IOR表示光纤的折射率[5]。

3.2 定位算法

在明确OTDR曲线数据分析体系的基础上，要配合相应的算法结构有效获取光纤故障位置和OTDR测量点之间的实际距离，从而有效提高测定分析的合理性，并尽量建立完整的光缆处理模式，从而有效提高电力光纤故障准确定位的实际效果。

在电力光纤线路故障问题出现后要启动OTDR对光缆予以集中检测和分析，一般测量5次，求取平均值，从而保证能充分证明相应的数据观点。与此同时，因为OTDR获得的仅仅是光纤距离，所以为了更好地开展计量和处理，要将光纤距离转变为光缆距离，此时要利用完成计算。其中，s表示光纤的实际距离，Pr表示的是光缆的胶缩率，CR表示的是光缆的弯曲程度。此外要结合GIS进行准确的地理位置定位匹配分析，因为光缆线路不是单一的光缆结构，所以特殊点位也要被计算在内，依据光缆分布图明确特定信息后进行综合分析。

结合光缆属性数值计算特殊点到测量点的距离，获取差值的绝对值，并且将绝对值进行最小化处理，得出n值。将数值和零对比，若是差值大于零，则能在n和n+1为经度坐标位置上进行测量点分析，得出故障点的实际经纬度。若是差值小于零，则要在n和n-1的位置上进行经纬度故障点的分析[6]。

将相应的数值显示在GIS地图中，就能明确具体的数值体系，从而了解经纬度信息，确保故障检测综合效果的最优化。为了有效验证对应分析的合理性，本文选取某地区光缆线路段进行线路故障精准定位处理，记录特殊点信息的基础上，配合计算公式完成计算分析。获取的数值能将定位误差控制在20 m数值范围内，实际操作流程较为便捷，大大提升了光纤线路故障定位的实效性。

3.3 开发系统

在明确电力光纤线路故障精准定位方案的基础上，配合GIS技术建立对应的光缆故障管理系统具有重要的推广意义，能有效配合系统应用要求提升技术运行的合理性和规范性，确保光纤线路故障定位分析的最优化，避免故障处理不及时造成的经济损失。

3.3.1 需求

利用GIS系统配合电力光纤线路故障精准定位方案，就能建立更加有效的人机交互界面，并且提高操作性，以便于管理人员能及时完成图像信息的检查和检索，优化定位管理水平。另外，在光缆故障电位和管理系统功能处理的环节中，匹配.NET开发平台建立的编程体系，配合SQL Server技术进行OTDR曲线分析计算，就能提高综合应用效率[7]。

3.3.2 框架

具体框架如图4所示。依据光缆故障定位和管理系统的应用要求，要建立匹配的运行体系，发挥框架中各个单元的应用作用，建立光缆线路检测的基本流程。

图4 系统结构示意图

首先进行下位机硬件设置，利用对应的监测设备就能及时将数据传输到PC端服务器中，建立完整的信息富集模式，保证后续处理工作的及时性。其次上位机PC端软件设备和硬件设备依据TCP/IP协议完成匹配的信息处理。最后PC端在获取信息后能及时将相应的数据存储在固定的数据库模式中，确保有效分析和处理，并且能针对OTDR数据信息予以监管，配合GIS光缆故障定位模块建构系统且准确的定位机制，应用在GIS地图中，保证了电力光纤线路故障定位的准确性和合理性。

3.3.3 模块设计

在系统设计过程中，秉持着逻辑清晰、可操作性强以及可扩展性原则，要保证相应的模块都能发挥实际应用价值，匹配运行要求落实有效的处理系统和应用模式。

用户注册登录模块，按照对应的权限设计完成账号密码登录。光纤线路管理，结合波长设定、线路距离设定、线路名称设定以及群折射率设定等完成参数信息的集中管理。监测模式设定模块，完成光纤线路的查询和线路监测模式的初始设定，包括备纤设定和工作纤设定[8-10]。光缆故障精准定位模块，主要是添加线路和增设站点，有效完成故障的定位。此外还能实现历史故障信息的查询和分析处理。