CN113285750A - 光纤通信设备及电力通信网故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了光纤通信设备及电力通信网故障诊断方法，光纤通信设备包括管理单元、光模块，光模块包括控制器、光发射组件、激光器驱动单元、取样电阻、模数转换单元，光发射组件包括激光器、光电二极管、三端口环形器，三端口环形器用于允许激光器产生的光信号从第一端口射入从第二端口输出，还用于允许第二端口输入的光信号从第三端口输出经光电二极管转换为光电流经过取样电阻、模数转换单元将光电流转换为数字电压信号输出给控制器。若控制器接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号达到第一阈值，判断传输光纤存在故障并发送给的管理单元。本光纤通信设备能判断光纤故障，故障排查时间短，自动化程度高，降低了电力通信网的运维成本。

Description

光纤通信设备及电力通信网故障诊断方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及光纤通信设备及电力通信网故障诊断方法。

背景技术

电力通信网是电力信息化建设的基础平台，在保障电网安全、经济运行，提高电网企业信息化水平等方面发挥着越来越重要的作用。电力通信网主要包括光纤通信设备(主要为SDH设备(同步数字设备)、WDM设备(波分复用设备)等)及光纤光缆，主要承载着电力生产中的继电保护、调度电话、变电站监控以及企业信息化等重要业务。这些业务直接关系着电网的安全稳定运行。随着电力通信网生产自动化程度的提高，光纤通信设备的安全、稳定运行显得尤为重要。

现有技术中，若电力通信网存在故障，则往往需要有经验的工作人员带着各种专业设备去现场排查是光纤故障还是光纤通信设备故障，整个故障排查时间长，自动化程度低，增加了电力通信网的运维成本。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种光纤通信设备，应用于电力通信网中，至少包括管理单元及与之连接的光模块，所述光模块包括控制器、光发射组件、激光器驱动单元LDD、取样电阻、模数转换单元，其中：

所述光发射组件包括激光器LD、光电二极管PD、三端口环形器，所述三端口环形器的第一端口与激光器LD对接，第二端口用于与传输光纤对接，第三端口与光电二极管PD对接，所述三端口环形器用于允许激光器LD产生的光信号从第一端口射入从第二端口输出，还用于允许第二端口输入的光信号从第三端口输出经光电二极管PD转换为反射光电流；

所述激光器驱动单元LDD分别与所述激光器LD、控制器连接；

所述取样电阻的一端与所述光电二极管PD连接，另一端接地，用于将光电二极管PD输出的反射光电流转换为反射模拟电压信号；

所述模数转换单元的输入端与所述光电二极管PD连接，输出端与所述控制器连接，用于将所述反射模拟电压信号转换为反射数字电压信号输出给控制器；

所述控制器用于控制激光器驱动单元LDD工作以驱动所述激光器LD发送光信号；还用于接收模数转换单元发送的反射数字电压信号，当接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号达到第一阈值时，判断与光纤通信设备连接的传输光纤存在故障，将故障判断结果发送给所述管理单元。

进一步的，所述光模块还包括光接收组件ROSA、限幅放大器LA，所述光接收组件ROSA与限幅放大器LA连接，所述限幅放大器LA与控制器连接，所述控制器还用于当接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号满足预设第一阈值时，通过其发送使能引脚产生高低电平序列，经激光器驱动单元LDD、光发射组件将此高低电平序列转换为代表测试信号的有无光序列发送给远端通信设备，若在预设时间内控制器的信号丢失告警(LOS，Loss OfSignal)引脚能接收到来自限幅放大器LA的反馈信号，则判断光纤存在折弯，否则判断传输光纤断裂。

进一步的，所述管理单元还用于按预设规则控制控制器的发送使能引脚产生高低电平。

进一步的，所述控制器还用于当接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号满足预设第一阈值时，控制激光器驱动单元LDD停止工作，获取激光器驱动单元LDD停止工作时间及接收数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，按预设公式计算光纤故障位置，所述预设公式为：

d＝(c×(t2-t1))/2n

其中，c是光信号在真空中的速度，t1是激光器驱动单元LDD停止工作时间，t2是接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，n是光纤的折射率。

进一步的，所述三端口环形器包括第一偏振分光棱镜组件、第二偏振分光棱镜组件、法拉第电磁旋转镜、波片，其中：

第一偏振分光棱镜组件用于对从第一端口入射的光信号进行偏振分光，或对从第二端口入射的经第二偏振分光棱镜组件、波片、法拉第电磁旋转镜旋转后的偏振分光进行偏振合光；

所述法拉第电磁旋转镜用于将通过的光信号的偏振方向正向旋转45度；

所述波片用于将正向通过的光信号的偏振方向正向旋转45度，将反向通过的光信号的偏振方向反向旋转45度；

所述第二偏振分光棱镜组件用于对经法拉第电磁旋转镜、波片旋转后的偏振分光进行偏振合光，或对从第二端口入射的光信号进行偏振分光。

进一步的，所述第一偏振分光棱镜组件包括第一偏振分束器、第一棱镜，所述第二偏振分光棱镜组件包括第二偏振分束器、第二棱镜，第一偏振分束器分别与第一端口、第三端口连接，第二偏振分束器与第二端口连接。

另一方面，本发明还提出了一种电力通信网故障诊断方法，适用于上述光纤通信设备，包括以下步骤：

控制器接收模数转换单元发送的反射数字电压信号，当所述反射数字电压信号达到第一阈值时，判断电力通信网中的传输光纤存在故障，并将故障判断结果发送给管理单元。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

本光纤通信设备的光发射组件包括激光器LD、光电二极管PD、三端口环形器，所述三端口环形器的第一端口与激光器LD对接，第二端口用于与传输光纤对接，第三端口与光电二极管PD对接，所述三端口环形器用于允许激光器LD产生的光信号从第一端口射入从第二端口输出，实现了普通的光发射功能；所述三端口环形器还用于允许第二端口输入的光信号从第三端口输出经光电二极管PD转换为光电流并经过取样电阻、模数转换单元将光电流转换为数字电压信号输出给控制器。若控制器接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号达到第一阈值时，即传输光纤中传输回的反射光较大时，判断光纤中存在严重的菲涅尔反射或瑞丽散射，以此判断传输光纤存在故障并发送给管理单元。本光纤通信设备仅改变了光模块的结构，便能实现光纤通信功能及光纤故障判断的功能，整个故障排查时间短，自动化程度高，降低了电力通信网的运维成本。

附图说明

图1是本发明实施例一中，一种光纤通信设备的结构示意图；

图2是本发明实施例一中，光发射组件的结构示意图；

图3是本发明实施例一中，三端口环形器的一种工作状态的原理示意图；

图4是本发明实施例一中，三端口环形器的另一种工作状态的原理示意图；

图5是本发明实施例三中，一种电力通信网故障诊断方法的流程图；

图6是本发明实施例四中，一种电力通信网故障诊断方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

现有的光纤通信设备的光模块一般包括控制器、激光器驱动单元LDD、限幅放大器LA、光发射组件(Transmitter Optical Subassembly，缩写为TOSA)、光接收组件(ReceiverOptical Subassembly，缩写为ROSA)。

在本实施例中，如图1所示，一种光纤通信设备，应用于电力通信网中，至少包括管理单元200及与之连接的光模块100，所述光模块100包括控制器10、光发射组件40、激光器驱动单元20、取样电阻R、模数转换单元60，其中：

结合图2所示，所述光发射组件40包括激光器41、光电二极管43、三端口环形器42，所述三端口环形器42的第一端口421与激光器41对接，第二端口422用于与传输光纤对接，第三端口423与光电二极管43对接，所述三端口环形器42用于允许激光器41产生的光信号从第一端口421射入从第二端口422输出，还用于允许第二端口422输入的光信号从第三端口423输出经光电二极管43转换为光电流。本光发射组件40通过三端口环形器42的第一端口421、第二端口422能实现光的发送功能，而三端口环形器42第二端口422能接收来自传输光纤的反射光，该反射光可以经第三端口423输出。可以理解的，若传输光纤正常工作，则从第一端口421、第二端口422发送的光是不会反射回来的，若光纤中存在严重的菲涅尔反射或瑞丽散射，则经第二端口422发送出去的光才会由第二端口422再反射回来。

所述激光器驱动单元20分别与所述激光器41、控制器10连接。所述取样电阻的一端与所述光电二极管43连接，另一端接地，用于将光电二极管43输出的反射光电流转换为反射模拟电压信号。所述模数转换单元60的输入端与所述光电二极管43连接，输出端与所述控制器10连接，用于将所述反射模拟电压信号转换为反射数字电压信号输出给控制器10。

所述控制器10用于控制激光器驱动单元20工作以驱动所述激光器41发送光信号；还用于根据接收的模数转换单元60发送的反射数字电压信号判断与光纤通信设备连接的传输光纤存在故障，并将故障判断结果发送给所述管理单元200。具体的：

控制器10接收模数转换单元60发送的反射数字电压信号，当接收的模数转换单元60发送的反射数字电压信号达到第一阈值时，判断与光纤通信设备连接的传输光纤存在故障，将故障判断结果发送给所述管理单元200。

在实际应用中，存在一定折弯的光纤也能保证光信号的正常传输，此时也可能探测到反射光，因此为了避免判断错误，在设置第一阈值时需要结合一些历史经验值。具体的，对电力通信网中出现过的光纤故障历史数据进行分析，即将传输光纤长度、输出光功率、光纤折弯情况等作为参数，统计在不同参数组合情况下的反射光极大值对应的数字电压信号。由于控制器10内可预先存储当前光模块100对应的传输光纤长度(如20km或50km等)、输出光功率大小等数据，控制器10将历史数据中相应参数组合的极大值作为第一阈值。

在实际应用中，光模块100内一般还包括自动功率控制电路APC，光发射组件40内一般还包括探测光电二极管MPD，所述探测光电二极管MPD设置于激光器41的背出光面，用于探测激光器41输出光，以监视激光器41的输出功率变化，并发送给所述自动功率控制电路APC。所述自动功率控制电路APC的输入端与探测光电二极管MPD连接，输出端与激光器驱动单元20连接，用于将探测二极管MPD的输出反馈给激光器驱动单元20以调整驱动电流，始终使激光器41保存恒定的输出光功率。这部分内容可以参考现有技术，不属于本发明的主要内容，因此不做详细说明。

可以理解的，为了实现正常的通信功能，所述光模块100还包括光接收组件50、限幅放大器30，所述光接收组件50与限幅放大器30连接，所述限幅放大器30与控制器10连接，用于接收远端光纤通信设备发来的光信号，实现光接收、光电转换功能。

在本发明实施例中，所述光发射组件40的三端口环形器42用于允许激光器41产生的光信号从第一端口421射入从第二端口422输出，实现了普通的光发射组件40的功能；所述三端口环形器42还用于允许第二端口422输入的光信号从第三端口423输出经光电二极管43转换为光电流并经过取样电阻、模数转换单元60将光电流转换为数字电压信号输出给控制器10。若控制器10接收的模数转换单元60发送的反射数字电压信号达到第一阈值时，即传输光纤中传输回的反射光较大时，判断光纤中存在严重的菲涅尔反射或瑞丽散射，以此判断传输光纤存在故障并通知光纤通信设备的管理单元200。应用本发明实施例，当电力通信网存在故障时，能直接判断是否存在光纤故障，无需通知相应工作人员带着专业设备一一排查，具有故障排查时间短，自动化程度高，降低了电力通信网的运维成本的优点。

在一些实施例中，如图3所示，所述三端口环形器42包括第一偏振分光棱镜组件、第二偏振分光棱镜组件、法拉第电磁旋转镜428、波片429，其中，所述第一偏振分光棱镜组件包括第一偏振分束器424、第一棱镜426，所述第二偏振分光棱镜组件包括第二偏振分束器425、第二棱镜427，第一偏振分束器424分别与第一端口421、第三端口423连接，第二偏振分束器425与第二端口422连接。第一偏振分束器424、第二偏振分束器425可以将垂直偏振光反射，平行偏振光透射。第一棱镜426、第二棱镜427可以改变光的传播方向，不改变光的偏振方向。

第一偏振分光棱镜组件用于对从第一端口421入射的光信号进行偏振分光，或对从第二端口422入射的经第二偏振分光棱镜组件、波片429、法拉第电磁旋转镜428旋转后的偏振分光进行偏振合光。

所述法拉第电磁旋转镜428用于将通过的光信号的偏振方向正向旋转45度。法拉第电磁旋转镜428是不可逆器件，也就是说，不管光是正向通过还是反向通过，都会正向旋转45度。在本实施例中，将水平向右定义成0度，竖直向上定义成90度。

所述波片429用于将正向通过的光信号的偏振方向正向旋转45度，将反向通过的光信号的偏振方向反向旋转45度。波片429是可逆器件，也就是说，光信号正向通过，则正向旋转45度；光信号反向通过，则反向旋转45度。

所述第二偏振分光棱镜组件用于对经法拉第电磁旋转镜428、波片429旋转后的偏振分光进行偏振合光，或对从第二端口422入射的光信号进行偏振分光。

该三端口环形器42的工作原理如下：

(1)结合图3所示，粗箭头为光信号的传输方向，细箭头为光信号的偏振方向，该光发射组件40通过三端口环形器42的第一端口421、第二端口422能实现光的发送功能包括：

光信号从第一端口421进，经过第一偏振分束器424被分成两束：垂直偏振光被反射，平行偏振光被透射。其中，平行偏振光的传输路线：平行偏振光向右传输，偏振方向为0度。经过法拉第电磁旋转镜428，偏振方向顺时针旋转45度，到达负45度。经过波片429后，光信号的偏振方向再顺时针旋转45度，到达负90度。经过第二棱镜427反射，不改变光的偏振方向，偏振方向为负90度。此时该光束变成了垂直偏振光，经过第二偏振分束器425会被反射。也就是从第二端口422处。垂直偏振光的传输路线：经过第一棱镜426反射，不改变偏振方向，偏振方向为90度。经过法拉第电磁旋转镜428，偏振方向顺时针旋转45度，到达45度。经过波片429，偏振方向顺时针旋转45度，到达0度。此时该光束变成了平行偏振光，可以透过第二偏振分束器425，也就是从第二端口422出。

(2)结合图4所示，粗箭头为光信号的传输方向，细箭头为光信号的偏振方向，该三端口环形器42第二端口422能接收来自传输光纤的反射光，该反射光可以经第三端口423输出，包括：

光信号从第二端口422进，经过第二偏振分束器425被分成2束：垂直偏振光被反射，平行偏振光被透射。其中，平行偏振光的传输路线：平行偏振光逆向通过波片429后，偏振方向逆时针旋转45度，到达负135度。再逆向通过法拉第电磁旋转镜428，偏振方向顺时针旋转45度，到达负180度。经过第一棱镜426，不改变光的偏振方向，偏振方向为负180度。此时还是平行偏振光，透过第二偏振分束器425，从第三端口423出。

实施例二

在实际应用中，光纤故障还分为光纤断裂、光纤折弯等，如果光纤断裂了，需要使用专业设备进行光纤熔接，若仅仅是光纤折弯则将光纤拉直即可。因此，为了更高效的判断解决光纤故障，本实施例提出的光纤通信系统还能进一步判断光纤的具体故障。

该光纤通信设备至少包括管理单元200及与之通过金手指连接的光模块100，所述光模块100包括控制器10、光发射组件40、激光器驱动单元20、取样电阻、模数转换单元60、光接收组件50、限幅放大器30，光模块100内部的连接关系参考实施例一，在此不再赘述。与实施例一相比，所述控制器10还用于当接收的模数转换单元60发送的反射数字电压信号满足预设第一阈值时，通过其发送使能引脚(TX_Disable)产生高低电平序列，经激光器驱动单元20、光发射组件40将此高低电平序列转换为代表测试信号的有无光序列发送给远端通信设备，所述控制器10还用于通过信号丢失告警(LOS，Loss Of Signal)接收来自限幅放大器30的反馈信号，若在预设时间内控制器10的信号丢失告警(LOS，Loss Of Signal)引脚能接收到来自限幅放大器30的反馈信号，则判断光纤存在折弯，否则判断传输光纤断裂，并将故障判断结果发送给管理单元200。

现有技术中光模块100的控制器10至少有两个I2C引脚，分别用于发送数据、接收数据的，另外还设置有发送使能引脚(TX_Disable)、信号丢失告警(LOS，Loss Of Signal)引脚。在本实施例中，若光纤存在折弯，则光纤线路已无法准确传输代表数据信号(光纤折弯故障会造成光信号的损耗，超过了光接收组件50的光接收灵敏度范围)，但仍然可以传送形如“有光-无光-有光-无光-有光-无光-有光-无光-有光-无光-有光-无光-有光-无光-有光-有光”的有无光序列。因此可以使控制器10发送使能引脚(TX_Disable)产生形如“1010101010101011”的高低电平序列，经激光器驱动单元20、光发射组件40将此高低电平序列转换为代表测试信号的有无光序列发送给远端通信设备，以请求反馈是否能收到该测试信号。若信号丢失告警(LOS，Loss Of Signal)引脚能接收到反馈信号，则说明光纤存在折弯，否则说明光纤已断裂，控制器10将故障判断结果发送管理单元200。可以理解的，从远端通信设备发来的反馈信号也为有无光序列，本地光模块100的光接收组件50将此有无光序列转换为高低电平序列经限幅放大器30发送给控制器10。

控制器10的发送使能端(TX_Disable)原本用于实现关断发射功能，高电平或悬空为有效，而本实施例利用此引脚功能产生高低电平序列，该高低电平序列最后被转换为代表测试信号的有无光序列，以请求反馈是否能收到该测试信号。而信号丢失告警(LOS，LossOf Signal)引脚本来的作用是发送LOS告警信息的，在本实施例中用于传递来自远端光纤通信设备的反馈信号。本实施例充分利用了控制器10的现有资源，在光纤存在故障无法传送数据信号时，通过传递测试信号进一步判断光纤是折弯还是断裂，为故障处理提供了帮助。

在另一些实施例中，控制器10需要接受管理单元200的控制，具体的，所述管理单元200还用于按预设规则控制控制器10的发送使能引脚(TX_Disable)产生高低电平序列，该高低电平序列经激光器驱动单元20、光发射组件40后被转换为代表测试信号的有无光序列发送给远端通信设备。

优选的，在判断出传输光纤的具体故障后，若能直接定位故障点，将进一步提高光纤运维的效率。具体的，所述控制器10还用于当判断传输光纤存在故障后，控制激光器驱动单元20停止工作，获取激光器驱动单元20停止工作时间及接收数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，按预设公式计算传输光纤故障位置并传输给管理单元200，所述预设公式为：

d＝(c×(t2-t1))/2n

其中，d是传输光纤故障位置，c是光信号在真空中的速度，t1是激光器驱动单元20停止工作时间(也即为光发送组件最后发送光信号的时间)，t2是接收的模数转换单元60发送的反射数字电压信号的末次时间(也即接收到光发送组件最后发送光信号的反射光的时间)，n是光纤的折射率。工作人员可以根据得到的故障原因、故障位置情况迅速展开运维工作，减少了人工排查的工作量。

实施例三

本发明还提出了一种电力通信网故障诊断方法，适用于实施例一中所述的光纤通信设备，包括以下步骤：

控制器接收模数转换单元发送的反射数字电压信号，当所述反射数字电压信号达到第一阈值时，判断电力通信网中的传输光纤存在故障，并将故障判断结果发送给管理单元。

在实际应用中，存在一定折弯的光纤也能保证光信号的正常传输，此时也可能探测到反射光，因此为了避免判断错误，在设置第一阈值时需要结合一些历史经验值。具体的，对电力通信网中出现过的光纤故障历史数据进行分析，即将传输光纤长度、输出光功率、光纤折弯情况等作为参数，统计在不同参数组合情况下的反射光极大值对应的数字电压信号。由于控制器内可预先存储当前光模块对应的传输光纤长度(如20km或50km等)、输出光功率大小等数据，控制器将历史数据中相应参数组合的极大值作为第一阈值。

本实施例的电力通信网故障诊断方法利用了菲涅尔反射及瑞丽散射的原理，若反射数字电压信号达到第一阈值时，即传输光纤中传输回的反射光较大时，判断光纤中存在严重的菲涅尔反射或瑞丽散射，以此判断传输光纤存在故障。本发明实施例能直接判断是否存在光纤故障，无需通知相应工作人员带着专业设备一一排查，具有故障排查时间短，自动化程度高，降低了电力通信网的运维成本的优点。

优选的，为了确定传输光纤的具体故障点，如图5所示，一种电力通信网故障诊断方法可以包括以下步骤：

S101，控制器接收模数转换单元发送的反射数字电压信号；

S102，当所述反射数字电压信号达到第一阈值时，判断电力通信网中的传输光纤存在故障，并控制激光器驱动单元LDD停止工作，获取激光器驱动单元LDD停止工作时间及接收数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，按预设公式计算光纤故障位置，所述预设公式为：

d＝(c×(t2-t1))/2n

其中，d是传输光纤故障位置，c是光信号在真空中的速度，t1是激光器驱动单元LDD停止工作时间(也即为光发送组件最后发送光信号的时间)，t2是接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间(也即接收到光发送组件最后发送光信号的反射光的时间)，n是光纤的折射率。工作人员可以根据得到的故障位置情况迅速展开运维工作，减少了人工排查的工作量。

S103,将光纤故障位置发送给管理单元。

实施例四

本发明还提出了一种电力通信网故障诊断方法，适用于实施例二中所述的光纤通信设备，如图6所示，包括以下步骤：

S201，接收模数转换单元发送的反射数字电压信号。

S202，当所述反射数字电压信号达到第一阈值时，通过控制器发送使能引脚(TX_Disable)产生高低电平序列，经激光器驱动单元LDD、光发射组件将此高低电平序列转换为代表测试信号的有无光序列发送给远端通信设备。

S203，若在预设时间内控制器的信号丢失告警(LOS，Loss Of Signal)引脚能接收到来自限幅放大器LA的反馈信号，则判断光纤存在折弯，否则判断传输光纤断裂。

S204，控制激光器驱动单元LDD停止工作，获取激光器驱动单元LDD停止工作时间及接收数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，按预设公式计算光纤故障位置，所述预设公式为：

d＝(c×(t2-t1))/2n

其中，d是传输光纤故障位置，c是光信号在真空中的速度，t1是激光器驱动单元LDD停止工作时间(也即为光发送组件最后发送光信号的时间)，t2是接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间(也即接收到光发送组件最后发送光信号的反射光的时间)，n是光纤的折射率。

S205，将传输光纤的故障原因及光纤故障位置发送给管理单元。

控制器的发送使能端(TX_Disable)原本用于实现关断发射功能，高电平或悬空为有效，而本实施例利用此引脚功能产生高低电平序列，该高低电平序列最后被转换为代表测试信号的有无光序列，以请求反馈是否能收到该测试信号。而信号丢失告警(LOS，LossOf Signal)引脚本来的作用是发送LOS告警信息的，在本实施例中用于传递来自远端光纤通信设备的反馈信号。本实施例充分利用了控制器的现有资源，在光纤存在故障无法传送数据信号时，通过传递测试信号进一步判断光纤是折弯还是断裂，并利用计算得到的故障位置情况为人工故障处理提供了帮助。

在一些实施例中，步骤S202还可以为：当所述反射数字电压信号达到第一阈值并将故障判断结果发送给管理单元后，所述管理单元按预设规则控制控制器的发送使能引脚(TX_Disable)产生高低电平序列，激光器驱动单元LDD、光发射组件将此高低电平序列转换为代表测试信号的有无光序列发送给远端通信设备，若在预设时间内控制器的信号丢失告警(LOS，Loss Of Signal)引脚能接收到来自限幅放大器LA的反馈信号，则判断光纤存在折弯，否则判断传输光纤断裂。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式级似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

Claims (10)

1.一种光纤通信设备，应用于电力通信网中，其特征在于，所述光纤通信设备至少包括管理单元及与之连接的光模块，所述光模块包括控制器、光发射组件、激光器驱动单元、取样电阻、模数转换单元，其中：

所述光发射组件包括激光器、光电二极管、三端口环形器，所述三端口环形器的第一端口与激光器对接，第二端口用于与传输光纤对接，第三端口与光电二极管对接，所述三端口环形器用于允许激光器产生的光信号从第一端口射入从第二端口输出，还用于允许第二端口输入的光信号从第三端口输出经光电二极管转换为反射光电流；

所述激光器驱动单元分别与所述激光器、控制器连接；

所述取样电阻的一端与所述光电二极管连接，另一端接地，用于将光电二极管输出的所述反射光电流转换为反射模拟电压信号；

所述模数转换单元的输入端与所述光电二极管连接，输出端与所述控制器连接，用于将所述反射模拟电压信号转换为反射数字电压信号输出给控制器；

所述控制器用于控制激光器驱动单元工作以驱动所述激光器发送光信号；还用于根据接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号判断与光纤通信设备连接的传输光纤存在故障，并将故障判断结果发送给所述管理单元。

2.如权利要求1所述的光纤通信设备，其特征在于，所述光模块还包括光接收组件、限幅放大器，所述光接收组件与限幅放大器连接，所述限幅放大器与控制器连接，所述控制器还用于当接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号满足预设第一阈值时，通过其发送使能引脚产生高低电平序列，经激光器驱动单元、光发射组件将此高低电平序列转换为代表测试信号的有无光序列发送给远端通信设备，若在预设时间内控制器的信号丢失告警能接收到来自限幅放大器的反馈信号，则判断光纤存在折弯，否则判断传输光纤断裂。

3.如权利要求2所述的光纤通信设备，其特征在于，所述管理单元还用于按预设规则控制控制器的发送使能引脚产生高低电平。

4.如权利要求1至3任一所述的光纤通信设备，其特征在于，所述控制器还用于当接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号满足预设第一阈值时，控制激光器驱动单元停止工作，获取激光器驱动单元停止工作时间及接收数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，按预设公式计算光纤故障位置，所述预设公式为：

d＝(c×(t2-t1))/2n

其中，c是光信号在真空中的速度，t1是激光器驱动单元停止工作时间，t2是接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，n是光纤的折射率。

5.如权利要求4所述的光纤通信设备，其特征在于，所述三端口环形器包括第一偏振分光棱镜组件、第二偏振分光棱镜组件、法拉第电磁旋转镜、波片，其中：

第一偏振分光棱镜组件用于对从第一端口入射的光信号进行偏振分光，或对从第二端口入射的经第二偏振分光棱镜组件、波片、法拉第电磁旋转镜旋转后的偏振分光进行偏振合光；

所述法拉第电磁旋转镜用于将通过的光信号的偏振方向正向旋转45度；

所述波片用于将正向通过的光信号的偏振方向正向旋转45度，将反向通过的光信号的偏振方向反向旋转45度；

所述第二偏振分光棱镜组件用于对经法拉第电磁旋转镜、波片旋转后的偏振分光进行偏振合光，或对从第二端口入射的光信号进行偏振分光。

6.如权利要求5所述的光纤通信设备，其特征在于，所述第一偏振分光棱镜组件包括第一偏振分束器、第一棱镜，所述第二偏振分光棱镜组件包括第二偏振分束器、第二棱镜，第一偏振分束器分别与第一端口、第三端口连接，第二偏振分束器与第二端口连接。

7.一种电力通信网故障诊断方法，应用于如权利要1所述的光纤通信设备，包括以下步骤：

控制器接收模数转换单元发送的反射数字电压信号，当所述反射数字电压信号达到第一阈值时，判断电力通信网中的传输光纤存在故障，并将故障判断结果发送给管理单元。

8.如权利要求7所述的电力通信网故障诊断方法，其特征在于，所述电力通信网故障诊断方法还包括，若接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号满足预设第一阈值时，控制激光器驱动单元LDD停止工作，获取激光器驱动单元LDD停止工作时间及接收数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，按预设公式计算光纤故障位置，所述预设公式为：

d＝(c×(t2-t1))/2n

其中，c是光信号在真空中的速度，t1是激光器驱动单元LDD停止工作时间，t2是接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，n是光纤的折射率；

将传输光纤故障位置发送给管理单元。

9.一种电力通信网故障诊断方法，应用于如权利要2或3所述的光纤通信设备，包括以下步骤：

接收模数转换单元发送的反射数字电压信号；

当所述反射数字电压信号达到第一阈值时，通过控制器发送使能引脚产生高低电平序列，经激光器驱动单元、光发射组件将此高低电平序列转换为代表测试信号的有无光序列发送给远端通信设备；

若在预设时间内控制器的信号丢失告警引脚能接收到来自限幅放大器的反馈信号，则判断传输光纤的故障原因为光纤存在折弯，否则为传输光纤断裂，将传输光纤的故障原因发送给管理单元。

10.如权利要求8所述的电力通信网故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断方法还包括控制激光器驱动单元LDD停止工作，获取激光器驱动单元LDD停止工作时间及接收数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，按预设公式计算光纤故障位置，所述预设公式为：

d＝(c×(t2-t1))/2n

其中，d是传输光纤故障位置，c是光信号在真空中的速度，t1是激光器驱动单元LDD停止工作时间，t2是接收的模数转换单元发送的反射数字电压信号的末次时间，n是光纤的折射率；

将传输光纤的故障原因及传输光纤故障位置发送给管理单元。

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