电力光缆故障点快速定位方法.doc

电力光缆故障点快速定位方法2011年1O月第39卷第5期(总第216期)吉林电力JilinElectricPowerOct.2011VoI.39No.5(Ser.No.216)电力光缆故障点快速定位方法FastPositioningMethodforElectricPowerOpticalCable宋鑫,李晓华,刘彦军(四平供电公司,吉林四平136000)摘要:为快速,准确定位光缆故障,在介绍光时域反射仪()TDR)测试原理基础上,详细分析了利用()TDR定位电力光缆故障点的通用及快速定位方法,并分析了测试中产生的误差.该方法极大地提高了故障定位的准确性.加快故障处理速度,从而减少了巡线工作量,故障处理时间和光缆中断时间.关键词:故障点;快速定位;电力光纤通信OTDR中图分类号:TN818文献标志码:B文章编号:10095306(2011)05002903光纤通信具有高抗干扰能力,高传输速率和具有环网保护等优点,1999年吉林省电力系统开始大面积建设光纤通信,以架设于电力杆塔之上的全介质自承式(ADSS)光缆和光纤复合架空地线(OPGW)光缆为主,仅用不到2年时间建成以光纤通信为主,微波通信为备用的格局.随着光缆路由的丰富和传输设备硬件及技术的不断升级,大型通信站业已开通两套以上独立的具有可靠保护功能的通信网络,两套系统互为备用,边远变电所也形成多个光方向的环网保护.在多套具有多路由保护的光传输网络互为备用的格局中,微波通信逐步退出运行,光纤为电力系统继电保护,安全自动装置提供可靠的保护通道,为自动化和五防装置提供优质宽带的数据通道,为变电站无人值守和集中控制打下基础.光缆线路故障是光纤通信系统中通信中断的主要原因,它约占通信中断障碍的6O9/5以上,尤其是那些没有备用路由的光缆发生故障将严重影响系统通信安全,因此,快速,准确定位光缆故障,是减少光缆抢修时间,确保通信系统可靠运行,减少中断影响主要环节.光缆的常见故障分为光缆断纤和损耗增大,它们都需要准确定位故障点后处理,因此准确定位故障点是故障处理的关键.电力系统光缆与其他管道或地埋光缆相比,可将电力线杆塔作为参照物定位故障点的地理位置,大大提高故障定位的准确性,减少故障处理时间.下面着重阐述光时域反射仪(OTDR)在电力光缆的故障分析与定位方法中的应用.,收稿日期:2011一O512作者简介:宋鑫(1973一),男,工程师,从事光纤通信技术工作.1OTDR的测试原理OTDR是利用光的后向散射和菲涅耳反射原理设计的用以测试光缆故障点的仪器.其工作原理是:光源产生很强的激光探测脉冲,当该脉冲在光纤中传输时,产生瑞利散射,其中部分散射信号逆光纤返回,即所谓后向散射信号.OTDR将返回的后向散射信号根据回达时间,区域差别和光功率变化情况进行抽样收集,量化处理后,以几何平面形式在示波器上显示出被测光纤反向散射曲线.当光遇到故障或光纤断点时,会产生一个尖锐的反射信号叠加到后向散射信号上,反应在示波器上的后向散射曲线有较大的突变.测试时只要将示波器的游标设置在曲线的末端点上,仪表就可显示出被测光纤故障或断点与测试端的距离.2光缆故障点的定位方法2.1利用OTDR定位光缆故障点的通用方法要正确设置OTDR的参数,避免产生测试误差;按照仪表的参数设置其折射率;正确选择量程范围与脉冲宽度;正确选取平均化处理时问;确定故障点后使用OTDR的放大功能,以便更准确地测试出故障点位置.建立准确,完整的光缆线路台帐是障碍测量,定?29?2011年10月第39卷第5期(总第216期)吉林电力JilinElectricPower0ct.2011Vo1.39No.5(Ser.No.216)位的基本依据,因此,必须对线路台帐的收集,整理,核对工作进行周期性复查,建立起真实,可信,完整的光缆线路档案.在光缆接续监测时,记录测试端至每个接头点位置的光纤累计长度及中继段光纤总衰减值,同时也将测试仪表型号,测试时折射率的设定值进行登记.准确记录各种光缆余留,详细记录每个接头点,特殊地段,进室等处光缆盘留长度及接头盒,终端盒,光缆配线架等部位光纤盘留长度,以便在换算故障点路由长度时予以扣除.障碍测试时应尽量保证测试仪表型号,操作方法及仪表参数设置等的一致性,使得测试结果有可比性,因此,每次测试仪表的型号,测试参数的设置都要做详细记录,以便于以后利用.最后需要在日常测试中不断地积累和总结故障点的测试方法,全面测试,综合分析.测试光缆故障点,要求操作人员一定要有清晰的思路和丰富的处理问题的方法.在具体的测试中,如果故障点出现在A,B两个有人段内,同时二者都具备测试的条件,A,B双方均对故障点进行定位测试,按照双方拥有的台帐,核对光缆距离,依照测试结果进行分析,比较,以便更加准确地测出故障点的位置.当故障点附近径路上没有明显特征,具体障碍点现场无法确定时,可采用在就近接头处测量等方法,可在初步测试的障碍点处打小弯制造人为事故,有人端站测试仪表处于实时测量状态,比较测量到的衰耗变化点与先前测到的故障点,从而确定故障点位置.2.2电力光缆故障快速定位方法电力光缆主要为架设在电力线杆塔上的ADSS光缆和OPGW光缆,与其他管道或地埋光缆相比,利用电力线杆塔作为参照物进行故障定位,可大大提高故障定位的准确性,加快故障处理速度,从而减少光缆的中断时间.2.2.1距离测试点很近的故障点定位方法光缆故障点距离测试点很近,甚至在OTDR的测试盲区内(小于50m),此时在故障端测试时,OTDR仪表不能显示出可表示故障点的规整曲线,为了精确定位,需要加一段能避开仪表盲区的光纤,一般长度不小于500m,先精确测出加入光纤长度,再接入故障光纤测试,测得的故障点距离减去加入光纤长度即为故障点的距离.由于测得的长度是纤芯的长度,纤芯和光缆皮存在长度差,ADSS光缆尤为明显,是由于塑管在光缆护套内螺旋分布设计造?30.成的,一般ADSS光缆长20m/km左右,不同型号的光缆的误差不同,需在施工时建立完整工程档案,以便在测试时精确计算光缆的皮长,从而准确定位故障点.对于尾纤故障,接头盒内故障或距离较近的光缆中断故障,用可见光源进行辅助判断更为便捷.可见红光源,除了对尾纤布线进行校对外,还可以对尾纤及短距光缆进行辅助判断,在尾纤或光缆的一端加上可见红光源,沿尾纤或光缆的路径进行检查,发现有红光溢出,即可断定为故障点,用此方法还可以查出尾纤或纤芯由弯曲直径过小造成的衰耗过大部分.可见红光源在黑暗中使用效果更加明显.光缆的实测长度由于盘留和路径等原因造成和地理位置参照不一致,只能大致判断出断纤的地理位置,对于10km以内全部纤芯断的故障点,首先怀疑外力破坏,可以先行安排人员到断点附近巡线,无法发现故障点时,测试人员再进行故障点的精确计算,确定故障点的位置,可采用打小弯等方法进验证,然后再进行断缆测试确认,更换故障光缆,重新熔接排除故障.2.2.2距离测试点很远的故障点定位方法用OTDR测得纤芯距离后,折算成光缆长度,再减去盘留长度,得到准确的光缆长度.在实际应用中,光缆的长度很难与实际的地理位置相对应,比如测得光缆长度为30km,很难确定30km在什么位置,因此需要一个很好的参照物.电力光缆基本上都是架设在电力线上的,管道,地埋的光缆很少;每基杆塔具有唯一的杆塔号,多数杆塔之间的档距相同,很少的一部分因地理条件限制而不同,可以把杆塔作为参照物进行故障点定位,将故障点定位在几基杆塔之间,可以极大地提高故障定位的准确性,减少巡线的工作量和故障处理时间.方法1:通过OTDR测的光纤长度折算成光缆长度,减去光缆盘留长度再减去人局长度,同电力线路长度进行比较,从而确定故障点的杆塔号,直接赶到故障点杆塔所在地,进行详细检查,可将故障定位在12基杆塔之间,采用打小弯等方法进行验证后,更换一至两档光缆后即可排除故障.此种方法需要大量数据计算,计算使用的数据直接影响定位的精度,因此要求施工时存档的光缆资料完善准确,同时需要送电工区提供电力线路详细资料.实际施工中留存的光缆资料并不十分完善准确,因此这种方法使用较少.2011年l0月第39卷第5期(总第216期)吉林电力ilinElectricPowerOct.2011Vo1.39No.5(Ser.No.216)方法2:通过OTDR测得纤芯长度后,无须折算成光缆长度,只与施工存档的接头点距离比较,将故障点确定在两个接头点之间,确定离故障点最近的接头点杆塔号,安排巡线人员从该基杆塔起对该接续段巡视.若无法发现明显断点,则需将该接头盒取下断纤测试,将测得的纤芯长度折算成光缆长度,再减去该点的余缆长度,即为接头点到故障点的距离.用确定的故障点距离除以光缆的档距,加上(减去)接续点杆塔号即可确定故障点杆塔位置,将光缆放下,用打小弯等方法进行判断处理.此种方法计算数据简单,早期定位速度快,对外力破坏性故障点的确定十分有效,对隐性故障点稍显繁琐.方法3:不管何种型号的光缆,纤芯与外护套的长度比值是固定的,电力线路杆塔之间的档距也基本相同,因此每档的光缆长度基本相同,也就是说纤芯长度与杆塔基数成正比,可以用此关系快速定位故障杆塔号的位置.测量点到故障点的杆塔基数N的计算公式为:N1=LlN/L(1)式中:L为OTDR测得的到故障点的纤芯长度;L为OTDR测得的整条光缆的纤芯长度;N为整条电力线路的杆塔的总基数.如果测试点在线路杆塔的小号侧,则N即为故障点杆塔号,如果测试点在线路杆塔大号侧,则杆塔号为(一).用此方法只需知道光缆纤芯总长度和线路杆塔基数,可将故障确定在13基杆塔范围内,可直接安排巡线人员对这几基杆塔线路进行巡视,减少巡视工作量,对外力破坏性故障非常有效.该方法产生误差的原因为,纤芯长度没有减去入局部分和接续余缆长度,还有由于地势的原因造成的杆塔档距不均,相比之下平原地区准确度要高于山区.如能估算出入局长度和余缆长度,那么在故障点和总长度上减去相应的余缆长度,能进一步提高准确度.L也可以是超过故障点的某一接头点的长度,也就相应的为这一接头点内的杆塔数,可以获得更为准确的结果.对于隐性故障,巡线人员不能发现故障点,可选择最近的接头点进行测量,确定接头点到故障点的距离,折算成光缆长度减去余缆长度,即可确定故障位置.在确定接续点到故障点的距离后,若知道此接续段的纤芯长度和下一接头点的杆塔号,且此区段杆塔档距较均匀,可利用以下公式确定故障杆塔号.当Jl<2时:N1一1+Ll(2-J1)/L2当l>E,2时:N1一t,1一L1(1一t,2)/L2式中:为测试点杆塔号码;J为下一接头点杆塔号码;厶为从测试点到故障点的距离;L.为测试点t,.到.的纤芯长度.因为电力系统光缆是架设在电力线路之上,要更换至少更换一档距离(50m)以上,如果测试点在OTDR盲区内,不必加尾纤测试,直接更换该档光缆即可.3电力系统光缆故障快速定位方法的应用2010年12月5日15:00:o0,四平供电公司通信调度在网管上发现JF变电所和SI变电所骨干网2套传输设备对应光板上报Rlos告警,城网JF变对SL变光板上报Rlos告警,城网SL方向4个通信站掉站.故障分析:骨干网对SL变电所2套传输设备和城网对SL方向1套传输设备均通过架设在66kVFS线上的24芯ADSS光缆连接,3套传输设备均出现告警,FS线光缆故障的可能性非常大.在JF变电所测试发现,全部纤芯在62.907km处断,因此怀疑外力破坏可能性大.FS线共有杆塔527基,以前存档的纤芯长98.705km,JF侧杆塔为小号,因此,N:527基;L:98.705km;厶:62.907km,利用公式(1)可以计算出N.=335.87基.由上可见故障点在335左右,2010年12月6日5:00:00,巡视人员