CN103472349B - 一种通信线缆运行状态的智能化在线分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信线缆运行状态的智能化在线分析方法，该方法通过通信线缆屏蔽层接地电阻和屏蔽层电容的测量数据进行实时在线分析，对通信线缆屏蔽层的运行状态做出评估，并将屏蔽层故障分析所得出的故障类型和故障位置及时通知给值班人员。该方法在通信线缆屏蔽层接地电阻和屏蔽层电容在线检测的基础上，对屏蔽层故障类型进行分析并对故障位置进行定位，当通信线缆屏蔽层出现故障但还未造成线芯断路或短路时，可及时做出预警，提高了通信线缆的安全运行等级。

Description

一种通信线缆运行状态的智能化在线分析方法

技术领域

本发明涉及一种通信线缆屏蔽层完整性监控技术，尤其是一种通信线缆运行状态的智能化在线分析方法。

背景技术

通信线缆被广泛应用于国民经济各个领域，被喻为国民经济的“血管”和“神经”，也是人们日常生活中必要的基础产品。通信线缆制造业作为国民经济中最大的配套行业之一，是各产业(包括基础性产业)的基础，其产品广泛应用于能源、交通、通信、汽车以及石油化工等基础性产业，其发展受国际、国内宏观经济状况、国家经济政策、产业政策走向以及各相关行业发展动态的影响，与国民经济的发展密切相关。电线电缆产品质量好坏直接关系到国民经济的健康发展及人身、财产的安全。通信线缆在敷设过程中，屏蔽层极易因拉力而引起损伤或破裂，造成线芯间短路和断路；或在运行中因导体发热、白蚁啃食、雷击等导致屏蔽层加速老化，各项机械性能指标迅速下降，使得屏蔽层失去介电性能，从而造成线路线芯的短路或断路事故。因此，迫切要求建立通信线缆屏蔽层在线检测与故障分析系统，对通信线缆屏蔽层建立故障分析模型，并对通信线缆屏蔽层故障位置进行定位，从而防止线芯短路和断路事故发生，提高通信线路检修效率。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种通信线缆运行状态的智能化在线分析方法，该方法通过通信线缆屏蔽层接地电阻和屏蔽层电容的测量数据进行实时在线分析，对通信线缆屏蔽层的运行状态做出评估，并将屏蔽层故障分析所得出的故障类型和故障位置及时通知给值班人员。该方法在通信线缆屏蔽层接地电阻和屏蔽层电容在线检测的基础上，对屏蔽层故障类型进行分析并对故障位置进行定位，当通信线缆屏蔽层出现故障但还未造成线芯断路或短路时，可及时做出预警，提高了通信线缆的安全运行等级。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种通信线缆运行状态的智能化在线分析方法，包括：

步骤1分析模块加载设定的参数信息，包括电阻偏大阈值、电阻偏小阈值、电容偏大阈值和电容偏小阈值；

步骤2分析模块加载各个监控终端的编号、名称、被测线缆长度、被测线路初始屏蔽层接地电阻值和被测线缆初始屏蔽层电容值信息；

所述被测线路初始屏蔽层接地电阻值，指屏蔽层电阻测量终端初次安装后，测量所得的电阻值。该电阻值是在线缆屏蔽层完好、屏蔽层接地良好的情况下测量所得，因此，可作为后续屏蔽层故障判断的参考值。

所述被测线缆初始屏蔽层电容值，指屏蔽层电容测量终端初次安装后，测量所得的电容值，该电容值是在线缆屏蔽层完好的情况下测量所得，因此，可作为后续屏蔽层故障判断的参考值。

步骤3分析模块通过网络方式实时接收由各个监控装置采集的线缆屏蔽层接地电阻测量值和线缆屏蔽层电容测量值；该电阻测量值和电容测量值用于步骤（4）和步骤（5）的实时在线分析；

所述屏蔽层接地电阻测量值，通信线缆屏蔽层通常采用单端接地，在工程实际中，通信线缆屏蔽层的接地点通常位于局端，而在用户端，线缆屏蔽层与接地排相连，但该接地排通常没有低阻的接地引下线，因此对大地呈现高阻；屏蔽层接地电阻测量值，指屏蔽层接地环路电阻，包括：接地排接地电阻、局端接地电阻、线缆屏蔽层等效电阻和大地的等效电阻之和。

所述屏蔽层电容测量值，屏蔽层对线芯测量线对的电容等效于一个平板电容器。屏蔽层电容测量值指屏蔽层对线芯测量线对的电容值。

步骤4分析模块每接收一次屏蔽层接地电阻测量值和屏蔽层电容测量值，就分别对各个监控装置采集的电阻测量值和电容测量值做一次屏蔽层故障分析，所述的屏蔽层故障分析利用采集的屏蔽层接地电阻测量值和屏蔽层电容值测量与被测线路初始屏蔽层接地电阻值、被测线缆初始屏蔽层电容值、电阻偏大阈值、电阻偏小阈值、电容偏大阈值和电容偏小阈值做比较分析；

步骤5当步骤4检测到屏蔽层故障为屏蔽层断路、屏蔽层与地短路、测量线对断路时，每接收一次屏蔽层电容测量值，就分别对各个监控装置采集的电容测量值做一次故障定位，所述的故障定位利用采集的电容测量值与被测线缆初始屏蔽层电容值和被测线缆长度做分析计算；

步骤6在监控平台中输出分析模块分析后各个监控装置的分析结果。

所述步骤4屏蔽层故障分析步骤如下：

A被测线路初始屏蔽层接地电阻值乘电阻偏大阈值与屏蔽层接地电阻测量值比较，若是小于屏蔽层接地电阻测量值，则故障类型为屏蔽层断路，发送屏蔽层断路故障告警，转到步骤5，计算故障位置；若大于或等于屏蔽层接地电阻测量值，转到步骤B；

B.被测线路初始屏蔽层接地电阻值乘电阻偏小阈值与屏蔽层接地电阻测量值比较，若是大于屏蔽层接地电阻测量值，则故障类型为屏蔽层与地短路，发送屏蔽层与地短路故障告警，转到步骤5，计算故障位置；若小于或等于屏蔽层接地电阻测量值，转到步骤C；

C.被测线缆初始屏蔽层电容值乘电容偏大阈值与屏蔽层电容测量值比较，若是小于屏蔽层电容测量值，则故障类型为屏蔽层/测量线对与通信线对短路，发送屏蔽层/测量线对与通信线对短路故障告警，分析结束；若大于或等于屏蔽层电容测量值，转到步骤D；

D.被测线缆初始屏蔽层电容值乘电容偏小阈值与屏蔽层电容测量值比较，若是大于屏蔽层电容测量值，则故障类型为测量线对断开，发送测量线对断开故障告警，转到步骤5，计算故障位置；若小于或等于屏蔽层电容测量值，发送通信线缆正常，分析结束。

步骤5故障定位计算依据：

$C=\mathrm{\ϵ}\frac{S}{d}$

式中，C：平板电容器电容，单位：法拉，ε：真空电容率常数，S：平板面积，单位：平方米，d：平板间距离，单位：米。对于粗细均匀的通信线缆，ε和d都是确定的，S正比于通信线缆长度，因此，电容C正比于通信线缆长度；

故障定位计算公式为：

L1=L*C1/C0

式中，L1：故障位置与终端安装位置的距离，单位：米，L：被测通信线缆总长度，单位：米，C1：屏蔽层电容测量值；C0：被测线缆初始屏蔽层电容值。

所述步骤6分析结果输出，指通过屏蔽层故障分析和故障定位计算后，如果监测到通信线缆屏蔽层故障后，会立刻将故障分析结果发送给值班人员。

本发明所采用的通信线缆运行状态的在线监测装置，是一种采用高集成度设计的硬件设备，该设备安装于通信线缆末端，对通信线缆屏蔽层电阻和电容数据进行采集，然后将数据上传。该装置是现有设备，在此不再赘述。

本发明的有益效果：

通信线缆屏蔽层接地环路电阻，能够反映两端接地体的自然老化、性能变异及电缆屏蔽层的自然老化、破损和人为的破坏，而且接线和测量都相对简单。测量屏蔽层对线芯的电容，不要求增加辅助接地极，不注入可能对通信产生影响的测量信号，不要求断开局端的接地引下线。因而实现简单，风险较小。通过测量屏蔽层接地环路电阻和屏蔽层与线芯间电容来监测线缆屏蔽层，能够较好地反映屏蔽层的完整性，特别是对于屏蔽层断路故障和屏蔽层短路故障，能够辅助判断故障性质，并能根据电容值推算故障点位置。该分析方法的实施，既提高了通信线缆隐患和线缆故障处置的实时性，又避免了人力物力的浪费，在很大程度上提高了通信线缆的安全运行，有效防止了隐患和故障的进一步扩大，最大限度的减小了损失。本系统实时性强，兼容性好，操作简单，实现了通信线缆运行状态的智能化分析处理，为通信线缆的安全运行提供了保障。

附图说明

图1为通信线缆屏蔽层故障分析过程示意图；

图2为通信线缆屏蔽层故障类型分析示意图；

图3为通信线缆屏蔽层故障定位示意图；

图中，1.载入分析方法参数，2.加载终端信息，3.接收当前屏蔽层电阻和电容值，4.屏蔽层故障类型分析，5.屏蔽层故障位置分析计算，6.屏蔽层分析结果输出。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1，通信线缆屏蔽层故障分析过程，首先，分析模块载入分析方法参数1和加载终端信息2；然后，分析模块实时接收当前屏蔽层电阻和电容值3，每接收一次电阻和电容值，触发一次屏蔽层故障类型分析4和屏蔽层故障位置分析计算5。最后，分析模块将分析后的故障输出6，通知值班人员进行处置。

屏蔽层故障类型分析4，可有效判断屏蔽层断路、屏蔽层与地短路、屏蔽层/测量线对与通信线对短路、通信线对断路等故障类型；屏蔽层故障位置分析计算5可对屏蔽层断路、屏蔽层与地短路、通信线对断路等故障进行故障定位。屏蔽层故障类型分析4和屏蔽层故障位置分析计算5，可做到通信线缆屏蔽层故障及时告警，并对故障位置进行精确定位。该分析定位方法，可大大提高通信线缆的在线监控效率，提高通信线缆运行的可靠性。

如图2，通信线缆屏蔽层类型分析4，接收到监控装置采集的屏蔽层电阻和屏蔽层电容时触发该分析流程。

初始电阻值、初始电容值、电阻偏大阈值、电阻偏小阈值、电容偏大阈值、电容偏小阈值通过值班人员进行手工设定。

屏蔽层故障类型分析4，可有效判断屏蔽层断路、屏蔽层与地短路、屏蔽层/测量线对与通信线对短路、通信线对断路等故障类型，通过屏蔽层故障类型分析4，可有效发现通信线缆运行过程中的隐患，并及时采取有效措施，避免隐患和事故的进一步扩散。

屏蔽层故障分析步骤如下：

（1）屏蔽层初始电阻值乘电阻偏大阈值与屏蔽层接地电阻测量值比较，若是小于屏蔽层接地电阻测量值，则故障类型为屏蔽层断路，发送屏蔽层断路故障告警，计算故障位置；若大于或等于屏蔽层接地电阻测量值，转到第（2）步；

（2）屏蔽层初始电阻值乘电阻偏小阈值与屏蔽层接地电阻测量值比较，若是大于屏蔽层接地电阻测量值，则故障类型为屏蔽层与地短路，发送屏蔽层与地短路故障告警，计算故障位置；若小于或等于屏蔽层接地电阻测量值，转到第（3）步；

（3）屏蔽层初始电容值乘电容偏大阈值与屏蔽层电容测量值比较，若是小于屏蔽层电容值，则故障类型为屏蔽层/测量线对与通信线对短路，发送屏蔽层/测量线对与通信线对短路故障告警，分析结束；若大于或等于屏蔽层电容测量值，转到第（4）步；

（4）屏蔽层初始电容值乘电容偏小阈值与屏蔽层电容测量值比较，若是大于屏蔽层电容值，则故障类型为测量线对断开，发送测量线对断开故障告警，计算故障位置；若小于或等于屏蔽层电容测量值，发送通信线缆正常，分析结束。

如图3，屏蔽层故障位置分析计算5，当故障类型为屏蔽层断路、屏蔽层与地短路、测量线对断路时，接收到终端采集的屏蔽层电阻和屏蔽层电容触发该分析计算流程。

故障定位计算依据：

$C=\mathrm{\ϵ}\frac{S}{d}$

式中，C：平板电容器电容（单位：法拉），ε：真空电容率常数，S：平板面积（单位：平方米），D：平板间距离（单位：米）。对于粗细均匀的通信线缆，ε和d都是确定的，S正比于通信线缆长度，因此，电容C正比于通信线缆长度。

故障定位计算公式为：

L1=L*C1/C0

式中，L1：故障位置与终端安装位置的距离（单位：米），L：被测通信线缆总长度（单位：米），C1：屏蔽层电容采集值；C0：屏蔽层初始电容值。

线缆长度和初始电容值，通过值班人员进行手动设定。

故障类型为屏蔽层断路、屏蔽层与地短路、测量线对断路时，可采用该方法计算故障位置。通过屏蔽层故障位置分析计算5可对故障点进行定位，大大缩短了通信线缆维护的时间，提高了维护效率。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.一种通信线缆运行状态的智能化在线分析方法，其特征是，包括：

步骤1，分析模块加载设定的参数信息，包括电阻偏大阈值、电阻偏小阈值、电容偏大阈值和电容偏小阈值；

步骤2，分析模块加载各个监控终端的编号、名称、被测线缆长度、被测线路初始屏蔽层接地电阻值和被测线缆初始屏蔽层电容值信息；

步骤3，分析模块通过网络方式实时接收由各个监控装置采集的线缆屏蔽层接地电阻测量值和线缆屏蔽层电容测量值；该电阻测量值和电容测量值用于步骤(4)和步骤(5)的实时在线分析；

步骤4，分析模块每接收一次屏蔽层接地电阻测量值和屏蔽层电容测量值，就分别对各个监控装置采集的电阻测量值和电容测量值做一次屏蔽层故障分析，所述的屏蔽层故障分析利用采集的屏蔽层接地电阻测量值和屏蔽层电容值测量与被测线路初始屏蔽层接地电阻值、被测线缆初始屏蔽层电容值、电阻偏大阈值、电阻偏小阈值、电容偏大阈值和电容偏小阈值做比较分析；

步骤5，当步骤4检测到屏蔽层故障为屏蔽层断路、屏蔽层与地短路、测量线对断路时，每接收一次屏蔽层电容测量值，就分别对各个监控装置采集的电容测量值做一次故障定位，所述的故障定位利用采集的电容测量值与被测线缆初始屏蔽层电容值和被测线缆长度做分析计算；

步骤6，在监控平台中输出分析模块分析后各个监控装置的分析结果；

所述步骤2中的被测线路初始屏蔽层接地电阻值，指屏蔽层电阻测量终端初次安装后，测量所得的电阻值，该电阻值是在线缆屏蔽层完好、屏蔽层接地良好的情况下测量所得，能够作为后续屏蔽层故障判断的参考值；

所述步骤2中的被测线缆初始屏蔽层电容值，指屏蔽层电容测量终端初次安装后，测量所得的电容值，该电容值是在线缆屏蔽层完好的情况下测量所得，能够作为后续屏蔽层故障判断的参考值；

所述步骤3中的屏蔽层接地电阻测量值，通信线缆屏蔽层通常采用单端接地，在工程实际中，通信线缆屏蔽层的接地点通常位于局端，而在用户端，线缆屏蔽层与接地排相连，但该接地排通常没有低阻的接地引下线，因此对大地呈现高阻，屏蔽层接地电阻测量值，指屏蔽层接地环路电阻，包括：接地排接地电阻、局端接地电阻、线缆屏蔽层等效电阻和大地的等效电阻之和；

所述步骤3中的屏蔽层电容测量值，屏蔽层对线芯测量线对的电容等效于一个平板电容器，屏蔽层电容测量值指屏蔽层对线芯测量线对的电容值；

所述步骤4屏蔽层故障分析步骤如下：

A被测线路初始屏蔽层接地电阻值乘电阻偏大阈值与屏蔽层接地电阻测量值比较，若是小于屏蔽层接地电阻测量值，则故障类型为屏蔽层断路，发送屏蔽层断路故障告警，转到步骤5，计算故障位置；若大于或等于屏蔽层接地电阻测量值，转到步骤B；

B.被测线路初始屏蔽层接地电阻值乘电阻偏小阈值与屏蔽层接地电阻测量值比较，若是大于屏蔽层接地电阻测量值，则故障类型为屏蔽层与地短路，发送屏蔽层与地短路故障告警，转到步骤5，计算故障位置；若小于或等于屏蔽层接地电阻测量值，转到步骤C；

C.被测线缆初始屏蔽层电容值乘电容偏大阈值与屏蔽层电容测量值比较，若是小于屏蔽层电容测量值，则故障类型为屏蔽层/测量线对与通信线对短路，发送屏蔽层/测量线对与通信线对短路故障告警，分析结束；若大于或等于屏蔽层电容测量值，转到步骤D；

D.被测线缆初始屏蔽层电容值乘电容偏小阈值与屏蔽层电容测量值比较，若是大于屏蔽层电容测量值，则故障类型为测量线对断开，发送测量线对断开故障告警，转到步骤5，计算故障位置；若小于或等于屏蔽层电容测量值，发送通信线缆正常，分析结束；

步骤5故障定位计算依据：

$C=\mathrm{\ϵ}\frac{S}{d}$

式中，C：平板电容器电容，单位：法拉，ε：真空电容率常数，S：平板面积，单位：平方米，d：平板间距离，单位：米，对于粗细均匀的通信线缆，ε和d都是确定的，S正比于通信线缆长度，因此，电容C正比于通信线缆长度；

故障定位计算公式为：

L1＝L*C1/C0

式中，L1：故障位置与终端安装位置的距离，单位：米，L：被测通信线缆总长度，单位：米，C1：屏蔽层电容测量值；C0：被测线缆初始屏蔽层电容值；

所述步骤6分析结果输出，指通过屏蔽层故障分析和故障定位计算后，如果监测到通信线缆屏蔽层故障后，会立刻将故障分析结果发送给值班人员。