电力光纤通信线路的安全评估

　　《华北电力学院学报》是由华北电力大学主办的自然科学学术性期刊，国内外公开发行，季初月出版。本刊以马列主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导，以促进科学技术发展、培育科技人才和为社会主义现代化建设服务为宗旨，主要报道有关火力发电、供电及管理方面的最新研究成果，介绍国内外电力科技发展动态，内容包括：发电厂设备的运行与控制、电力系统自动化、继电保护、节能技术等。本刊立足本学校，面向全社会，作者和读者群体由与上述专业有关的教学、科研、生产等领域的从业人员组成。对国家、省(部)级自然科学基金资助项目、重点攻关项目的论文优先刊登。

　　针对电力通信光纤线路容易发生故障的现状，文章详细分析了光纤通信线路的安全性评估方法，介绍了电力通信光纤线路的安全影响因素，在此基础上从电力光纤线路常见的故障测试角度分析了其安全性评估的意义，并对比传统的安全评估方法探讨了基于故障树分析方法的评估方法，有针对性的给出了若干具体的电力光纤通信线路安全评估的完善措施和应用方法，对于进一步提高电力光纤通信线路的安全评估水平和故障诊断水平具有较好的借鉴指向意义。

　　一、概述

　　随着国民经济的飞速发展，电力系统逐渐成为国家经济发展的命脉之一，而电力通信系统对于电力系统的正常稳定工作有着非常重要的影响。目前应用在电力系统中的电力通信系统主要包含载波通信、微波通信、卫星通信、移动通信和光纤通信等几种方式，其中光纤通信由于低廉的成本、稳定可靠的通信质量而受到广大用户的热捧。但是另一方面，光纤通信的质量直接决定了电力系统的工作可靠性，因此，必须要对电力系统中的光纤通信系统进行研究。

　　本论文主要结合电力光纤通信线路的安全性进行分析研究，以期能够从中找到电力系统光纤通信线路的安全性评估方式与方法，从而能够为进一步提高电力系统中的光纤通信线路稳定性和可靠性提供技术基础，并以此和广大同行分享。

　　二、电力光纤通信线路安全性

　　电力通信专网最重要的特点就是可靠性和实时性，一旦发生故障所引发的不仅是经济上的损失，更重要的是对电网安全产生了潜在的威胁，直接影响着电网运行的安危，造成的影响和损失将十分巨大。所以，加强对电力通信网的安全性评估研究是一项非常迫切的任务，对于进一步提高电网运营效率，对于电力市场改革的成功与否，对于发挥国家电网公司在资源优化配置和电力市场建设方面，具有十分重要的意义。因此，电力光纤线缆应该尽量避免发生故障，这就要求尽可能提高光纤通信线路的安全性。

　　一般说来，电力通信光纤的安全性主要是指光纤在工作过程中发生故障、损毁的概率，假如说电力光纤信号传输质量好、发生故障损毁的概率低，那么就可以理解为光纤安全性好。通常来说，对于电力系统的通信光纤，其工作故障通常可以分为外在因素和内在因素两大类，下面逐一分析说明。

　　(一)外在因素

　　外在因素主要是指一些不可抗拒的因素所造成的光纤传输的故障与损坏，例如雷击、地震、火灾等等，这些自然灾害属于不可控因素;当然，也有一些可控的但是不可抗拒的因素也会导致光纤传输的瘫痪，例如灰尘或者湿气过大，也会给电力通信网络带来安全隐患。

　　(二)内在因素

　　对于光纤传输线路的内在因素而言，主要是指对光纤线路的维护管理，以及对光纤传输网络的管理等，这些是由于人为的操作或者管理而给光纤通信线路带来故障隐患，因此，在对光纤通信线路进行日常维护过程中，应该加强对网络拥塞及光纤通信线路故障的排查，提高光纤通信线路的通畅性与安全性。

　　三、电力光纤通信线路安全性维护探讨

　　(一)电力光纤通信常见故障测试分析

　　对于电力光纤通信线路而言，其线路安全性是与故障成反比的，因此，要保障电力通信光纤的安全稳定可靠工作，就必须对电力通信光纤进行状态监测，对常见的故障进行排除，以提高电力通信光纤的安全性。由于电力通信光纤电缆是特种光纤线缆，不同于一般的光学电缆，因此对于电力通信光纤线路的故障诊断，必须要借助于专业的光纤故障诊断设备进行安全性分析和测试。下面对电力通信光纤常见的故障测试手段与方法进行分析，以提高电力通信光纤工作的安全性。

　　对电力通信光纤的安全性故障测试，与传统光缆测试不同，其不同之处在于PON光缆网络是一点对多点的通信连接，由于引入大分光比的分光器，分光器后面会有多条光缆，从而带来测试的复杂性。由于PON网络涉及分光器和后面大量的光缆，不适宜采用备纤测试，只能采用波分复用技术。加入波分设备 (WDM)，利用与PON业务波长不同的1650nm波长进行测试，在接收端使用滤波器把测试波长滤除，消除测试光对 ONU(OpticalNetworkUnit)的影响。测试时1650nm测试光和业务光通过合波后经过 OLT(OpticalLineTerminal)侧光缆，到分光器件，再分到每个ONU段光缆。测试光在OLT至分光器段的光反射是单条光缆的反射信号，而分光器至ONU是将所有ONU光缆上的1650nm反射光传送回来，经过分光器聚合叠加后的反射信号送至OTDR进行分析，每段光缆的特征信号是叠加总信号中，加上测试光经过分光器衰减后信号本身损耗较大，反射的信号也不强。为此加入特别设计的强反射器单元，以增加每段ONU光缆在最末端的反射光能量。除增强ONU末端光缆强反射外，监测站(RTU)采用针对PON的OT-DR测试信号分析算法，以及配置专用的OTDR模块，能分辨出长度差异在2m 内的多条ONU光缆特征。即使采用1︰64分光器，每段ONU光缆的末端反射信号都能被分辨出来。当其中一个ONU光缆中断，相应的强反射峰会消失，借助这个强反射峰的消失，系统可以准确判断出对应光缆产生中断故障。在线方式充分利用现有PON网络现有的分光器件和在用纤芯，不需要额外占用纤芯、安装分光器和进行工程跳纤，能保证100%测试出电力通信光纤中的纤芯情况，且不影响现有的电力通信业务。

　　(二)电力光纤通信线路的安全性评价及应用措施

　　1.进一步完善电力通信光纤线路安全性评估方法。过去对于电力通信光纤的安全性评估方法，主要是采用安全检查表法、专家评议法、预先危险分析法、故障假设分析法等几种传统的安全评估方法，这些方法在实际操作起来工作量大，且评估结构的可信性受操作人员的知识水平和经验影响，尤其是像专家评议法这样的评估方法，完全取决于专家的个人经验和专业知识，可信性无法得到保证。

　　借鉴国外的经验，这里提出以故障树分析法作为电力通信光纤安全评估的方法。故障树分析法(FaultTreeAnalysis，缩写FTA)采用逻辑方法，将事故因果关系形象的描述为一种有方向的“树”：把系统可能发生或已发生的事故(称为顶事件)作为分析起点，将导致事故原因的事件按因果逻辑关系逐层列出，用树性图表示出来，构成一种逻辑模型，然后定性或定量的分析事件发生的各种可能途径及发生的概率，找出避免事故发生的各种方案并优选出最佳安全对策。FTA法形象、清晰，逻辑性强，它能对电力通信系统的光纤危险性进行识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。

　　在利用故障树分析法对电力通信光纤线路进行安全性评估时，具体操作步骤如下：

　　(1)首先要详细了解要分析的对象，包括光纤常见的故障类型，故障原因，环境状况及控制系统和安全装置等。

　　(2)通过实验分析、事故分析以及故障类型和影响分析确定顶上事件，明确光纤系统的边界、分析深度、初始条件、前提条件和不考虑条件。

　　(3)确定光纤系统事故发生概率、事故损失的安全目标值。

　　(4)调查原因事件，也就是找出系统的所有潜在危险因素的薄弱环节，包括光纤线路的硬件故障、软件故障、人为差错及环境因素。

　　(5)确定不予考虑的事件，寻找故障树的顶事件，确定定量分析的深度，并编制事故树。

　　(6)当事故发生概率超过预定目标值时，通过重要度分析确定采取对策措施的重点和先后顺序，找出消除故障的措施方法，从而得出光纤线路安全性分析、评价的结论。

　　2.进一步提升电力通信光纤线路安全性的几点建议。

　　(1)制定定期维护和状态检修机制。由于电力通信光纤线路结构都较为复杂，因此对于电力光纤的维护，不能采用故障维修的模式，这样会大大减少设备的光纤寿命，可以借鉴大型生产设备的维护模式，采用定位维护和状态检修相结合的方式。定期对电力通信光纤进行维护，根据定期维护的检测结果对设备的状态进行诊断，对设备进行状态检修，从而可以将设备故障消灭在萌芽中，提高电力通信光纤的安全性和可靠性。

　　(2)定期进行性能测试。正如上文分析的那样，可以定期对电力通信光纤进行性能测试，选取几个合理的性能指标，通过观测和记录性能指标来对光纤进行安全性的评估，从而为故障诊断提供基础性数据和决策依据。

　　(3)加快人才队伍建设。电力通信光纤是一个新发展起来的网络应用领域，其安全性运行维护需要专业的技术队伍，传统的网络设备技术人员未必能够适应光传输网络设备的维护，因此需要加快人才队伍的建设，构建一支专业的电力通信光纤的安全维护队伍，从而提高光纤运行的可靠性和安全性。

　　四、结语

　　电力通信网络的安全性逐渐被提上了举足轻重的地位，其安全稳定运行对于整个电力系统的工作都有着非常重要的影响。本论文就重点结合电力光纤通信线路的安全性，对电力光纤线缆的故障诊断、测试及安全性维护做了全面的分析讨论，对于提高电力通信光纤电缆的故障诊断水平和安全性维护应用水平具有较好的理论指向和实践应用的意义，因而是值得推广应用的。

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