（通信与信息系统专业论文）光纤在线监测系统在电力环网中的设计与实现.pdf

摘要 随着电力系统光纤通信的普及， 对于光纤监测系统提出了新的要求和挑战。 本文中， 对光纤在线监测系统的组成和结构进行了讨论， 分析了其在电力环网中的实现方法和解 决方案，重点分析了系统软件部分的设计和开发。 依照软件工程开发流程， 详细阐述了 软件系统的功能需求，数据流向，功能模块的划分，数据库的设计，以及通信子系统和 m t c 子系统g 工 s 模块的详细设计及开发。 同时， 描述了基于o t d r 测试原理进行光纤故障 智能分析、定位的设计方案。相比同类系统，该系统具有良 好的软硬件扩展能力，完善 的g i s 功能及通信功能， 具备良 好的 应用价值和商业价值， 对于光纤在线监测系统的开 发和应用具有良 好的指导意义。 关键词: 光纤监测，o t d r ，电力环网，g i s abstract a l o n g w it h t h e p o p u l a r i t y o f t h e o p t i c a l f i b e r c o m m u n i c a t i o n u s e d i n p o w e r s y s t e m , t h e o p t ic a l f i b e r mo n i t o r i n g s y s t e m , h a s b e e n p u t f o r w a r d t o n e w r e q u i r e m e n t a n d c h a l l e n g e . i n t h i s p a p e r , i t h a s b e e n d i s c u s s e d t h e s t r u c t u r e a n d c o m p o s i t i o n o f t h e o p t i c a l f i b e r mo n i t o r i n g s y s t e m , a n a l y z e d it s r e a l i z a t i o n m e t h o d a n d s o l v i n g m e c h a n i s m i n p o w e r r i n g n e t w o r k , a n d m o s t l y a n a l y z e d t h e d e v e l o p m e n t a n d d e s i g n o f s y s t e m a t i c s o f t w a r e p a rt . a c c o r d i n g t o s o ft w a r e e n g i n e e r i n g d e v e l o p m e n t p r o c e s s , i t h a s b e e n e la b o r a t e d t h a t s y s t e m a t i c f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t , d a t a fl o w d i r e c t i o n a n d t h e p a r t i t i o n o f f u n c t i o n m o d u l a r , t h e d e s i g n o f d a t a b a s e , a s w e l l a s t h e d e t a i l e d d e s i g n a n d d e v e l o p m e n t o f c o m m u n i c a t i o n s u b s y s t e m a n d g i s m o d u l e in mt c s u b s y s t e m . a t t h e s a m e t i m e , t h i s p a p e r h a s d e s c r i b e d t h e d e s i g n s c h e m e t h a t c a r r i e s o u t t h e o p t ic a l c a b l e f a u lt a n a l y s i s a n d l o c a t i o n b a s e d o n o t d r t e s t p r i n c ip l e . c o m p a r e d w i t h c o n g e n e r p r o d u c t , t h i s s y s t e m h a s t h e g o o d e x p a n d s a b i l i t y o f s o ft w a r e a n d h a r d w a r e , p e r f e c t g i s f u n c t io n a n d c o m m u n i c a t i o n f u n c t i o n , a n d i m p o r t a n t l y , h a s g o o d a p p l i c a b l e v a l u e a n d c o m m e r c i a l v a l u e . f o r d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o f o p t i c a l f ib e r o n l i n e m o n i t o r i n g s y s t e m h a s g o o d g u i d a n c e m e a n i n g . z h a o t a i ( c o m m u n i c a t io n a n d i n f o r m a t i o n s y s t e m ) d i r e c t e d b y p r o f . q i b i n g k e y wo r d s : o p t i c a l f i b e r m o n i t o r i n g , o t d r , e l e c t r i c p o w e r r i n g n e t w o r k , g i s 摘要 随着电力系统光纤通信的普及， 对于光纤监测系统提出了新的要求和挑战。 本文中， 对光纤在线监测系统的组成和结构进行了讨论， 分析了其在电力环网中的实现方法和解 决方案，重点分析了系统软件部分的设计和开发。 依照软件工程开发流程， 详细阐述了 软件系统的功能需求，数据流向，功能模块的划分，数据库的设计，以及通信子系统和 m t c 子系统g 工 s 模块的详细设计及开发。 同时， 描述了基于o t d r 测试原理进行光纤故障 智能分析、定位的设计方案。相比同类系统，该系统具有良 好的软硬件扩展能力，完善 的g i s 功能及通信功能， 具备良 好的 应用价值和商业价值， 对于光纤在线监测系统的开 发和应用具有良 好的指导意义。 关键词: 光纤监测，o t d r ，电力环网，g i s abstract a l o n g w it h t h e p o p u l a r i t y o f t h e o p t i c a l f i b e r c o m m u n i c a t i o n u s e d i n p o w e r s y s t e m , t h e o p t ic a l f i b e r mo n i t o r i n g s y s t e m , h a s b e e n p u t f o r w a r d t o n e w r e q u i r e m e n t a n d c h a l l e n g e . i n t h i s p a p e r , i t h a s b e e n d i s c u s s e d t h e s t r u c t u r e a n d c o m p o s i t i o n o f t h e o p t i c a l f i b e r mo n i t o r i n g s y s t e m , a n a l y z e d it s r e a l i z a t i o n m e t h o d a n d s o l v i n g m e c h a n i s m i n p o w e r r i n g n e t w o r k , a n d m o s t l y a n a l y z e d t h e d e v e l o p m e n t a n d d e s i g n o f s y s t e m a t i c s o f t w a r e p a rt . a c c o r d i n g t o s o ft w a r e e n g i n e e r i n g d e v e l o p m e n t p r o c e s s , i t h a s b e e n e la b o r a t e d t h a t s y s t e m a t i c f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t , d a t a fl o w d i r e c t i o n a n d t h e p a r t i t i o n o f f u n c t i o n m o d u l a r , t h e d e s i g n o f d a t a b a s e , a s w e l l a s t h e d e t a i l e d d e s i g n a n d d e v e l o p m e n t o f c o m m u n i c a t i o n s u b s y s t e m a n d g i s m o d u l e in mt c s u b s y s t e m . a t t h e s a m e t i m e , t h i s p a p e r h a s d e s c r i b e d t h e d e s i g n s c h e m e t h a t c a r r i e s o u t t h e o p t ic a l c a b l e f a u lt a n a l y s i s a n d l o c a t i o n b a s e d o n o t d r t e s t p r i n c ip l e . c o m p a r e d w i t h c o n g e n e r p r o d u c t , t h i s s y s t e m h a s t h e g o o d e x p a n d s a b i l i t y o f s o ft w a r e a n d h a r d w a r e , p e r f e c t g i s f u n c t io n a n d c o m m u n i c a t i o n f u n c t i o n , a n d i m p o r t a n t l y , h a s g o o d a p p l i c a b l e v a l u e a n d c o m m e r c i a l v a l u e . f o r d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o f o p t i c a l f ib e r o n l i n e m o n i t o r i n g s y s t e m h a s g o o d g u i d a n c e m e a n i n g . z h a o t a i ( c o m m u n i c a t io n a n d i n f o r m a t i o n s y s t e m ) d i r e c t e d b y p r o f . q i b i n g k e y wo r d s : o p t i c a l f i b e r m o n i t o r i n g , o t d r , e l e c t r i c p o w e r r i n g n e t w o r k , g i s 二些.口口 万日 月 本人郑重声明: 所呈交的学位论文， 是本人在导师指导下， 独立进行研究工作所取 得的成果。 尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任 何他人享有著作权的内容。 对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体， 均 己在文中以明确方式标明。 特此申明。 签名:日期: 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了 解华北电力大学有关保留、使用学位论文的 规定，即:学校有权保管、 并向 有关 部门 送交学位论文的原件与复印 件: 学校可以 采用影印、 缩印或其它复制手段复制并保存学 位论文; 学校可允许学位论文被查阅或借阅; 学校可以学术交流为目 的， 复制hi m, 送和交换学 位论文:同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内 容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定 ) 作者签名导师签名: 日期:日期: 华北电力大学硕士学位论文 第一章 光纤在线监测系统的背景和意义 1 . 1 光纤通信发展概况 自古以来，通信就是人们的基本需求之一， 早在电通信诞生之前，光就己用作 通信的手段了，如我国周朝就用烽火台的火光来传递信息。但从利用光波作载波的 角度出发， 光通信的历史则是从贝尔发明光电话开始的。 在光导纤维领域， 2 0 世纪 5 0 年代之前，都没有任何实质性的突破，直到 1 9 5 1 年荷兰和英国科学家进行了纤 维束的光传导实验，它的研究促进了医学领域中一个应用极广的柔性纤维镜的发 展，光导纤维一词也就是这一时期诞生的。2 0 世纪 6 0年代，光导纤维传输的光功 率损耗很大 ( 大于 1 0 0 0 d b / k m ) ，这就使得光纤通信的距离限制在短距离内。直到 1 9 7 0 年低损耗光纤发明之后， 光纤通信在实际应用中才取得了突破， 并按指数规律 快速发展 0 2 0世纪 9 0年代，一些基于通信网络资源的业务，例如数据查询及更 新、家庭购物、视频点播、远程教育、电子医疗、电视会议等均以异乎寻常之势飞 速发展。 个人计算机的存储容量及处理能力的显著增加， 工 n t e r n e t 广泛普及的趋势， 远距离接入程序和信息数据库，使人们有了更广阔的需求空间，并为这类需求添加 了原动力。为了处理日益增长的来自家庭 p c用户到巨型商社和研究机构的高宽带 业务需求，通信公司在世界范围内利用光纤传播的光波形成了主要的通信系统【2 一 引 。 我国于 1 9 8 8年召开的 “ 全国光纤通信工作会议”上决定，国家公用通信网长 途通信干线不再铺设新的同轴电缆，而采用光缆，从此拉开了我国光纤通信大规模 建设的序幕。到 1 9 9 9年底，全国光缆总长度已超过 工 0 0万公里，其中长途干线光 缆 2 2 . 4 万公里( 中国电信光缆总长度 2 1 万公里， 中国联通光缆总长度 1 . 4万公里) 。 而且，为满足人们日 益增长的数据通信的要求，在 “ 十五”期间，我国的光纤光缆 通信线路建设仍保持 1 5 % 左右的高速增长【门 。 1 . 2 光纤网维护发展概况 光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的 维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般的方法是通过监测空闲光纤 ( 暗光纤)来检测在用光纤的状态，而更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。 虽然 工 t u - t 长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于 1 9 9 6 年发布了 _ . 2 5 光缆网 络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功 能，但己经不能满足当前的需要，目前最新的建议是 2 0 0 1 年 1 2 月 i t u - t s g 1 6 会 议通过的 “ 光缆网络的维护监测系统” d e le t e 0 ： j c a t c hf c 0 1 e e x c e p t i o n e ) e 一 翼e p o r t e r r o r0 ： e 一 d e l e t e0 ： ) 3 5 华北电力大学硕士学位论文 蛰4 7 蹩m t c 程痔黪运行赛瑟。遥过左逮约褥形嗣表露户胃戮轻曩静筏到其落 的每个对象，比如监溯单元r t u l ，然后通过点击该图标找到它的地理位置，同时查 看其相关属性信息。从右边的地图上，用户也可以通过查看地图点击具体的地图对 象，查看其臻应的矮性，从两实现交豆式驰管理。 图4 7m t c 程序运行界面 3 6 华北电力大学硕士学位论文 第五章 测试系统的实验研究 5 二 1测试的参数计算 通过分析o t d r 测试原理发现， o t d r 进行测试时测试结果的准确度与测试波长、 测试范围、测试点距离等因素有关，因此在利用 o t d r进行测试和分析时，需要选 择合适的数值。 5 . 1 . 1测试波长的选择 在进行 o t d r测试时，测试波长的选取显得尤为重要。根据瑞利散射的原理可 以知道，瑞利散射的功率与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强，也就是说 1 3 1 0 n m 信号产生的轨迹会比1 5 5 0 n m 信号所产生的轨迹背向散射要高:在高波长区 ( 超过 1 5 5 0 n m ) ,瑞利散射会持续减小，但是这时红外线衰减 ( 或吸收)的现象会 出现，增加并导致了全部衰减值的增大。通过图5 - 1 波长与功率损耗曲线可以清楚 地看到存在两个低损耗的窗口， 即1 3 1 0 n m 和1 5 0 0 - 1 6 0 0 n m 附近的区域， 并且1 5 5 0 n m 是最低的 衰减波长。 因 此， 光纤传输系统中， 信号传输波长多采用1 3 1 0 n m . 1 5 5 0 n m , 根据sy d m 原理的应用，为了使系统具有广泛适用性，测试波长应该保证避开这两个 波长，同时光功率的损耗又尽可能小。 另外由于 1 6 2 5 n m波长的光缆监测系统对于光纤的细微变化如微压、微弯、渗 水、析氢具有最敏感的反应，因此该实验系统采用 1 6 2 5 n m 测试波长。 d b / t u n 波长( 0 m ) 图5 - 1波长与功率损耗曲线 5 . 1 . 2 o t d r 监测距离的计算及动态范围的选择 o t d r 监测距离也就是r t u 可监测光缆的长度，由r t u的动态范围、 光器件的介 入损耗、光缆的传输损耗、光纤接头 ( 机械接头、熔接接头)的损耗等因素决定。 3 f 7 华北电力大学硕士学位论文 第五章 测试系统的实验研究 5 二 1测试的参数计算 通过分析o t d r 测试原理发现， o t d r 进行测试时测试结果的准确度与测试波长、 测试范围、测试点距离等因素有关，因此在利用 o t d r进行测试和分析时，需要选 择合适的数值。 5 . 1 . 1测试波长的选择 在进行 o t d r测试时，测试波长的选取显得尤为重要。根据瑞利散射的原理可 以知道，瑞利散射的功率与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强，也就是说 1 3 1 0 n m 信号产生的轨迹会比1 5 5 0 n m 信号所产生的轨迹背向散射要高:在高波长区 ( 超过 1 5 5 0 n m ) ,瑞利散射会持续减小，但是这时红外线衰减 ( 或吸收)的现象会 出现，增加并导致了全部衰减值的增大。通过图5 - 1 波长与功率损耗曲线可以清楚 地看到存在两个低损耗的窗口， 即1 3 1 0 n m 和1 5 0 0 - 1 6 0 0 n m 附近的区域， 并且1 5 5 0 n m 是最低的 衰减波长。 因 此， 光纤传输系统中， 信号传输波长多采用1 3 1 0 n m . 1 5 5 0 n m , 根据sy d m 原理的应用，为了使系统具有广泛适用性，测试波长应该保证避开这两个 波长，同时光功率的损耗又尽可能小。 另外由于 1 6 2 5 n m波长的光缆监测系统对于光纤的细微变化如微压、微弯、渗 水、析氢具有最敏感的反应，因此该实验系统采用 1 6 2 5 n m 测试波长。 d b / t u n 波长( 0 m ) 图5 - 1波长与功率损耗曲线 5 . 1 . 2 o t d r 监测距离的计算及动态范围的选择 o t d r 监测距离也就是r t u 可监测光缆的长度，由r t u的动态范围、 光器件的介 入损耗、光缆的传输损耗、光纤接头 ( 机械接头、熔接接头)的损耗等因素决定。 3 f 7 华北电力大学硕士学位论文 如果网络中存在跨接站，还要考虑跨接站数量产生的影响。一般而言，都是根据光 纤监测距离标准计算公式进行计算后，再考虑工程具体情况加以一定的经验修正后 确定测试长度的。 监测距离计算公式如下: f p一a 一 me一ma 、 石 二 ( a f+ a s ) ( 5 - 1 ) 其中 l代表光纤测试系统监测光纤最大长度，尸表示 0 c m的动态范围，取值为 ( 3 7 / 4 0 / 4 2 d b ) , a c是介入损耗，指 o t d r 、光开关、w d m ,滤波器等设备介入损耗 的和，a f是光缆平均衰减系数( d b / k m ) , a s是光熔接接头平均衰减系数( d b / k m ) , 用 ,bt c 表示光纤监测余量富余度( d b ) , m a 则是测试信噪比富余度 d b ) .至于式( 2 ) 中变量的取值，p由系统供货商提供取值为 ( 3 7 / 4 0 / 4 2 d b ) , a f的取值由光缆生产 厂商提供，1 6 2 5 n m的平均损耗a f =0 . 3 5 d b / k m o a s 取值按光缆每 2 公里一个熔接接 头， 每个熔接接头衰减为。0 8 d b 计算， a s 为0 . w k o r 的取值为2 d b , h e 为1 d b , a c 的计算还要考虑o t d r 、光开关、w d m ,滤波器、机械接头的介入损耗。 5 . 1 . 3其他相关参数的设孟 影响测试结果的参数除了测试波长和动态范围以外，还包括: 1测试脉宽 o t d r 入射到光纤中光脉冲的持续时间，用n 。 表示。较大的脉宽可以扩大动态 范围，但相应的测试点距和测试精度也会受到影响，相反，脉宽较窄有利于缩短测 试点距，提高测试精度。 2测试点间距 o t d r 进行后向光功率分析的等距离散点， 用m 表示。 点距较窄有利于提高测试 精度，但是减少了测试点间距，会缩短了总的测试距离。 3测试次数 生成平均测试结果所进行的测试次数，增加平均测试次数有利于增加测试点 距，改善测试精度，增加动态范围，但是其结果就是花费更长的时间进行测试。 在系统初始化的过程中，需要通过反复的实验找到相对理想的测试参数， 但是 随着系统性能的变化，运行维护人员也可以通过工作经验修改具体数值。 5 . 2 光纤故障判断分析过程 光纤故障判断首先是将 o t d r采集的数据 ( 一维的数组，代表相隔单位距离光 纤点的损耗)进行光纤事件判断，然后将这些事件点与标准曲线 ( 光纤正常工作时 3 8 华北电力大学硕士学位论文 如果网络中存在跨接站，还要考虑跨接站数量产生的影响。一般而言，都是根据光 纤监测距离标准计算公式进行计算后，再考虑工程具体情况加以一定的经验修正后 确定测试长度的。 监测距离计算公式如下: f p一a 一 me一ma 、 石 二 ( a f+ a s ) ( 5 - 1 ) 其中 l代表光纤测试系统监测光纤最大长度，尸表示 0 c m的动态范围，取值为 ( 3 7 / 4 0 / 4 2 d b ) , a c是介入损耗，指 o t d r 、光开关、w d m ,滤波器等设备介入损耗 的和，a f是光缆平均衰减系数( d b / k m ) , a s是光熔接接头平均衰减系数( d b / k m ) , 用 ,bt c 表示光纤监测余量富余度( d b ) , m a 则是测试信噪比富余度 d b ) .至于式( 2 ) 中变量的取值，p由系统供货商提供取值为 ( 3 7 / 4 0 / 4 2 d b ) , a f的取值由光缆生产 厂商提供，1 6 2 5 n m的平均损耗a f =0 . 3 5 d b / k m o a s 取值按光缆每 2 公里一个熔接接 头， 每个熔接接头衰减为。0 8 d b 计算， a s 为0 . w k o r 的取值为2 d b , h e 为1 d b , a c 的计算还要考虑o t d r 、光开关、w d m ,滤波器、机械接头的介入损耗。 5 . 1 . 3其他相关参数的设孟 影响测试结果的参数除了测试波长和动态范围以外，还包括: 1测试脉宽 o t d r 入射到光纤中光脉冲的持续时间，用n 。 表示。较大的脉宽可以扩大动态 范围，但相应的测试点距和测试精度也会受到影响，相反，脉宽较窄有利于缩短测 试点距，提高测试精度。 2测试点间距 o t d r 进行后向光功率分析的等距离散点， 用m 表示。 点距较窄有利于提高测试 精度，但是减少了测试点间距，会缩短了总的测试距离。 3测试次数 生成平均测试结果所进行的测试次数，增加平均测试次数有利于增加测试点 距，改善测试精度，增加动态范围，但是其结果就是花费更长的时间进行测试。 在系统初始化的过程中，需要通过反复的实验找到相对理想的测试参数， 但是 随着系统性能的变化，运行维护人员也可以通过工作经验修改具体数值。 5 . 2 光纤故障判断分析过程 光纤故障判断首先是将 o t d r采集的数据 ( 一维的数组，代表相隔单位距离光 纤点的损耗)进行光纤事件判断，然后将这些事件点与标准曲线 ( 光纤正常工作时 3 8 华北电力大学硕士学位论文 懿栗露络中存在跨接壶占，逐要考虑跨接嫱鼗量产囊熬影翡。一羧瑟畜，都怒禳援竞 纤监测距离标准计算公式进行计算后，再考虑工程具体情况加以一定的经验修正后 确定测试长度的。 监测距褰诗算公式如下： ，( p 一彳c m c m a ) “一1 面了万广一 ( 5 叫) 葵中三钱袋免纾溅滚系统整襄l 党纾最太长菠，p 表示o c m 鹣动态范圈，取蓬为 ( 3 7 4 0 4 2 d b ) ，爿c 是介入损耗，指o t d r 、光开关、w d m 、滤波器等设备介入损耗 的和，爿，魑光缆平均衰减系数( d b k m ) ，爿s 是光熔接接头平均褒减系数( d b k m ) ， 翅娩表示光纾篮测余量鬻余度( d b ) ，施则是测试壤噪比富余发( d b ) 。至于式( 2 ) 中变量的取德，p 由系统供货商提供瑕值为( 3 7 4 0 4 2 d b ) ，g ，的取值由光缆生产 厂商提供，1 6 2 5 n m 的平均损耗彳卢o 3 5 d b k m 。a s 取值按光缆每2 公里一个熔接接 头，每个熔接接头衰减为0 0 8 d b 计算，彳s 为0 0 4 d b 。舱的取能为2 d b ，胁为i d b ， 鼻e 瓣诗葵述瑟考虑o t d r 、光开关、w d m 、滤波器、枫穰菝头豹余入损耗。 5 1 3 其他相关参数的设置 影噙测试矮粟熬参数狳了溅试波长释魏态菠嚣戳舞，还怠疆： 1 测试脉宽 o t d r 入射到光纤中光脉冲的持续时间，用n s 褒示。较大的脉宽可以扩大动态 激匿，但相应的测试点躐秘测试精度也会受到影噙，相反，脉宽较窄有利于缩短测 试点距，摄麓测试精度。； 2 测试点间距 o t d r 进行焉向光功率分析的等距离散点，用m 液示。点距较窄有利于掇离测试 精凄，毽是竣少了溅试点阚薤，会绞戆了慧豹瓣试鼯蛮。 3 测试次数 生成平均测试结果所进行的测试次数，增加平均测试次数有利于增加测试点 难，改善测试精度，增加动态范围，德是其结果藏怒藏费更长的时阑进行测试。 在系统橱始纯的遭弦中，需要通过反复的实验找弱裰霹理想的测试参数，但是 随着系统性能的变化，运行维护人员也可以通过工作经验修改具体数值。 5 。2 毙绣故障判葭分糈过疆 光纤故障判断首先怒将o t d r 采集的数据( 一维的数组，代衷相隔单位距离光 纾点的损耗) 进行光纤零传判断，然后将这些事件点与标准蓝线( 光纤正常王作时 3 8 华北电力大学硕士学位论文 溅篷兹篷) 麴事 孛点送行毙较，翔瑟枣静篷与事臀搽准 蹇之差蹙蚕超凄事臀f j 疆兹 范围，并产生相应的报告，磐要的时候发出告警。 如2 2 节介绍，如果没有任何事件点的话，尉向散射光功率轨迹图应该是一条 均匀下降的瓣线，也就怒滋单位长度豹光纤援嚣应该是一致瓣，使损耗发黛变讫酶 原因藏是各种类型事 孛点的存在。禹挽进行光纤故障判断首先必须判断整祭光纾上 的事件点类型和位置以及其相应数值。事件点分析算法基本上采用的是两点法、最 小二乘法、孤点法和小波算法等，更多地是两萃申戏蕊种以上算法的组合使用，确保 蘧线去豫爨声于筑，尽可戆戆掺狳嚣液薅事彳孛点，翔别出教藩搴件点。这黧| i 盂光纾 断裂的事件点为例，用两点法说明事件点分析算法。从图5 - 2 可以看到：在点b - a 区间光纤的长度为7 6 6 k m ，总共衰减了3 1 3 d b ，平均损耗0 4 0 9 d b k m ，曲线下降 平缓，无任谤突跳，说噗被测光绥斡余痿均匀，无颠点，在a 点处藏线突然畜一令 大幅度兹突跳，然后迅速下降至零。送说明a 点可能就是一个光纤断裂面，测试激 光信号在a 点的菲涅耳反射突然急剧增强，测试激光射出光纤，不再有反射，曲线 下降至零，幽此得出判断光纤断裂事件点的初步算法( 见图5 3 ) 。 州 ；“- b 。 图5 - 2 被测光纤状态曲线 3 9 华北电力大学硕士学位论文 图5 - 3 光纤断裂初步的算法 在应麓该露步算法弱瓣矮我翻又发理舞题，氇藏楚2 。3 节爨爨戆起趋躲渖鞫题， 我们称为富区，盲区决定了o t d r 所能测到的最短距离和最接近距离，它遐由于活 接头的反射引起o t d r 接收机饱和所致，盲区通常缴生在o t d r 丽板前的活接头反射 上，但也可在党纤的其媳位置发生，蠢区往往发生在测试端，便测试端数撼在事 牛 褒中不麓正常读酝，给测试端故障登灏带来困难”“，o t d r 静营嚣一般为几十到几百 米，为了获得完整数据，采用大约o t d r 盲区氏度的软光纤盘( 一般在5 0 0 m 左右为 健) 连接于o t d r 与被测光纤之间，使o t d r 的盲区藩在软光纤盘上或者放弃开始的 一些点不进露翔錾。茂努考虑到当光蟹凝裂时产生戆突魏，突蹒上麓点夔勰率不一 定是突然增大，如果点的位置不同，冀斜率也可能迅速地减小。因此应该撼判断语 句修正为k 。k 。 w 或者k 。k 。 w 。 表5 - 1 菜干线事件分梧表 类序标记线事件位置标记线事件损耩( d b )平均损耗反射系数( d b ) 型号 a ( m )( m )b ( m )( d b k m ) l ll2 1 9 5 20 02 8 5 8 + 9一l 9 l o 1 2 1 7 2 0 ，4 i 7 2 0 4 2 8 5 8 。9 0i 9 lo ，j 9 5 女$ 422 8 5 8 92 8 5 8 93 1 7 5 40 1 0 2 半 $ 女$ 1 23 1 7 5 43 1 7 5 47 3 5 1 40 9 2 602 0 6 8 37 3 5 l 。47 3 5 i ，47 6 0 6 6 0 ，0 2 l $ $ $ 42 64 9 5 8 5 94 9 5 8 5 94 9 9 0 2 4o 0 1 0 7 女 1 2 4 9 9 0 2 ；44 9 9 0 2 。45 0 2 4 9 。6 0 。1 9 20 2 8 9 52 75 0 2 4 965 0 2 4 9 66 5 9 5 8 0 $ 女 一3 2 6 2 8 此外，还有其他1 0 多种常见事件点的算法。依次编写出这些事件的算法，形 成专家事件分析库，在进行光纤事件分橱时，只需给出每段光纤测试数据数组，就 4 0 华北电力大学硕士学位论文 霹以鑫动分辑窭巍纾存在郡些事传点，事静点笾黉，事斧类羹灏籀应鼗毽，获瑟形 成事件分析寝。如表5 1 为某干线实测数据事件分析表，测试波长1 6 2 5 n m ，测试脉 宽2 5 0 0 n s ，测试距离8 0 k m 。 表中“蹙型”值就怒褰 孛类型，其中数据l l 裘示起始光纾类型，1 2 袭示光纤 段( 事件点之间损耗均匀下降静光纤段) ，4 表示介入损耗事件，8 表示正囱事件， 5 表示反射结束等。“序母”是光纤上事件点的标号，“一”表示遣续光纤段。标记线 a 、b 分别表示事件的起点和终点，a 、b 之间的鼹离就是事件长度。由于采用的是 较大懿 | | l 试艨宽，造成攀傍长疫较长，但是霾为事佟点位置接遥予稼记线a 滟位置， 所以对于光纤事件点定位不会产生太大影响。事件损耗指的是标记线a 、b 的损耗 值之差，平均损耗是事件损耗除以事件长度的得数，反射系数是存在反射事件时， 掭过线h 鲍光功率与该攀馋长度范隧 起出现鳆最蔫党功率之间熬差值。 在分拼褥出以上数掭盾，我们所鼹做的就是将分析数据与参考曲线( 该鞠线为 系统初始化过程中对光纤进行反复测试和相应修正后，得出的标准的事件曲线) 上 的值进行比铰，眈如以序号2 事件为例，查看参考蔽线上是否有该事件点，如果不 存在爨话蒌辇告警；兹票存在该事静静诿，事 孛点攒籁与参考鏊线上事 孛损稳靛差菹 是否超过此搴件类型的门限值，超过的话产生告警；此外就是枣件的位置是否发生 变动，如果超出变动范围就告警。 系绕麴豢警疆蘧包聚嚣5 4 告警参数设置孛竣囊，遥过黪变纯数据与逸麓告警 限值相比较褥出用户认可韵告警信息。告警信息产生后，立即上报m t c ，穰据告警 等级的不同，在用户界面上以相应的方式显示该告警。 5 3 系统j i | | 试方式 图5 - 4 告警参数设霞 本系统的测试方式分为定时测试和实时测试两秭类型。主鼹原因是由_ 】 _ 考虑到 o t d r 测试卡以及宠开关等器责光学仪器的使蘑寿翕，磋i 建议袋_ | l ；lo t d r 测试方式进 行2 4 小时实时监测，为了高度保证光传输系统的安全可靠运行，实验系统增加了 光功率测试方式作为o t d r 光纤监测的辅助方式。光功率监测鼠然不能全面地监测 4 l 华北电力大学硕士学位论文 光纤的传输特性，但可以2 4 小时实时监测光纤的状态，在光纤出现故障时，迅速 上报控制模块，启动o t d r 模块测试，在最短的时间内不仅将告警信息传送给维护 管理人员，同时将对光纤的测试结果和故障判定提供给维护管理人员，实现近似于 实时的监测效果。而平时只是根据测试任务利用o t d r 测试卡进行常规测试。 5 3 1 定时测试 系统的定时测试包括定时测试，任务测试和点名测试。 定时测试：每天固定卜2 次对所有光路进行测试。用户可以自定义测试频率及 每次测试的时间。系统将分析并保存该测试结果。 任务测试：跟据系统运行维护的需要，指定系统执行除定时测试以外额外的单 次测试任务，测试范围包括所有光路在内。 点名测试：系统管理员指定时间对单一的光路进行单次测试的方式。 在系统管理员设置测试任务，指定各r t u 自动启动测试时间，时间间隔，测试 顺序等参数之后，在测试时间表中，可能出现测试冲突的情况，则由系统的令牌机 制自动封闭相关测试时间段，以防止测试冲突。 当某些光纤段的监测范围横跨了两个不同监测管理中心，如下图5 5 所示，a 【 监测站可监测b l 至b 2 段光纤，a 2 监测站可监测b 2 至b 3 段光纤，而a 1 和a 2 监测 管理中心的分界线在b 2 和b 3 之间，即a 2 监测站向b 2 方向监测到的光纤数据有部 分属于a 1 监测管理中心。因此a 1 监测中心和a 2 监测之间需提供组网通道，a 2 可 将管理监测数据传递给a 1 监测中心，或在a 1 监测中心需要的情况下，代理控制a 2 的r t u 监测所辖区段内光纤，即实现代理测试功能。 管髓分艄蛊 i i ii a 1 一一a 2 一豁副市自