蒙西电网光缆智能运维方式的应用

马涛 张永宏 王懿 代泽荟 马家骏

（鄂尔多斯电业局 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017010）

目前电力通信光缆运维仍然以人工运维方式为主，电力通信网中的光缆类故障基本都需要抢修人员赶赴现场进行处理，蒙西地区地理形貌和气候状况复杂，雨雪冰冻、大风、沙尘暴等自然灾害时有发生，对电力通信光缆的安全稳定运行构成极大威胁，加之电力通信光缆网络情况比较复杂，站点位置分布范围比较广，部分站点位置偏僻、交通不便，给人工运维也带来很大困难，运维成本居高不下，亟需探索远程化、智能化的电力光缆运维新方式。

1 人工运维方式

目前电力光缆网络的运行维护主要还是采用人工方式，由于这种方式费时费力，且易受地理环境、交通状况、气候条件等因素制约，无法满足电力通信网安全可靠、经济高效、实时性的要求。尤其对于主干电力通信网，其上承载有重要业务，对电网安全稳定运行具有重大影响，一旦发生故障，需要迅速进行排查和处理，避免造成重大损失。

电力光缆的运维工作主要包括光缆资源信息收集和光缆故障抢修两大部分。以往，电力部门每年只能对辖区内的光缆安排一轮巡检和信息收集，无法保证及时发现光缆隐患。当通信调度值班人员发现光缆出现故障时，需要通知抢修人员驾车赶往现场，故障抢修工作首先需要确定光缆故障点的位置，对于简单地表光缆故障点的位置比较容易判断，而对于复杂地表光缆故障、直埋光缆故障、隐形光缆故障点位置判断非常困难，由于人工收集的光缆长度数据与光缆实际敷设长度有时会存在差异，同时受测试误差和缺乏准确参照点的影响，查找过程中往往需要划定较大区域进行逐一判断，另一方面，由于实际工作中很难凭肉眼对光缆进行直观识别，且存在光缆吊牌脱落、敷设路径变更、光缆名称改变等现象，造成需要长距离梳理才能完成某一条光缆的识别，导致确定光缆实际故障点位置变得非常复杂，为此，光缆故障抢修工作需要投入大量经验丰富的人员和时间进行光缆故障点查找。平时还需要根据光缆资源的分布情况，就近安排运维人员对光缆进行日常巡线，通过肉眼观察光缆运行状况，这种方式需要消耗大量人力物力，且收效甚微。

总体来看，电力光缆的人工运维方式主要面临以下几个问题：

（1）通信站点数量多，光缆分布范围广，运维不方便；

（2）光纤性能数据的获取费时费力；

（3）光缆资源信息管理效率低，无法保证时效性；

（4）光缆故障点定位工作量大，故障处理耗时长。

长期以来，运行维护人员一直通过简单的仪器及自身经验进行电力光缆的维护，恶劣的自然环境和频繁的外界强力破坏，导致光缆的维护工作异常艰难、繁琐且效率低下，运行维护人员承受着很大的工作压力和高负荷的工作量。以鄂尔多斯电业局为例，通信光缆网络日趋复杂，而维护路途遥远，运维任务越来越繁重，运维困难度越来越大，因此，改变现有的人工运维方式显得十分必要。

图1：智能光配系统结构图

图2：站点基础信息

2 智能运维方式

本节主要阐述基于智能光配系统的光缆智能运维方式，该系统通过硬件和软件的有机结合，可以实现通信光缆纤芯远程倒换、纤芯自动测试和巡检、光缆故障点远程定位、纤芯资源远程管理和调配等功能。

2.1 系统构成

智能光配系统由智能光配终端和电力光缆网络管理平台组成。在变电站安装智能光配终端，通过尾纤连接原有ODF 架及光传输设备，采用RJ-45 网络接口与电力通信网的SDH 光传输设备或数据通信网设备连接，并通过电力通信传输网或数据通信网接入电力光缆网络管理平台。电力光缆网络管理平台部署在通信调度机房，采用C/S 架构，平台功能实现的核心部分及大量的应用程序存储在服务器上，客户机上仅安装客户端软件、数据库等，这种设计有利于平台互联数据的融合和功能应用的二次开发。智能光配系统结构图如图1 所示。

智能光配终端的主要功能是串接光缆纤芯、执行纤芯倒换动作、采集设备和光缆信息。它主要依靠伺服电机控制机械手臂，精确捕捉纤芯连接器完成一系列机械操作实现纤芯倒换，内部集成了光源、光功率计、OMS、OTDR 等设备模块，利用现有的技术扩展远程监测功能，进一步实现光缆运维方式的自动化、智能化。电力光缆网络管理平台的主要功能是发送纤芯倒换指令、确认和处理告警，以及管理光缆信息、设置光缆测试和巡检等工作。智能光配系统通过软件和硬件的密切配合，远程收集光缆纤芯衰耗等运行信息，实时监测纤芯运行状况，并回传给通信调度中心，当在运纤芯发生故障时，还可以远程发送指令完成故障纤芯和备用纤芯的倒换，由此实现对电力光缆全节点的远程管理和维护。

2.2 系统应用

2.2.1 光缆资源管理

通过电力光缆网络管理平台，可以对光缆资源进行统一管理，当站点智能光配终端接入后，可以在网管拓扑界面添加该站点，并录入站点信息，包括站点名称、电压等级、站点区域、设备容量、设备型号、安装日期、光缆数量、光口数量、IP、OTDR 模块IP 等，还可以录入该站点的光缆信息，包括光缆起点、终点、长度、芯数、载荷等信息。如图2 和图3 所示。

2.2.2 光缆纤芯远程倒换

智能光配终端主要由纤芯交换模块完成纤芯的倒换动作，可以在本端通信接口模块通过PC 登陆（需获取相关权限）控制纤芯倒换和查看纤芯连接数据，也可以通过电力光缆网管平台进行远程操作，将发生故障的纤芯承载的业务倒换到备用纤芯。结合OMS 模块的自动切换功能，当纤芯发生故障时，可以将业务自动倒换到预先设置的备用纤芯。

纤芯的远程倒换是在光缆纤芯信息界面中完成的，该界面展示了光缆两端的纤芯使用明细、承载业务名称、ODF 端口、接入光端机接口等信息。如图4 所示。

2.2.3 光缆纤芯测试巡检管理

智能光配系统提供了强大的光缆纤芯测试巡检管理功能，可以调用光源、OTDR 和光功率模块对光缆备用纤芯进行测试。如图5所示。

智能光配系统还引入了高效的光缆周期巡检模式，可以根据月、季度、半年三种周期对光缆进行定期巡检，改变了以往需要每年派人到站点对光缆进行逐芯测试的模式，大大缩短了巡检周期，扩大了巡检覆盖面，降低了人为失误率，光缆的巡检效率得到了巨大提升，确保能够及时发现光缆隐患。如图6 所示。

图3：站点光缆信息

图4：光缆纤芯信息界面

图5：光缆纤芯测试

智能光配系统还可以对光缆投运后每次巡检获取的信息进行记录，分析光缆温度、运行时间与衰耗的相关关系，帮助电力通信主管部门做好光缆健康状况评估工作，实现对光缆故障预判预警功能。

2.3 系统安全

安全性是实现智能光配系统稳定运行的基础，电力光缆网络管理平台充分考虑安全风险。在技术上，电力光缆网络管理平台和智能光配终端采用加密通信，防止黑客入侵；在管理上，管理平台操作流程嵌入了电力系统权限审批手续，防止误操作。

3 经济效益分析

图6：光缆周期巡检设置

图7：两种运维方式业务恢复时间对比

采用智能运维方式能够大大缩短因光缆故障引发的业务中断恢复时间，保障电网的安全稳定运行。以一个110kV 无人值守变电站为例，若发生光缆故障，引发通信中断，将导致站内所有自动化、保护安控等数据无法上传到调控中心，变电站将处于失控状态运行，安全风险较大。若采用人工处理方式，需要抢修人员赶赴现场进行处理，业务平均恢复时间是15.32 小时，而采用基于智能光配系统的智能运维方式，通信调度人员只需在通信调度中心就可以完成纤芯倒换，业务平均恢复时间仅为1.68 小时，所用时间约为人工处理方式的1/9。尤其对于一些突发性灾害，例如冰雪灾害，受到地理环境、交通不便等因素影响，人员无法及时到达现场进行抢修，而智能光配系统可以避开这些不利因素，通过远程倒换操作迅速恢复中断业务。如图7 所示。

采用基于智能光配系统的光缆运维方式后，还可以直接降低电力光缆维护工作量，减少维护费用支出，产生直接经济效益。人工运维情况下，通常每一百公里光缆需设置一个运行维护站，一台车辆，一名技术工人，三名普通工人，配置若干工器具，主要工作为资源梳理、日常巡线、日常检修和应急抢修，由于维护费用高，大部分光缆基本处于无维护状态，只有在出现故障时，才会安排人员赶赴现场处理，导致业务中断恢复时间往往无法预测。采用基于智能光配的光缆运维方式后，只需维持少量的光缆熔接人员，大部分故障都可以通过电力光缆网络管理平台进行远程处理，确保中断业务及时恢复，避免因业务中断造成的经济损失，处理过程更加省时省力，节省的人力资源还可以投入其他工作，掌握其他工作技能，间接经济效益明显。

4 结束语

本文介绍了基于智能光配系统的电力光缆智能运维方式在蒙西电网的应用，与传统的人工运维方式相比，这种智能运维方式在光缆资源管理、光缆纤芯远程倒换和光缆纤芯测试巡检管理等方面的都有明显优势，更能满足智能电网对电力光缆安全稳定运行的要求。

虽然智能光配系统在提高电力光缆网络调整效率，缩短业务中断恢复时间方面具有巨大的优势，这种优势主要通过电力光缆网络管理平台来实现，但是目前的管理平台虽然具备光缆资源管理、纤芯远程倒换、光缆纤芯测试巡检等功能，但是随着应用范围的不断扩大，管理平台在光缆增量、光缆使用率等数据模型建立方面的功能和性能还不够完善，在故障抢修、自动巡检等方面的智能化支撑水平也还不够深入。

此外，随着电力通信光缆智能化运维方式的应用深入，现有的基于人工运维方式的电力通信光缆运维制度已经无法满足需要，亟需制定基于智能运维方式的电力通信光缆运维管理制度，这也是未来应用探索的方向。