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无源光网络通信通道状态实时监测系统探究

2021-04-08叶水勇

东北电力技术 2021年2期
关键词:测试仪无源光缆

叶水勇

(国网黄山供电公司,安徽 黄山 245000)

随着电网和通信技术的不断发展,电网对电力通信的依赖性越来越强,电力通信网的规模也不断扩大,随之的设备维护也极为重要,传统的人工维护方式已满足不了当前设备维护要求[1-2]。例如,目前的用电信息采集系统是采用EPON网络进行组网,当EPON网络在运行中出现故障时,目前的维护手段是以人工检查为主,而不是采用全自动的手段进行维护。即当发现系统出现设备异常时,先派运维人员到故障点的ONU处,对ONU处光纤的连接情况进行检查;检查的方法是在分光器处先断开光纤连接,接着使用OTDR光纤测试仪对相应的光纤进行测试,再根据测试的数据来判断光缆是否损坏或存在安全隐患。采用这种传统的OTDR测试方法进行测试,缺点是在测试过程中需要断开业务的网络连接,同时不能测试出分光器之后的光纤运行状况,因此给运维工作带来很大的麻烦。

针对用电信息采集系统的特点及EPON系统现有的无源光网络的监测手段,提出“OTDR+光开关+合波器+光反射器(终端过滤器)”的无源光网络通信通道监测系统方案。

1 管理内容与结构

1.1 管理内容

a.无源光网络通信通道状态实时监测系统主要是应用于用电信息采集监测系统的通信通道监测[3-4]。为保证用电信息采集安全稳定运行,要求无源光网络通信通道监测系统需能对通信通道进行实时监测,并具有极高的运行可靠性,并且能将光功率的监测和光功率的数据统计及分析功能等集成在一起,从而可以给用户提供更好的通信通道衰耗数据统计信息及通信通道衰耗实时信息。

b.OTDR(Optical Time Domain Reflectometer,光时域反射仪)是一种利用光波在光纤内部传输过程中,会发生菲涅尔反射和瑞利散射现象,并利用所产生的背向散射制成高精密的光电一体化仪器仪表设备[5-6]。所谓OTDR测试就是通过在光纤内发射光脉冲信号,并在OTDR的端口处接收返回信息的一种测试方法。光脉冲在光纤内进行传输时,会根据光纤本身的性质、弯曲程度、接合点、连接器或其他的不同事件发生反射或散射,其中有一部分反射和散射就会返回到OTDR的端口处;这些返回的相关信息将被OTDR探测器测量,从而依据光纤内不同位置上的曲线或时间片断来判断光纤的好坏。通过观察发射信号到接收到返回信号所用的时间,再依据光在玻璃介质中的传播速度,就可以计算出光纤中断的距离。该设备目前在光缆线路的施工、运维中得到广泛使用,可以对光纤传输衰减、光纤长度、接头光信号衰减以及光缆故障的定位等进行精确测量。

1.2 系统结构与各模块功能

如图1所示,当光波传输到光纤的连接器或尾端时,在空气与玻璃接触面的空隙处,光的折射率会发生突变,从而产生出一个很强的反射波,这时会在OTDR测试仪上形成一个波峰曲线;经过分光器后的测试光虽然已经很微弱,但其所引起的反射光信号强度依然会比光纤内其他部位散射的光信号强度要高很多,可在OTDR测试仪的噪声区域出现一个清晰的反射峰;若分光器后不同的分支光缆具有不同的长度,就会在OTDR测试仪的测试曲线的不同位置上出现反射峰;利用高分辨率的OTDR测试仪,并且利用增加一段短跳纤这种人为的方法来造成长度的差异或者利用ONU来分支光缆造成自然长度的差异,就可以分辨出长度2 m之内的2根分支光缆的差异;OTDR测试仪在不同位置上出现反射峰就代表在该处有不同的ONU分支光缆;若ONU的分支光缆出现中断现象,在该处的反射峰就会消失掉,系统就可以由此判断出哪一路ONU 的分支光缆出现故障[7-8]。

图1 系统结构与各模块功能图

a.OTDR

OTDR就是利用激光光源向某一被测的光纤发送出一束光脉冲信号,该光脉冲信号会在光纤本身的各特征点上产生不同的光信号,并反射回到OTDR上,采用定向耦合的方法将这些反射回来的光信号传输到OTDR的接收器上,在这里被转换为电信号,并在显示屏上显示出最终的结构曲线。同时OTDR收到回波信号后会根据回波时间计算出断点与接头的距离[9]。

b.光开关

光开关就是一种具备一个或者多个可选传输端口的光学器件。其作用是对集成光路或者光传输线路中的光信号进行逻辑操作或相互转换[10]。

c.合波器

所谓波分复用技术就是在发送端利用合波器(Multiplexer)将2种或者多种不同波长的光载波信号汇合在一起,并将该信号耦合到光传输线路的同一根光纤中,进行数据传输的一种技术 。

d.终端反射器

终端反射器作用一是反射探测光波,同时能够增强探测广播信号值;二是过滤探测光波,避免探测光波干扰业务光。

2 系统主要功能及特点

2.1 系统功能

实现无源光网络的在线检测,故障发生能够快速诊断;系统自动分析主干光纤与支线光纤随时间变化功能差异,可以结合GIS应用,在地理图上快速标注故障节点位置,提出线路切换方案。

2.2 系统特点

a.运行稳定。系统试运行以来,运行情况良好。

b.具有良好的实时性。系统获取OLT到ONU的无源光网络通道的故障曲线等功能,都能及时得到响应。

c.具有强大的数据解析处理功能。针对各种用电小区的ONU,系统都能获取通道曲线信息,对数据进行各种分析处理。

d.规范的故障诊断功能。将《带无源光网络通道曲线应用规范》应用到系统的辅助诊断功能中,实现诊断的标准化。

e.具有良好的人机界面。该系统的运行界面采用很直观的方法进行设计,且显示的信息十分完整,便于运维人员对系统的使用。

f.从系统的运行情况分析,系统还具有良好的接口功能,能够为将来系统的扩展应用提供良好的基础。

3 结束语

电力营销系统用电信息采集无源光网络通信通道状态实时监测系统研究与开发,可解决检修人工检查为主、缺乏自动维护手段的难题,解决测量时需要多人、多级、多环节排查才能定位障碍点,导致无法有效快速准确定位故障点的问题。该系统可使供电公司供电可靠性进一步提升,系统将设备故障诊断、实践状态检修进行有机结合,使EPON无源光网络通信通道监测工作走向智能化、实时化,使运维检修工作更加便捷化、规范化、科学化、实用化。

该系统投入运行后,避免了运维车辆及运维人力资源等方面的浪费,大大降低了同类运维工作的重复劳动率以及生产运维成本。最为重要的是该系统可以大大加强通信运维的实时监测能力,提高供电运行可靠性,将带来巨大的经济效益,可以在国网公司系统内大力进行推广应用。

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