CN107395269A - 一种电力光纤配电通信网的布置方法和监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电力光纤配电通信网的布置方法和监测装置，将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及光纤线路，得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；最后将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比，寻找可能缺失的频谱并确定光纤断点的地理信息。本发明将电力光纤配电通信网中每条光纤的特征加以区分，从而避免了传统监测方案中瑞利散射信号叠加导致网络中光纤路径无法分离的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测技术，具体涉及一种电力光纤配电通信网的布置方法和监测装置。
背景技术
近几年来，电力光纤配电通信网得到巨大发展，业已成为智能电网输变电环节的重要部分。随着供电可靠性要求的不断提高，电网运营面临巨大挑战，客观上要求对配电网络运行状况进行实时监测和远方遥控。配电自动化系统的建设、运行，能有效减少故障处理时间，进一步提升生产运行精益化管理能力，提高供电服务水平。配电自动化的实现以配电系统信息化为基础，需要借助于有效的通信手段，将控制中心的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端，并且将反映远方设备运行状况的数据信息收集到控制中心。因此，配电自动化通信系统是配网自动化系统中非常重要的环节,是配电网自动化的神经系统。
电力光纤配电通信网以电力无源光网络为主，其分布的范围非常广泛，其分层分级的特点使得对配电通信网的监测变得极其困难。从光线路终端到光网络终端，往往会经过多个分光器，从而使光信号的功率被削弱，这对监测设备的动态范围提出了更高的要求。另外，从分光器分出的光纤线路的距离往往比较接近，这要求监测设备还需要有很高的空间分辨率。目前，对于电力光纤配电网的监测主要采用光时域反射仪，利用高动态范围和高空间分辨率区分光纤线路中的细微差异。但是，这种监测手段还存在非常明显的问题，光分路器分出的各条光纤反馈回来的都是瑞利散射信号，信号混叠在一起，极大地制约了对光纤线路事件的区分能力，特别是对于数十路或更多的分光光路出来的光纤线路反馈回的瑞利信号混叠，光时域反射仪测得的曲线基本失去光纤线路事件辨别能力。对于这些问题，申请号为200810154327.9的发明专利公开了一种基于无源光网络系统的光缆监测系统，该光缆监测系统利用被动选路单元来实现对某条具体光纤路径的监测，从而避免对全网的监测导致的瑞利散射信号叠加造成的问题，但是，在电力系统中，被动选路单元的引入，在监测时往往会造成被测的光纤路径通信的中断，这是不允许的。再者，申请号为201310224966.9的发明专利公开了基于光学标记法的PON线路故障监测方法及其装置，根据各光纤支路上串接的光纤光栅到光分路器的距离各不相同，从激光光源发送的窄带监测脉冲在各个光纤支路上传输的时间不同，从而将各光纤支路上的监测脉冲在时域上依次排列，最终实现对到达各支路的监测脉冲在时域上进行标记，以区分不同线路反馈信号，识别光纤路径。但该发明专利提供的方法不适用于多层分光的无源光网络监测。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电力光纤配电通信网的布置方法和监测装置，先通过将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路，然后根据通信节点建立光纤路径，确定所述光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；接着通过布里渊光时域反射仪获取光纤的布里渊散射中心频率信息，并根据布里渊散射中心频率信息得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；最后将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比，寻找可能缺失的频谱并确定光纤断点的地理信息，最终基于光纤特征散射频率编码的实现对电力光纤配电通信网的监测。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种电力光纤配电通信网的布置方法，包括：
将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路；
根据通信节点建立光纤路径，确定所述光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
获取光纤的布里渊散射中心频率信息，并根据布里渊散射中心频率信息得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比，寻找可能缺失的频谱并确定光纤断点的地理信息。
所述将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路包括：
将后一个通信节点至前一个通信节点所包含的网络拓扑范围归为同一网络层级，根据通信节点至光线路终端需经过的通信节点个数定义网络层级的编号，并依次对处于同一网络层级的通信节点进行编号，相邻网络层级的通信节点之间采用不同的布里渊散射中心频率的光纤连接。
所述将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比之后，还包括：
1)没发现异常，将所述关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图作为新的标记，下一次得到的结果再与其进行比较；
2)若发现异常，包括以下两种情况：
2-1)若同一段光纤的布里渊散射中心频率的偏差大于20MHz，确定为频谱缺失；
2-2)若某条光纤路径的距离变短，则将关于条光纤路径的曲线末端位置确定为光纤断点。
所述通信节点为分光器；
所述电力光纤采用单布里渊散射峰的通信光纤。
处于同一网络层级的任意两条光纤的布里渊散射中心频率之差大于50NHz。
本发明还提供一种电力光纤配电通信网的监测装置，包括：
简化模块，用于将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路；
确定模块，用于根据通信节点建立光纤路径，确定所述光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
获取模块，用于获取光纤的布里渊散射中心频率信息，并根据布里渊散射中心频率信息得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
对比模块，用于将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比，寻找可能缺失的频谱并确定光纤断点的地理信息。
所述简化模块具体用于：
将后一个通信节点至前一个通信节点所包含的网络拓扑范围归为同一网络层级，根据通信节点至光线路终端需经过的通信节点个数定义网络层级的编号，并依次对处于同一网络层级的通信节点进行编号，相邻网络层级的通信节点之间采用不同的布里渊散射中心频率的光纤连接。
所述对比模块具体用于：
1)没发现异常，将所述关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图作为新的标记，下一次得到的结果再与其进行比较；
2)若发现异常，包括以下两种情况：
2-1)若同一段光纤的布里渊散射中心频率的偏差大于20MHz，确定为频谱缺失；
2-2)若某条光纤路径的距离变短，则将关于条光纤路径的曲线末端位置确定为光纤断点。
所述通信节点为分光器；
所述电力光纤采用单布里渊散射峰的通信光纤。
处于同一网络层级的任意两条光纤的布里渊散射中心频率之差大于50NHz。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的电力光纤配电通信网的布置方法先通过将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路，然后根据通信节点建立光纤路径，确定光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；接着获取光纤的布里渊散射中心频率信息，并根据布里渊散射中心频率信息得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；最后将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比，最终基于光纤特征散射频率编码的实现对电力光纤配电通信网的监测；
本发明提供的技术方案采用不同布里渊散射中心频率的光纤构建电力光纤配电通信网，并利用布里渊光时域反射仪监测整个电力光纤配电通信网中光纤的时域信息和频域信息，利用频率信息区分光纤路径，利用时域信息确定光纤断点；
本发明提供的对电力光纤配电通信网的布置方法将电力光纤配电通信网中每条光纤的特征加以区分，从而避免了传统监测方案中瑞利散射信号叠加导致网络中光纤路径无法分离的问题；
本发明提供的对电力光纤配电通信网的布置方法无需采用光开关等被动选路单元来独立出某条具体的光纤路径再进行监测，监测可覆盖整个电力光纤配电通信网，还可实现电力光纤配电通信网的在线监测，不影响网络通信，为电力光纤配电通信网的运行和维护提供基础。
附图说明
图1是本发明实施例中将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路示意图；
图2是本发明实施例中基于布里渊散射中心频率、距离及地理信息的光纤路径示意图；
图3是本发明实施例中关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
图4是本发明实施例中关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图的频谱缺失示意图；
图5是本发明实施例中关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图的光纤断点示意图；
图6是本发明实施例中电力光纤配电通信网的布置方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种电力光纤配电通信网的布置方法，具体流程图如图6所示，其中的电力光纤采用单布里渊散射峰的通信光纤，本发明实施例提供的电力光纤配电通信网的布置方法具体过程如下：
S101：将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路，其中的通信节点为分光器；
S102：根据S101中的通信节点建立光纤路径，确定光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
S103：获取光纤的布里渊散射中心频率信息，并根据布里渊散射中心频率信息得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
S104：将上述S103中得到的关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与上述S102中得到的电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比，寻找可能缺失的频谱并确定光纤断点的地理信息。
上述S101中，将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路具体过程如下：
将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路示意图如图1所示，具体是将后一个通信节点至前一个通信节点所包含的网络拓扑范围归为同一网络层级，根据通信节点至光线路终端需经过的通信节点个数定义网络层级的编号，并依次对处于同一网络层级的通信节点进行编号，相邻网络层级的通信节点之间采用不同的布里渊散射中心频率的光纤连接。
基于布里渊散射中心频率、距离及地理信息的光纤路径示意图如图2所示，根据图2可知上述S102中，具体是根据从光线路终端至光网络终端的各通信节点编号建立光纤路径，并按依次经过的各条光纤的布里渊散射中心频率建立对应此路径的频率编码信息和地理信息，然后根据频率编码信息和地理信息得到如图3所示的电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图。
上述S103中，将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比之后，具体过程分为以下两大方面：
1)没发现异常，将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图作为新的标记，下一次得到的结果再与其进行比较，布里渊光时域反射仪每15分钟进行一次测量，从而保证信息及时标记或替换，于是可以消除一年四季温度对光纤的布里渊散射中心频率的影响。
2)若发现异常，包括以下两种情况：
2-1)若同一段光纤的布里渊散射中心频率的偏差大于20MHz，确定为频谱缺失，具体的关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图的频谱缺失示意图如图4所示；
2-2)若某条光纤路径的距离变短，则将关于条光纤路径的曲线末端位置确定为光纤断点，具体的关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图的光纤断点示意图如图5所示。
需要特别强调的是，处于同一网络层级的任意两条光纤的布里渊散射中心频率之差大于50NHz。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了电力光纤配电通信网的监测装置，其中的电力光纤采用单布里渊散射峰的通信光纤，这些设备解决问题的原理与电力光纤配电通信网的布置方法相似，本发明实施例提供的电力光纤配电通信网的监测装置主要包括简化模块、确定模块、获取模块和对比模块，下面分别介绍上述上个模块的功能：
其中的简化模块，主要用于将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路，其中的通信节点为分光器；
其中的确定模块，主要用于根据通信节点建立光纤路径，确定光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
其中的获取模块，主要用于获取光纤的布里渊散射中心频率信息，并根据布里渊散射中心频率信息得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
其中的对比模块，主要用于将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比，寻找可能缺失的频谱并确定光纤断点的地理信息。
上述的简化模块将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路具体过程如下：
如图1所示，将后一个通信节点至前一个通信节点所包含的网络拓扑范围归为同一网络层级，根据通信节点至光线路终端需经过的通信节点个数定义网络层级的编号，并依次对处于同一网络层级的通信节点进行编号，相邻网络层级的通信节点之间采用不同的布里渊散射中心频率的光纤连接。
基于布里渊散射中心频率、距离及地理信息的光纤路径示意图如图2所示，根据图2可知上述确定模块根据通信节点建立光纤路径，确定光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图的具体过程如下：
根据从光线路终端至光网络终端的各通信节点编号建立光纤路径，并按依次经过的各条光纤的布里渊散射中心频率建立对应此路径的频率编码信息和地理信息，然后根据频率编码信息和地理信息得到如图3所示的电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图。
上述的对比模块将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比，寻找可能缺失的频谱并确定光纤断点的地理信息，具体分为以下两种情况：
1)没发现异常，将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图作为新的标记，下一次得到的结果再与其进行比较，布里渊光时域反射仪每15分钟进行一次测量，从而保证信息及时标记或替换，于是可以消除一年四季温度对光纤的布里渊散射中心频率的影响。
2)若发现异常，包括以下两种情况：
2-1)若同一段光纤的布里渊散射中心频率的偏差大于20MHz，确定为频谱缺失，具体的关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图的频谱缺失示意图如图4所示；
2-2)若某条光纤路径的距离变短，则将关于条光纤路径的曲线末端位置确定为光纤断点，具体的关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图的光纤断点示意图如图5所示。
需要说明的是，处于同一网络层级的任意两条光纤的布里渊散射中心频率之差大于50NHz。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电力光纤配电通信网的布置方法，其特征在于，包括：
将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路；
根据通信节点建立光纤路径，确定所述光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
获取光纤的布里渊散射中心频率信息，并根据布里渊散射中心频率信息得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比。
2.根据权利要求1所述的电力光纤配电通信网的布置方法，其特征在于，所述将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路包括：
将后一个通信节点至前一个通信节点所包含的网络拓扑范围归为同一网络层级，根据通信节点至光线路终端需经过的通信节点个数定义网络层级的编号，并依次对处于同一网络层级的通信节点进行编号，相邻网络层级的通信节点之间采用不同的布里渊散射中心频率的光纤连接。
3.根据权利要求1所述的电力光纤配电通信网的布置方法，其特征在于，所述将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比之后，还包括：
1)没发现异常，将所述关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图作为新的标记，下一次得到的结果再与其进行比较；
2)若发现异常，包括以下两种情况：
2-1)若同一段光纤的布里渊散射中心频率的偏差大于20MHz，确定为频谱缺失；
2-2)若某条光纤路径的距离变短，则将关于条光纤路径的曲线末端位置确定为光纤断点。
4.根据权利要求1所述的电力光纤配电通信网的布置方法，其特征在于，所述通信节点为分光器；
所述电力光纤采用单布里渊散射峰的通信光纤。
5.根据权利要求2所述的电力光纤配电通信网的布置方法，其特征在于，处于同一网络层级的任意两条光纤的布里渊散射中心频率之差大于50NHz。
6.一种电力光纤配电通信网的监测装置，其特征在于，包括：
简化模块，用于将光线路终端至光网络终端的网络拓扑简化为通信节点以及连接通信节点的光纤线路；
确定模块，用于根据通信节点建立光纤路径，确定所述光纤路径的频率编码信息和地理信息，并根据频率编码信息和地理信息得到电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
获取模块，用于获取光纤的布里渊散射中心频率信息，并根据布里渊散射中心频率信息得到关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图；
对比模块，用于将关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图与电力光纤配电通信网建设完工后标记的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图进行对比。
7.根据权利要求6所述的电力光纤配电通信网的监测装置，其特征在于，所述简化模块具体用于：
将后一个通信节点至前一个通信节点所包含的网络拓扑范围归为同一网络层级，根据通信节点至光线路终端需经过的通信节点个数定义网络层级的编号，并依次对处于同一网络层级的通信节点进行编号，相邻网络层级的通信节点之间采用不同的布里渊散射中心频率的光纤连接。
8.根据权利要求6所述的电力光纤配电通信网的监测装置，其特征在于，所述对比模块具体用于：
1)没发现异常，将所述关于电力光纤配电通信网的基于布里渊散射中心频率和距离的网络结构图作为新的标记，下一次得到的结果再与其进行比较；
2)若发现异常，包括以下两种情况：
2-1)若同一段光纤的布里渊散射中心频率的偏差大于20MHz，确定为频谱缺失；
2-2)若某条光纤路径的距离变短，则将关于条光纤路径的曲线末端位置确定为光纤断点。
9.根据权利要求6所述的电力光纤配电通信网的监测装置，其特征在于，所述通信节点为分光器；
所述电力光纤采用单布里渊散射峰的通信光纤。
10.根据权利要求7所述的电力光纤配电通信网的监测装置，其特征在于，处于同一网络层级的任意两条光纤的布里渊散射中心频率之差大于50NHz。
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