CN103957051A - 光缆在线监测装置 - Google Patents

Abstract

一种光缆在线监测装置，管理中心的光端机顺次连接前端光纤配线架、光缆、后端光纤配线架、滤波器以及远端监测站的光端机组成光纤传输设备；用作从所述光纤传输设备中取出部分工作光的光分复器连接在所述管理中心的光端机与前端光纤配线架之间；光分复器顺次连接光开关、光功率监测器以及用作发出测试光的光时域反射仪，光功率监测器顺次连接A/D转换器以及声光报警器；从直流系统中分取工作电源。本装置对光缆传输实时在线监测；并对所查故障实现显示和声光报警，从而及时排除故障，保证光缆传输工作正常进行。

Description

光缆在线监测装置

技术领域

本发明涉及光缆传输故障监测系统，特别是智能化电网用光缆通信传输故障实时监测装置。

背景技术

光缆监测系统的重要性：

在信息化时代，光缆成了通讯传输的主要途径，尤其在电网智能化建设、电力调度、信息交换等方面起到重要作用。

由于光缆通讯应用广泛，系统庞大，出现故障的几率也较大，如产生一根甚至多根纤芯信号减弱甚至中断的情况时有发生。目前光缆维护管理仍是人工模式，对事故查找非常困难，往往在问题极为严重时才能发现，排解故障时间也较长，直接影响电网通讯的安全运行。

因此，研究和建设光缆自动监测系统，形成自动采样判断，实现快速故障定位，做到及时准确报警，使光缆线路的维护管理处于可控制和可预见的状态，对于涉及工农业生产和千家万户的电力系统，势在必行。

光缆的故障特点：

光缆从中心站往各个用户延伸，分支线路甚多，出现故障的情况是常有的。故障现象主要表现为：接头松动、损耗增大、光度降低，另有水汽渗入、施工损坏、甚至断纤等等。

光纤故障还有一特点，一般故障不会立即引起光缆传输信号中断，而是导致光缆系统慢慢劣变，给传输质量逐步加重影响，所以，应该及时分析处理，排解故障，使得信息传输工作的正常进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种光缆在线监测装置，以实时监测光缆传输故障并报警。

本发明的目的是这样实现的：一种光缆在线监测装置，包括，管理中心的光端机顺次连接前端光纤配线架、光缆、后端光纤配线架、滤波器以及远端监测站的光端机组成光纤传输设备，用作从所述光纤传输设备中取出部分工作光的光分复器连接在所述管理中心的光端机与前端光纤配线架之间；

光分复器顺次连接光开关、光功率监测器以及用作发出测试光的光时域反射仪，光功率监测器顺次连接A/D转换器以及所述声光报警器。

所述A/D转换器同时还与数字显示器连接。

所述工作电源为﹢15V和﹢5V，从直流系统中分取获得。

所述光时域反射仪发出的测试光的波长为1625nm，所述光分复器从光纤传输设备中取出3%~5%的工作光。

所述光分复器型号为DV-MUX3，光纤配线架型号为YD/T778，光开关型号为FFT-310，光功率检测器型号为AQ-1112B，光时域反射器型号为HP8147，滤波器型号为30EHZ6。

本发明具有以下特点和优点：

1、本监测系统能对光缆传输故障进行实时在线监测，利用本装置能实施光度测量、检测光波损耗、查出光缆断纤等故障监测。

2、对所查到故障做出显示、报警等，从而对故障及时处理、及时排除，保证信息传输工作正常进行。

附图说明

图1是本装置的电原理结构框图。

图2是本装置的工作电源电路图。

具体实施方式

图1示出本光缆在线监测装置，管理中心的光端机顺次连接前端光纤配线架、光缆、后端光纤配线架、滤波器以及远端监测站的光端机组成光纤传输设备，用作从所述光纤传输设备中取出部分工作光的光分复器连接在所述管理中心的光端机与前端光纤配线架之间；光分复器顺次连接光开关、光功率监测器以及用作发出测试光的光时域反射仪，光功率监测器顺次连接A/D转换器以及所述声光报警器。

所述A/D转换器还与数字显示器连接。

光缆传输原理：

在图1中，承载通讯信号的光源从管理中心TSC的光端机（Optical transceiver）中发出，经光分复器WDM，传递给光纤配线架ODF，光纤配线架起到连接、组织、分配的作用，把通讯信号传送给多条纤芯组成的光缆（连接在前、后两个光纤配线架之间）。

经过一定距离的传送，到达远端监测站RTU，在这里也是经光纤配线架ODF连接、分配，并由滤波器FILTER滤掉在传送中感染的不同光波长度信号，保留有用通讯信号，再传给监测站中的光端机作译码等处理，再向后台提供可用信息。

以上，完成了光纤信号发送、传输、接收、滤波、应用的全过程。

光缆监测原理：

图1前端串接的光分复器WDM，起到监测采样作用，它将传输设备的工作光分出3%至5%接入监测模块，对工作光进行实时监测，察视光纤的传输性能，及时发现传输质量的变化。光开关OSW及光功率器OPM构成监测通道，起到采样、比较、判断作用；门限值可以进行设定，当被监测光纤出现断纤或衰减，使被监测的工作光功率下降到某一门限值，甚至断纤无光时，启动信号，激活光时域反射器OTDR，向系统发出测试光源，进一步对光缆进行检测，并做出故障判断与定位；另一面将测试信号作A/D转换，（由数字显示器和声光报警器实现）实现数字显示与声光报警，提示相关技术和管理人员，注意观察、判断和处理所发生的光缆故障。

测试是通过发射不同波长的光脉冲到光纤内，然后再由OTDR端口接收返回的信息来进行的。在这种监测方式中，采用光分复器WDM实现在一根纤芯中同时传输通信光和OTDR测试光。目前常用的通信光波长为1310nm和1550nm，因此在这种监测方式中OTDR的测试光波长选用为1625nm。

在光源发出端对WDM进行复用，由此该光缆同一时间内负荷两种光波，这两种光波波长不一样，到了接收端，滤波器将会把这两种光波分别开，按需选用。

当光脉冲在光纤内传输时，由于光纤本身的结构性质，有连接器、有接合点、有弯曲或其它状态而产生散射、反射。其中一部分散射和反射就会返回到OTDR中，返回的有用信息作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断以及光强弱的变化，由OPM进行测量，作出分析判断，发现故障，及时报警，由此达到监测目的。

所述光分复器型号为DV-MUX3，光纤配线架型号为YD/T778，光开关型号为FFT-310，光功率检测器型号为AQ-1112B，光时域反射器型号为HP8147，滤波器型号为30EHZ6。

直流工作电源：

在光纤通讯系统中，要完成光电转换、信号传输、故障监测、声光报警等功能，需要用到光端机、分复器 、配线架、滤波器、时域反射仪、光功率监测器等设施，而这些设施要运作，必须要有工作电源。结合现场，光纤网络本身就有48V通讯电源，故本监测系统采取简化引接使用方法（不另设交直流电源），根据各器件一般为15V、5V的工作特点，作必要的降压调节处理。如图2所示：

在图2中，我们通过电阻R1、R2、电位器W1对48V电源进行串联分压，从电位器可调端头抽取15V电压，同理，又经电位器W2、电阻R3对15V电源进行二次分压，从电位器可调端头取出5V电压。所取出的直流电压供给光缆监测系统的各组合器件使用。

图2里还包含另一特点：所有电阻都具有保护作用。如上排电路中 R1是防止电位器可调端头靠近48V取值，这样电压过高会造成用电器的烧损；R2则是防止电位器可调端头拨向接地端，直接造成电源和储能器件的烧损。R3在5V分压电路中的保护作用相同。

图2给出的是对正电源串接取压的基本电路，若所处的环境是负电源或双电源，则可通过电路倒接或分接方法来取得所需电压值。

应用举例：

如内江电力调度局在城区至20kM外的石燕桥变电站的光缆通讯中，安装了在线监测系统。2013年9月的一天，石燕桥电站OTDR测试数据发现，离石燕桥变电站12km处有大衰耗，仔细测量到光传输设备对端的收光功率，其中一根纤芯光信号低到-52dB，达到监测报警门限值。根据该数据，判断光缆有故障。于是派出技术人员沿通讯线路进行巡检，发现离城区8km处的ADSS光缆被建筑施工挖折，已快断裂。于是，对该断折点重新焊接，并作平整修复，最后使该段通讯光缆恢复正常工作。

本次监测系统及时发出告警信号，提供了监测数据，为分析查找故障做出了指导，节约了人力物力，加快了故障排解的进程，体现本光缆自动监测系统是可行、可靠的。

综上所述，光纤网络的快速发展，使得传统的人工检测维护方式显得非常落后，为此，我们进行了自动监测装置的改进设计。设计的最大特点是借用通讯光缆，传递不同波长的光脉冲，并利用光时域反射仪OTDR接收返回信息，使之对光缆通讯系统进行适时监测，以动态方式观察光纤的传输性能，准确判断故障的时间地点，及时做好排解处理，由此大幅度提高了光缆系统信息传输的功效和安全性能，经实用验证，本光缆自动监测系统颇值得推广应用。

Claims (5)

1.一种光缆在线监测装置，包括，管理中心的光端机顺次连接前端光纤配线架、光缆、后端光纤配线架、滤波器以及远端监测站的光端机组成光纤传输设备，声光报警器，其特征是，还具有，用作从所述光纤传输设备中取出部分工作光的光分复器连接在所述管理中心的光端机与前端光纤配线架之间；

光分复器顺次连接光开关、光功率监测器以及用作发出测试光的光时域反射仪，光功率监测器顺次连接A/D转换器以及所述声光报警器。

2.根据权利要求1所述的光缆在线监测装置，其特征是，所述A/D转换器还与数字显示器连接。

3.根据权利要求1或2所述的光缆在线监测装置，其特征是，所述工作电源为从48V直流系统中分取获得的﹢15V和﹢5V。

4.根据权利要求3所述的光缆在线监测装置，其特征是，所述光时域反射仪发出的测试光的波长为1625nm，所述光分复器从光纤传输设备中取出3%~5%的工作光。

5.根据权利要求4所述的光缆在线监测装置，其特征是，所述光分复器型号为DV-MUX3，光纤配线架型号为YD/T778，光开关型号为FFT-310，光功率检测器型号为AQ-1112B，光时域反射器型号为HP8147，滤波器型号为30EHZ6。