CN103441794B - 变电站光纤故障定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种变电站光纤故障定位系统和方法，涉及光纤故障检测领域，监测中心包括：数据管理模块、监测控制模块和报警模块；所述数据管理模块用于维护和管理监测中心自身的测试信息以及监测站所发送的测试信息和参数配置信息；所述监测控制模块用于管理所述监测站的测试信息和参数配置信息，对于监测站的测试信息和参数配置信息进行分析和存储，将监测站采集的光纤性能信息发送到监测控制模块进行分析，将分析后的测试信息和参数配置信息以及光纤性能信息进行判断，得到告警信息，将告警信息传输给报警模块；所述报警模块用于将告警信息通过报警模块预存的地理位置信息进行位置定位，显示故障位置信息。

Description

变电站光纤故障定位系统和方法

技术领域

本发明涉及变电站光纤通信技术领域，尤其涉及一种变电站光纤故障定位系统和方法。

背景技术

光纤通信作为目前电力系统的主要传输方式，应用范围越来越广泛，它不仅实现了远距离传输信号，且传输信号性能稳定，为了保证线路的稳定必须对网络进行良好的监控，当网络出现故障时，如果不能有效找出问题光路所在位置，必然会造成大量的时间与经济损失。目前，对于光纤故障的定位主要采用OTDR（光时域反射仪）技术。该技术可以有效地监测出故障点与监测点之间的距离，但是无法显示出故障点的空间位置（坐标值），由于电力系统中光纤埋设走向复杂，这给光纤故障抢修带来很大困难，而且在实际的PFTTH网络光纤故障处理中，传统的OTDR无法满足接入网多支路、单向高损耗的实时在线监测的要求，常常出现因无法迅速准确地找到故障点地理位置而延误事故处理，导致损失增加的情况。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种变电站光纤故障定位系统和方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种变电站光纤故障定位系统，由监测中心和监测站组成，其关键在于，所述监测中心包括：数据管理模块、监测控制模块和报警模块；

所述数据管理模块用于维护和管理监测中心自身的测试信息以及监测站所发送的测试信息和参数配置信息；

所述监测控制模块用于管理所述监测站的测试信息和参数配置信息，对于监测站的测试信息和参数配置信息进行分析和存储，将监测站采集的光纤性能信息发送到监测控制模块进行分析，将分析后的测试信息和参数配置信息以及光纤性能信息进行判断，得到告警信息，将告警信息传输给报警模块；

所述报警模块用于将告警信息通过报警模块预存的地理位置信息进行位置定位，显示故障位置信息。

上述技术方案的有益效果为：通过监测中心的数据管理模块、监测控制模块和报警模块协同工作，对光纤传输信息进行检测，并且准确定位光纤故障位置，将信息反馈给监测中心进行后续处理。

所述的变电站光纤故障定位系统，优选的，所述监测站包括：主控模块、OTDR卡测试模块和光功率监测与统计分析模块；

所述主控模块用于将监测站的测试信息和参数配置信息发送到OTDR卡测试模块进行测试工作，以及发送到光功率监测与统计分析模块完成光纤光功率采集工作；

所述OTDR卡测试模块用于通过发送窄的激光脉冲并检测光纤的后向散射信号，采集被监测光纤的测试信息和性能信息，形成测试曲线，反馈给主控模块，主控模块对测试曲线进行分析，计算得到光纤的参数配置信息，所述参数配置信息为段平均耗损系数信息、平均接头耗损信息、全程平均耗损信息、光学距离信息；

将所述参数配置信息传输给监测控制模块，所述监测控制模块形成参考曲线与测试曲线，将所述测试信息与参数配置信息进行比较，获得故障点位置信息；

测试结果传送给主控模块，以此来判断光纤线路所述光功率监测与统计分析模块内置分光器模块，采集n%的测试光，实时监测被监测光纤中光功率的变化，并把告警，所述2≤n≤10。

上述技术方案的有益效果为：通过监测站的主控模块、OTDR卡测试模块和光功率监测与统计分析模块的协同工作，OTDR卡测试模块对光纤进行故障检测，然后通过光功率监测与统计分析模块对故障进行分析得到故障定位信息。

所述的变电站光纤故障定位系统，优选的，还包括：运行维护模块；所述运行维护模块用于对数据管理模块的测试信息、参数配置信息和性能信息的维护，管理所述信息的打印输出。

上述技术方案的有益效果为：运行维护模块对光纤运行数据进行管理维护以及输出打印等相关工作。

所述的变电站光纤故障定位系统，优选的，所述报警模块包括：地理信息系统；

所述地理信息系统用于将预存的地理位置信息与监测控制模块接收的OTDR卡测试模块获得的故障点位置信息进行比对，自动标示出与监测中心基准点的距离，通过分析计算得出故障点的空间位置并在地图上显示，并通过数据管理模块提供的历史故障信息提供辅助决策。

上述技术方案的有益效果为：地理信息系统所存储的地理位置信息与监测控制模块接收的OTDR卡测试模块获得的故障点位置信息进行比对分析之后，将空间位置在地图中显示出来。

所述的变电站光纤故障定位系统，优选的，所述地理信息系统包括：故障定位模块；

所述故障定位模块用于管理地理信息系统的空间数据和属性数据，所述空间数据和属性数据的关系是每一个空间数据与这个空间数据所描述的属性数据在地理信息系统中被共同赋予了有且唯一的一个ID号，而这个ID号保证了空间数据与属性数据一一对应关系。

上述技术方案的有益效果为：所述故障定位模块能够准确的定位故障点。

所述的变电站光纤故障定位系统，优选的，所述故障定位模块包括：

监测中心得到光功率告警信息，地理信息系统自动启动故障定位操作，所述主控模块控制OTDR卡测试模块进行监测，得到故障点距离相应监测站的距离记为S_测，在杆塔属性表中距离相应监测站的距离与杆塔的杆号一一对应，每一个杆塔的杆号有且唯一对应一个距离相应监测站的距离，在杆塔属性表中选取距离相应监测站的距离与S_测数值之差最小的一个杆塔的杆号，从而相当于选择出了距离故障点最近的杆塔，该杆塔的杆号记为N，再从杆塔属性表之中查找出距离相应监测站的距离记为S_N，即通过杆塔属性表查找出{min(S_n-S_测)}所对应的的N的值，由于在配置杆塔属性表时，按距离相应监测站从小到大的顺序依次记录杆塔，因此故障点确定在杆塔的杆号N以及杆塔的杆号N-1所对应的杆塔之间，再在杆塔属性表之中查找出杆塔的杆号N-1所对应的距离相应监测站的距离S_N-1，而每个杆塔所对应的空间坐标（X_N，Y_N），（X_N-1，Y_N-1）也在属性表之中查询得到，如果X为故障点X坐标，Y为故障点Y坐标，X_N为杆塔的杆号为N对应的杆塔的X坐标，X_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的X坐标，Y_N为杆号为N对应的杆塔的Y坐标，Y_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的Y坐标，那么故障点的空间坐标为

上述技术方案的有益效果为：通过故障定位模块具体运算之后，对故障点能够准确的定位。

所述的变电站光纤故障定位系统，优选的，还包括：光开关切换模块；

所述光开关切换模块用于切换光纤光路，与OTDR卡测试模块形成联动，光纤光路发生故障时，将测试光切换到指定光纤光路上。

上述技术方案的有益效果为：光开关切换模块能够在光纤光路发生故障时，将测试光切换到指定光纤光路上。

本发明还公开一种变电站光纤故障定位系统的控制方法，其关键在于，包括如下步骤：

步骤1，所述数据管理模块维护和管理监测中心自身的测试信息以及监测站所发送的测试信息和参数配置信息；所述监测控制模块管理所述监测站的测试信息和参数配置信息，对于监测站的测试信息和参数配置信息进行分析和存储，将监测站采集的光纤性能信息发送到监测控制模块进行分析，将分析后的测试信息和参数配置信息以及光纤性能信息进行判断，得到告警信息，将告警信息传输给报警模块；所述报警模块将告警信息通过报警模块预存的地理位置信息进行位置定位，显示故障位置信息；

步骤2，所述主控模块将监测站的测试信息和参数配置信息发送到OTDR卡测试模块进行测试工作，以及发送到光功率监测与统计分析模块完成光纤光功率采集工作；所述OTDR卡测试模块通过发送窄的激光脉冲并检测光纤的后向散射信号，采集被监测光纤的测试信息和性能信息，形成测试曲线，反馈给主控模块，主控模块对测试曲线进行分析，计算得到光纤的参数配置信息，所述参数配置信息为段平均耗损系数信息、平均接头耗损信息、全程平均耗损信息、光学距离信息；将所述参数配置信息传输给监测控制模块，所述监测控制模块形成参考曲线与测试曲线，将所述测试信息与参数配置信息进行比较，获得故障点位置信息；所述光功率监测与统计分析模块内置分光器模块，采集n%的测试光，实时监测被监测光纤中光功率的变化，并把测试结果传送给主控模块，以此来判断光纤线路告警，所述2≤n≤10；运行维护模块对数据管理模块的测试信息、参数配置信息和性能信息的维护，管理所述信息的打印输出。

上述技术方案的有益效果为：通过上述步骤的操作，监测中心的数据管理模块、监测控制模块和报警模块协同工作，对光纤传输信息进行检测，并且准确定位光纤故障位置，将信息反馈给监测中心进行后续处理，并且监测站的主控模块、OTDR卡测试模块和光功率监测与统计分析模块的协同工作，OTDR卡测试模块对光纤进行故障检测，然后通过光功率监测与统计分析模块对故障进行分析得到故障定位信息。

所述的变电站光纤故障定位控制方法，优选的，所述步骤2包括：

步骤2-1，地理信息系统将预存的地理位置信息与监测控制模块接收的OTDR卡测试模块获得的故障点位置信息进行比对，自动标示出与监测中心基准点的距离，通过分析计算得出故障点的空间位置并在地图上显示，并通过数据管理模块提供的历史故障信息提供辅助决策；

步骤2-2，故障定位模块管理地理信息系统的空间数据和属性数据，所述空间数据和属性数据的关系是每一个空间数据与这个空间数据所描述的属性数据在地理信息系统中被共同赋予了有且唯一的一个ID号，而这个ID号保证了空间数据与属性数据一一对应关系。

所述的变电站光纤故障定位控制方法，优选的，所述步骤2-2包括：

步骤2-3，监测中心得到光功率告警信息，地理信息系统自动启动故障定位操作，所述主控模块控制OTDR卡测试模块进行监测，得到故障点距离相应监测站的距离记为S_测，在杆塔属性表中距离相应监测站的距离与杆塔的杆号一一对应，每一个杆塔的杆号有且唯一对应一个距离相应监测站的距离；

步骤2-4，在杆塔属性表中选取距离相应监测站的距离与S_测数值之差最小的一个杆塔的杆号，从而相当于选择出了距离故障点最近的杆塔，该杆塔的杆号记为N，再从杆塔属性表之中查找出距离相应监测站的距离记为S_N，即通过杆塔属性表查找出{min(S_n-S_测)}所对应的的N的值；

步骤2-5、由于在配置杆塔属性表时，按距离相应监测站从小到大的顺序依次记录杆塔，因此故障点确定在杆塔的杆号N以及杆塔的杆号N-1所对应的杆塔之间，再在杆塔属性表之中查找出杆塔的杆号N-1所对应的距离相应监测站的距离S_N-1，而每个杆塔所对应的空间坐标（X_N，Y_N），（X_N-1，Y_N-1）也在属性表之中查询得到；

步骤2-6，如果X为故障点X坐标，Y为故障点Y坐标，X_N为杆塔的杆号为N对应的杆塔的X坐标，X_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的X坐标，Y_N为杆号为N对应的杆塔的Y坐标，Y_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的Y坐标，那么故障点的空间坐标为

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过使用地理信息系统对变电站光纤进行信息管理，实现对故障的数字地图定位显示，大大提高了定位的精度；通过使用光开关有效降低了变电站光纤故障定位系统的成本；通过波分复用器实现了在不影响正常通信业务的条件下，实现对在线工作光纤的监测目的；当光纤线路发生故障时，系统能够准确及时的进行故障定位，极大缩短了光纤线路发生故障时的中断时间，将光纤线路中断对电力系统的经济损失降到最低，并提高电力系统运行的可靠性与稳定性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明变电站光纤故障定位系统的结构示意图；

图2是本发明变电站光纤故障定位系统的监测中心结构示意图；

图3是本发明变电站光纤故障定位系统的监测站结构示意图；

图4是本发明变电站光纤故障定位系统的地理信息系统故障点定位流程图；

图5是本发明变电站光纤故障定位系统的地理信息系统杆塔与其属性表的一一对应关系的示意图；

图6是本发明变电站光纤故障定位系统的系统工作流程图；

图7是本发明变电站光纤故障定位系统的一种光纤故障定位实施方式。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

一种变电站光纤故障定位系统，该系统包括：监测中心、监测站、通信网络，所述监测中心用于对监测站进行参数配置与管理，所述监测中心还可根据需求更新系统按照需求进行参数更新，对测试数据进行分析与告警，所述监测站用于对光纤线路进行测试，并将测试结果上报给监测中心，所述通信网络用于完成监测中心与监测站以及各个监测站之间的数据传输，其中所述参数包括：光功率报警门限值，光纤段平均耗损系数、平均接头耗损、全程平均耗损、光学距离等，监测站进行光纤线路自动监测周期等其他必要的参数。

所述监测中心包括数据管理模块、监测控制模块、运行维护模块、网络通信模块、报警模块，所述数据管理模块用于维护和管理测试信息、参数配置信息，所述监测控制模块用于监测站的测试参数设置，管理测试方式，对于测试数据进行分析和存储，将告警信息通过网络通信模块传输给报警模块。

所述运行维护模块用于系统资源的维护，管理日志的打印，所述网络通信模块用于监测中心之中各个模块之间的数据传输，所述报警模块用于故障位置的地图定位显示。

所述监测站包括主控模块、光开关切换模块、OTDR卡测试模块、光功率监测与统计分析模块、波分复用模块、多串口设备；所述监测站安装在中心机房；所述的主控模块用于控制光功率监测与统计分析模块完成光功率采集，控制OTDR卡测试模块进行测试，控制光开关切换模块进行线路测试路由的切换，并通过通信网络与监测中心进行数据传输。

所述光开关切换模块用于切换光纤光路，与OTDR卡测试模块形成联动，光纤线路发生故障时，将测试光切换到指定光路上。

所述OTDR卡测试模块通过发送窄的激光脉冲并检测光纤的后向散射信号，采集被监测光纤的性能数据，形成测试曲线，反馈给监测站，监测站对测试曲线进行分析，计算得到光纤段平均耗损系数、平均接头耗损、全程平均耗损、光学距离等并传输给监测中心，监测中心通过参考曲线与测试曲线，测试参数与配置参数进行比较，获得故障点位置信息，通过报警模块进行空间位置的地图定位显示。

所述光功率监测与统计分析模块内置分光器模块，采集3%的接收光，实时监测被监测光纤中光功率的变化，并把测试结果通过RS-232接口传送给主控模块，以此来判断光纤线路告警。

所述波分复用模块使测试波与工作波分离，不影响系统业务的正常运行，实现在线光纤监测。

所述多串口设备用于串口扩展，将串口延伸到远程变电站，完成对远程光功率监测与统计分析模块的控制。

请参阅图1所示，是本发明变电站光纤故障定位系统的结构示意图。

本发明包括三个部分：监测中心1、监测站2、通信网络3，所述监测中心1用于对监测站2进行参数配置与管理，对测试数据进行分析与告警，所述监测站2用于对光纤线路进行测试，并将测试结果上报给监测中心1，所述通信网络3用于完成监测中心1与监测站2以及监测站21、监测站22...监测站2N之间的数据传输。

通信网络3以IEC60870-5-104规约使用串行比特数据编码进行传输，利用网络TCP/IP协议，改变传统利用串口通信机制进行数据传输，更适应地理广域过程的监视和控制，传输速率高，且安全稳定。

一个监测中心1可以控制管理多个监测站2，以实现分散量测、集中管理，它们通过通信网络3进行数据传输，两部分又相互独立，在通信中断时，监测站2可以根据配置的数据独立完成测试任务。

请参阅图2所示：所述监测中心1包括数据管理模块4、监测控制模块5、运行维护模块6、网络通信模块7、报警模块8，所述数据管理模块1用于维护和管理测试信息、参数配置信息，为应用服务器和系统维护工作站提供数据支持，所述监测控制模块5用于监测站2的测试参数设置，管理测试方式，对于测试数据进行分析和存储，将告警信息通过网络通信模块7传输给报警模块8，所述运行维护模块6用于系统资源的维护，管理日志的打印，所述网络通信模块7用于监测中心1之中各个模块之间的数据传输，所述报警模块8用于故障位置的地图定位显示。

监测中心1通过监测控制模块5对OTDR测试的数据进行处理，形成测试事件表和测试曲线供操作人员查看，分析事件点的细节，分析光纤耗损特性的变化趋势，可自动将测试结果与预置的标准数据进行比较，超过门限值即报警，通过通信网络3远程控制监测站进行相应的测试，将监测站2反馈的测试结果通过报警模块8的地理信息系统，自动显示出故障点的地理位置，与基准点的距离，并通过数据管理模块4提供历史故障的原因，地点等信息，从而提供辅助决策。

请参阅图3所示：所述监测站2包括主控模块9、光开关切换模块10、OTDR卡测试模块11、光功率监测与统计分析模块12、波分复用模块13、多串口设备14。

所述的主控模块9用于控制光功率监测与统计分析模块12完成光功率采集，控制OTDR卡测试模块11进行测试，控制光开关切换模块10进行线路测试路由的切换，并通过通信网络3与监测中心1进行数据传输。

所述光开关切换模块10用于切换光路，与OTDR卡测试模块11形成联动，光纤线路发生故障时，将测试光切换到指定光路上。

所述OTDR卡测试模块11通过发送窄的激光脉冲并检测光纤的后向散射信号，采集被监测光纤的性能数据，形成测试曲线，反馈给监测站，监测站对测试曲线进行分析，计算得到光纤段平均耗损系数、平均接头耗损、全程平均耗损、光学距离等并传输给监测中心，监测中心通过参考曲线与测试曲线，测试参数与配置参数进行比较，获得故障点位置信息，通过报警模块进行空间位置的地图定位显示。

所述光功率监测与统计分析模块内置分光器模块，采集3%的接收光，实时监测被监测光纤中光功率的变化，并把测试结果通过RS-232接口传送给主控模块，以此来判断光纤线路告警。

所述光功率监测与统计分析模块12内置分光器模块，采集3%的接收光，实时监测被监测光纤中光功率的变化，并把测试结果通过RS-232接口传送给主控模块，以此来判断光纤线路告警。

所述波分复用模块13使测试波与工作波分离，不影响系统业务的正常运行，实现在线光纤监测。

所述多串口设备14用于串口扩展，将串口延伸到远程变电站，完成对远程光功率监测模块的控制。

操作人员可以在监测站2直接控制系统对光纤进行测试，手动选择被测试光纤，配置测试参数，即时对光纤进行测试；监测站2接受到监测中心1下达的测试任务后自动进行测试任务，任务完成后自动停止，等待下一次测试；监测站2提供光功率接口，根据光功率的大小，确定是否发出告警，告警后立即启动对光纤的测试；监测站2将测试数据以及告警信息通过通信网络3传送给监测中心1再接受监测中心1下达的命令和任务。

请参阅图4、图5所示：本发明的地理信息系统故障点定位方法为：

监测中心的地理信息系统之中存在着两种类型的数据，空间数据和属性数据，而所述空间数据和属性数据的关系是每一个空间数据与这个空间数据所描述的属性数据在地理信息系统中被共同赋予了有且唯一的一个ID号，而这个ID号保证了空间数据与属性数据一一对应关系。因此监测站杆塔所对应的属性数据与每一个实际的监测站杆塔都是一一对应的如图5所示：

如图5所示，发生故障时，监测中心得到光功率告警信息，系统自动启动故障定位操作，监测站的主控模块控制OTDR卡测试模块进行监测，控制光开关切换模块切换到故障光路，通过OTDR卡测试模块可得到测试曲线，反馈给监测控制模块，监测控制模块对测试曲线进行分析，计算得到光纤段平均耗损系数、平均接头耗损、全程平均耗损、光学距离等并传输给监测中心，监测中心通过参考曲线与测试曲线，测试参数与配置参数进行比较，从而得到故障点距离中心机房的距离记为S_测，而S_测只是故障点到中心机房那段光纤的长度而不是其空间位置，因此必须通过计算得出其空间位置。在杆塔属性表中“距离中心机房的距离”与“杆号”一一对应，每一个“杆号”有且唯一对应一个“距离中心机房的距离”，在杆塔属性表中选取“距离中心机房的距离”与S_测数值之差最小的一个“杆号”，从而相当于选择出了距离故障点最近的杆塔，该“杆号”记为N，所述N为正整数，再从杆塔属性表之中查找出“距离中心机房的距离”记为S_N，即通过杆塔属性表查找出{min(S_N-S_测)}所对应的的N的值，由于在配置杆塔属性表时，按“距离中心机房”从小到大的顺序依次记录杆塔，因此故障点就可以确定在“杆号”N以及“杆号”N-1所对应的杆塔之间，再在属性表之中查找出“杆号”N-1所对应的“距离中心机房的距离”S_N-1，而每个杆塔所对应的空间坐标（X_N，Y_N），（X_N-1，Y_N-1）也可以在属性表之中查询得到，如果X为故障点X坐标，Y为故障点Y坐标，X_N为杆号为N对应的杆塔的X坐标，X_N-1为杆号为N-1对应的杆塔的X坐标，Y_N为杆号为N对应的杆塔的Y坐标，Y_N-1为杆号为N-1对应的杆塔的Y坐标，那么故障点的空间坐标为：

请参阅图6所示：本发明的工作方法为：

首先，光功率监测与统计分析模块监测到系统的收光光功率告警信息，接着监测站启动OTDR卡进行测试并对测试结果进行分析，将测试曲线和故障信息传送至监测中心，然后，监测中心进行故障纪录GIS显示、告警通知和更新维护日志等工作。

请参阅图7所示：本发明的一种光纤故障定位实施方式为：

光功率监测与统计分析模块接收在线光纤收光的光功率，通过分光器模块，分出n%的在线光用于测量在线光纤的光功率变化，剩余的(100-n)%的光传输到光设备中，不影响系统业务的正常运行；其中2≤n≤10，优选为n＝3，光功率测试的结果通过RS-232接口传输的主控模块，作为光纤线路传输质量监测的依据；主控模块根据预设的光功率门限进行判断，是否超过门限，并根据设定的门限，判断是否启动测试；主控模块根据光功率监测与统计分析模块信息和光功率监测与统计分析模块端口的信息，控制光开关模块切换到相应的测试路由；主控模块控制OTDR卡模块对相应的测试路由启动测试；测试完毕，监测站搜集测试信息；监测站将测试曲线和告警信息发送给监测中心；监测中心进行告警显示、GIS定位、与故障告警通知。

在光纤线路在线测试方式中，从光设备发出的工作波与从OTDR卡发出的测试波通过波分复用模块复用为复合波，在光纤中进行传播，在下一监测站，通过波分复用模块解复用，工作波连接光设备，不影响系统业务正常运行，测试波通过监测站之间的光纤，分析光纤是否存在故障，如果存在故障按照上述方法进行故障定位，监测中心对于所定位的故障位置进行分析，然后存储所检测出的故障位置，测试波继续进行下一段的检测，直至全部监测站的光纤检测完毕。

本发明的优点在于：通过使用地理信息系统对变电站光纤精心信息管理，实现对故障的数字地图显示，大大提高了定位的精度；通过使用光开关有效降低了变电站光纤故障定位系统的成本；通过波分复用器实现了在不影响正常通信业务的条件下，实现对在线工作光纤的监测目的；当光纤线路发生故障时，系统能够准确及时的进行故障定位，极大缩短了光纤线路发生故障时的中断时间，将光纤线路中断对电力系统的经济损失降到最低，并提高电力系统运行的可靠性与稳定性。

本发明还公开一种变电站光纤故障定位系统的控制方法，其关键在于，包括如下步骤：

步骤1，所述数据管理模块维护和管理监测中心自身的测试信息以及监测站所发送的测试信息和参数配置信息；所述监测控制模块管理所述监测站的测试信息和参数配置信息，对于监测站的测试信息和参数配置信息进行分析和存储，将监测站采集的光纤性能信息发送到监测控制模块进行分析，将分析后的测试信息和参数配置信息以及光纤性能信息进行判断，得到告警信息，将告警信息传输给报警模块；所述报警模块将告警信息通过报警模块预存的地理位置信息进行位置定位，显示故障位置信息；

步骤2，所述主控模块将监测站的测试信息和参数配置信息发送到OTDR卡测试模块进行测试工作，以及发送到光功率监测与统计分析模块完成光纤光功率采集工作；所述OTDR卡测试模块通过发送窄的激光脉冲并检测光纤的后向散射信号，采集被监测光纤的测试信息和性能信息，形成测试曲线，反馈给主控模块，主控模块对测试曲线进行分析，计算得到光纤的参数配置信息，所述参数配置信息为段平均耗损系数信息、平均接头耗损信息、全程平均耗损信息、光学距离信息；将所述参数配置信息传输给监测控制模块，所述监测控制模块形成参考曲线与测试曲线，将所述测试信息与参数配置信息进行比较，获得故障点位置信息；所述光功率监测与统计分析模块内置分光器模块，采集n%的测试光，实时监测被监测光纤中光功率的变化，并把测试结果传送给主控模块，以此来判断光纤线路告警，所述2≤n≤10；运行维护模块对数据管理模块的测试信息、参数配置信息和性能信息的维护，管理所述信息的打印输出。

上述技术方案的有益效果为：通过上述步骤的操作，监测中心的数据管理模块、监测控制模块和报警模块协同工作，对光纤传输信息进行检测，并且准确定位光纤故障位置，将信息反馈给监测中心进行后续处理，并且监测站的主控模块、OTDR卡测试模块和光功率监测与统计分析模块的协同工作，OTDR卡测试模块对光纤进行故障检测，然后通过光功率监测与统计分析模块对故障进行分析得到故障定位信息。

所述的变电站光纤故障定位控制方法，优选的，所述步骤2包括：

步骤2-1，地理信息系统将预存的地理位置信息与监测控制模块接收的OTDR卡测试模块获得的故障点位置信息进行比对，自动标示出与监测中心基准点的距离，通过分析计算得出故障点的空间位置并在地图上显示，并通过数据管理模块提供的历史故障信息提供辅助决策；

步骤2-2，故障定位模块管理地理信息系统的空间数据和属性数据，所述空间数据和属性数据的关系是每一个空间数据与这个空间数据所描述的属性数据在地理信息系统中被共同赋予了有且唯一的一个ID号，而这个ID号保证了空间数据与属性数据一一对应关系。

所述的变电站光纤故障定位控制方法，优选的，所述步骤2-2包括：

步骤2-3，监测中心得到光功率告警信息，地理信息系统自动启动故障定位操作，所述主控模块控制OTDR卡测试模块进行监测，得到故障点距离相应监测站的距离记为S_测，在杆塔属性表中距离相应监测站的距离与杆塔的杆号一一对应，每一个杆塔的杆号有且唯一对应一个距离相应监测站的距离；

步骤2-4，在杆塔属性表中选取距离相应监测站的距离与S_测数值之差最小的一个杆塔的杆号，从而相当于选择出了距离故障点最近的杆塔，该杆塔的杆号记为N，再从杆塔属性表之中查找出距离相应监测站的距离记为S_N，即通过杆塔属性表查找出{min(S_n-S_测)}所对应的的N的值；

步骤2-5、由于在配置杆塔属性表时，按距离相应监测站从小到大的顺序依次记录杆塔，因此故障点确定在杆塔的杆号N以及杆塔的杆号N-1所对应的杆塔之间，再在杆塔属性表之中查找出杆塔的杆号N-1所对应的距离相应监测站的距离S_N-1，而每个杆塔所对应的空间坐标（X_N，Y_N），（X_N-1，Y_N-1）也在属性表之中查询得到；

步骤2-6，如果X为故障点X坐标，Y为故障点Y坐标，X_N为杆塔的杆号为N对应的杆塔的X坐标，X_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的X坐标，Y_N为杆号为N对应的杆塔的Y坐标，Y_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的Y坐标，那么故障点的空间坐标为

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种变电站光纤故障定位系统，由监测中心和监测站组成，其特征在于，所述监测中心包括：数据管理模块、监测控制模块和报警模块；

所述数据管理模块用于维护和管理监测中心自身的测试信息以及监测站所发送的测试信息和参数配置信息；

所述监测控制模块用于管理所述监测站的测试信息和参数配置信息，对于监测站的测试信息和参数配置信息进行分析和存储，将监测站采集的光纤性能信息发送到监测控制模块进行分析，将分析后的测试信息和参数配置信息以及光纤性能信息进行判断，得到告警信息，将告警信息传输给报警模块；

所述报警模块用于将告警信息通过报警模块预存的地理位置信息进行位置定位，显示故障位置信息；

所述监测站包括：主控模块、OTDR卡测试模块和光功率监测与统计分析模块；

所述主控模块用于将监测站的测试信息和参数配置信息发送到OTDR卡测试模块进行测试工作，以及发送到光功率监测与统计分析模块完成光纤光功率采集工作；

所述OTDR卡测试模块用于通过发送窄的激光脉冲并检测光纤的后向散射信号，采集被监测光纤的测试信息和性能信息，形成测试曲线，反馈给主控模块，主控模块对测试曲线进行分析，计算得到光纤的参数配置信息，所述参数配置信息为段平均耗损系数信息、平均接头耗损信息、全程平均耗损信息、光学距离信息；

将所述参数配置信息传输给监测控制模块，所述监测控制模块形成参考曲线与测试曲线，将所述测试信息与参数配置信息进行比较，获得故障点位置信息；

测试结果传送给主控模块，以此来判断光纤线路所述光功率监测与统计分析模块内置分光器模块，采集n％的测试光，实时监测被监测光纤中光功率的变化，并把告警，所述2≤n≤10；

所述报警模块包括：地理信息系统；

所述地理信息系统用于将预存的地理位置信息与监测控制模块接收的OTDR卡测试模块获得的故障点位置信息进行比对，自动标示出与监测中心基准点的距离，通过分析计算得出故障点的空间位置并在地图上显示，并通过数据管理模块提供的历史故障信息提供辅助决策；

所述地理信息系统包括：故障定位模块；

所述故障定位模块用于管理地理信息系统的空间数据和属性数据，所述空间数据和属性数据的关系是每一个空间数据与这个空间数据所描述的属性数据在地理信息系统中被共同赋予了有且唯一的一个ID号，而这个ID号保证了空间数据与属性数据一一对应关系；

所述故障定位模块包括：

监测中心得到光功率告警信息，地理信息系统自动启动故障定位操作，所述主控模块控制OTDR卡测试模块进行监测，得到故障点距离相应监测站的距离记为S_测，在杆塔属性表中距离相应监测站的距离与杆塔的杆号一一对应，每一个杆塔的杆号有且唯一对应一个距离相应监测站的距离，在杆塔属性表中选取距离相应监测站的距离与S_测数值之差最小的一个杆塔的杆号，从而相当于选择出了距离故障点最近的杆塔，该杆塔的杆号记为N，所述N为正整数，再从杆塔属性表之中查找出距离相应监测站的距离记为S_N，即通过杆塔属性表查找出{min(S_n-S_测)}所对应的的N的值，由于在配置杆塔属性表时，按距离相应监测站从小到大的顺序依次记录杆塔，因此故障点确定在杆塔的杆号N以及杆塔的杆号N-1所对应的杆塔之间，再在杆塔属性表之中查找出杆塔的杆号N-1所对应的距离相应监测站的距离S_N-1，而每个杆塔所对应的空间坐标(X_N，Y_N)，(X_N-1，Y_N-1)也在属性表之中查询得到，如果X为故障点X坐标，Y为故障点Y坐标，X_N为杆塔的杆号为N对应的杆塔的X坐标，X_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的X坐标，Y_N为杆号为N对应的杆塔的Y坐标，Y_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的Y坐标，那么故障点的空间坐标为

2.根据权利要求1所述的变电站光纤故障定位系统，其特征在于，还包括：运行维护模块；所述运行维护模块用于对数据管理模块的测试信息、参数配置信息和性能信息的维护，管理所述信息的打印输出。

3.根据权利要求1所述的变电站光纤故障定位系统，其特征在于，还包括：光开关切换模块；

所述光开关切换模块用于切换光纤光路，与OTDR卡测试模块形成联动，光纤光路发生故障时，将测试光切换到指定光纤光路上。

4.一种根据权利要求1所述变电站光纤故障定位系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，所述数据管理模块维护和管理监测中心自身的测试信息以及监测站所发送的测试信息和参数配置信息；所述监测控制模块管理所述监测站的测试信息和参数配置信息，对于监测站的测试信息和参数配置信息进行分析和存储，将监测站采集的光纤性能信息发送到监测控制模块进行分析，将分析后的测试信息和参数配置信息以及光纤性能信息进行判断，得到告警信息，将告警信息传输给报警模块；所述报警模块将告警信息通过报警模块预存的地理位置信息进行位置定位，显示故障位置信息；

步骤2，所述主控模块将监测站的测试信息和参数配置信息发送到OTDR卡测试模块进行测试工作，以及发送到光功率监测与统计分析模块完成光纤光功率采集工作；所述OTDR卡测试模块通过发送窄的激光脉冲并检测光纤的后向散射信号，采集被监测光纤的测试信息和性能信息，形成测试曲线，反馈给主控模块，主控模块对测试曲线进行分析，计算得到光纤的参数配置信息，所述参数配置信息为段平均耗损系数信息、平均接头耗损信息、全程平均耗损信息、光学距离信息；将所述参数配置信息传输给监测控制模块，所述监测控制模块形成参考曲线与测试曲线，将所述测试信息与参数配置信息进行比较，获得故障点位置信息；所述光功率监测与统计分析模块内置分光器模块，采集n％的测试光，实时监测被监测光纤中光功率的变化，并把测试结果传送给主控模块，以此来判断光纤线路告警，所述2≤n≤10；运行维护模块对数据管理模块的测试信息、参数配置信息和性能信息的维护，管理所述信息的打印输出；

所述步骤2还包括：

步骤2-1，地理信息系统将预存的地理位置信息与监测控制模块接收的OTDR卡测试模块获得的故障点位置信息进行比对，自动标示出与监测中心基准点的距离，通过分析计算得出故障点的空间位置并在地图上显示，并通过数据管理模块提供的历史故障信息提供辅助决策；

步骤2-2，故障定位模块管理地理信息系统的空间数据和属性数据，所述空间数据和属性数据的关系是每一个空间数据与这个空间数据所描述的属性数据在地理信息系统中被共同赋予了有且唯一的一个ID号，而这个ID号保证了空间数据与属性数据一一对应关系；

步骤2-3，监测中心得到光功率告警信息，地理信息系统自动启动故障定位操作，所述主控模块控制OTDR卡测试模块进行监测，得到故障点距离相应监测站的距离记为S_测，在杆塔属性表中距离相应监测站的距离与杆塔的杆号一一对应，每一个杆塔的杆号有且唯一对应一个距离相应监测站的距离；

步骤2-4，在杆塔属性表中选取距离相应监测站的距离与S_测数值之差最小的一个杆塔的杆号，从而相当于选择出了距离故障点最近的杆塔，该杆塔的杆号记为N，所述N为正整数，再从杆塔属性表之中查找出距离相应监测站的距离记为S_N，即通过杆塔属性表查找出{min(S_n-S_测)}所对应的的N的值；

步骤2-5、由于在配置杆塔属性表时，按距离相应监测站从小到大的顺序依次记录杆塔，因此故障点确定在杆塔的杆号N以及杆塔的杆号N-1所对应的杆塔之间，再在杆塔属性表之中查找出杆塔的杆号N-1所对应的距离相应监测站的距离S_N-1，而每个杆塔所对应的空间坐标(X_N，Y_N)，(X_N-1，Y_N-1)也在属性表之中查询得到；

步骤2-6，如果X为故障点X坐标，Y为故障点Y坐标，X_N为杆塔的杆号为N对应的杆塔的X坐标，X_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的X坐标，Y_N为杆号为N对应的杆塔的Y坐标，Y_N-1为杆塔的杆号为N-1对应的杆塔的Y坐标，那么故障点的空间坐标为