一种光缆设备的故障定位装置

技术领域

本发明涉及光通信网络领域，特别是涉及一种光缆设备的故障定位装置。

背景技术

光通信网络是当前电力行业最主要的通信网络，承担高速、远程骨干通信的建设。随着光网规模的不断扩大，网络的传输结构越来越复杂，对光缆的维护、光缆状态的监测变的越来越重要且越来越复杂。早期建设的光缆也已有了一定的年限，各种隐患，各种危机随时存在，光缆线路故障次数的连年增加就充分说明了这个问题。业内人士最近几年对全球数百个传输网络的故障分析后得到一个结论：光缆通信的线路故障要比设备故障更为突出，在所有的传输事故中，一半以上是以光缆为主的传输介质故障所导致，故障时间约占不可用时间的90%以上，每年因通信光缆故障而造成的经济损失巨大。

随着智能电网的全面建设，电网生产、经营业务日益增长，单套设备、单条光缆的承载业务情况日趋集中，单一设备、光缆故障有可能导致的系统运行风险增加。传统的基于OTDR等仪器的光缆检测的光缆线路维护管理模式中，监测设备由多部分组成，可靠性不高，对故障的反应速度由人而定，故障查找非常困难；排障时间长，故障定位能力差，无法预测隐患，影响通信网的正常工作。对于光传输设备的监测主要依赖各设备厂家提供的专业网管系统，通用性差、不通厂家设备难以兼容。现场检测光缆断点等故障的效率低下，且需要中断当前的正常传输业务，难以实现长期、实时监测，无法掌握光缆参数长期变化统计，只能实现故障后紧急抢修，无法做到事前预警。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种光缆设备的故障定位装置，准确定位光缆故障发生点，提高光缆故障定位排除效率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种光缆设备的故障定位装置，包括 OTDR监测系统和电网GIS，所述 OTDR监测系统包括处理器和波分复用器，所述处理器输出端分别与脉冲驱动电路、图形显示、通信模块输入端电性连接，所述脉冲驱动电路输出端与脉冲激光器输入端电性连接，所述脉冲激光器输出端与方向耦合器输入端电性连接，所述方向耦合器输出端分别与光电检测电路、法兰输入端电性连接，所述法兰与光纤电性连接，所述光电检测电路输出端与信号放大器输入端电性连接，所述信号放大电路输出端与A/D转换电路输入端电性连接，所述A/D转换电路输出端与处理器输入端电性连接；

所述波分复用器输入端分别与1310nm脉冲激光器、1550nm脉冲激光器、1625nm脉冲激光器输出端电性连接，所述波分复用器输出端与环形器输入端电性连接，所述环形器输出端分别与光接口、APD探测器输入端电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述OTDR监测系统的测量范围也是OTDR的动态范围。

作为本发明的一种优选技术方案，所述OTDR监测系统的光源发射光脉冲的功率一般可为平均功率和峰值功率。

作为本发明的一种优选技术方案，所述OTDR监测系统选用1625nm带的波长资源。

作为本发明的一种优选技术方案，所述OTDR监测系统针对历史数据采用先进的分析方法进行状态监控。

与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

1、通过采用多通路OTDR实时在线监测技术，实现电力光缆全线实时监测和故障光缆诊断预警；针对电力通信光缆故障点地理空间位置判断困难，影响抢修时间的问题；

2、通过电网GIS应用的光缆故障定位技术，准确定位光缆故障发生点，从而提高光缆故障定位排除效率，提升电网光缆故障的运维检修效率，提高电力光纤通信网络可靠性。

附图说明

图1为本发明的OTDR的测试原理方框图；

图2为本发明的 OTDR监测系统检测原理；

图3为本发明的OTDR子模块框图；

图4为本发明的OTDR子模块的光路结构图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例:

如图1-4所示，本发明提供一种光缆设备的故障定位装置，包括 OTDR监测系统和电网GIS，所述 OTDR监测系统包括处理器和波分复用器，所述处理器输出端分别与脉冲驱动电路、图形显示、通信模块输入端电性连接，所述脉冲驱动电路输出端与脉冲激光器输入端电性连接，所述脉冲激光器输出端与方向耦合器输入端电性连接，所述方向耦合器输出端分别与光电检测电路、法兰输入端电性连接，所述法兰与光纤电性连接，所述光电检测电路输出端与信号放大器输入端电性连接，所述信号放大电路输出端与A/D转换电路输入端电性连接，所述A/D转换电路输出端与处理器输入端电性连接；

所述波分复用器输入端分别与1310nm脉冲激光器、1550nm脉冲激光器、1625nm脉冲激光器输出端电性连接，所述波分复用器输出端与环形器输入端电性连接，所述环形器输出端分别与光接口、APD探测器输入端电性连接。

如图1所示，脉冲激光器将脉冲驱动电路中探测信号发生器产生的周期为T的电脉冲信号转化为符合要求的光脉冲信号,并通过方向耦合器发送到被测光纤。光脉冲经过一段时间后,光信号的一部分便被反射回仪器,在反射回仪器的这部分光中,包含了背向散射光和光纤连接器、光纤接头及光纤终端处的菲涅尔反射光,通过方向耦合器返回到接收器。光电检测电路将这个与时间有关的反向光信号连续记录下来,并在图形显示上显示出反向光的信息与距离的关系曲线,根据这一曲线,就能确定被测光纤的长度,连接器和接头的位置,以及接头的损耗和衰减等数据；

如图2、3所示，处理器通过以太网接口接收控制命令，对光纤电缆进行测试，激光器向光纤注射相应波长的光脉冲信号，光纤散射和折射回来的信号进入方向耦合器等接收模块进行光电转换和信号调理，再进入A/D转换电路进行模、数转换，由处理器进行读取、运算、并进行信号分析和处理；

如图4所示，1310nm脉冲激光器和1550nm脉冲激光器工作在备纤模式或离线模式，1625nm脉冲激光器可工作在备纤、离线和在线模式，根据需要选择上述波长之中的任意1-3种波长作为监测系统的工作波长，也可以使用或扩展其它的波长，如1490nm或1650nm等。如果只需其中一种波长，可以去掉波分复用器，在OTDR模块中使用环形器可减少插入损耗以及隔离输入输出信号，提高OTDR动态，并避免强反射光对激光器的影响；

当发生断路时，光信号的衰减会在断路处陡增，因此我们可用OTDR(光时域反射仪)，通过测光信号的衰减，准确地得到光缆断路点距机房的距离，通过这个距离，利用通信线路属性表中的“距离中心机房”字段，在该表中查到相应的记录。从而利用该记录的杆号，在地图中显示出来

以上通过采用多通路OTDR实时在线监测技术，构建多通道OTDR实时监测原型，实现电力光缆全线实时监测和故障光缆诊断预警；针对电力通信光缆故障点地理空间位置判断困难，影响抢修时间的问题，基于电网GIS应用的光缆故障定位技术，准确定位光缆故障发生点，从而提高光缆故障定位排除效率，进而提升电网光缆故障的运维检修效率，提高电力光纤通信网络可靠性。

在其他实施例中，所述OTDR监测系统的测量范围也是OTDR的动态范围。

始端背向散射电平与噪声之间的dB差，测量范围是OTDR的一项重要指标,它决定了这台仪器能测量多长距离的能力，测量范围的大小取决于仪器光脉冲功率、宽度、波长以及接收器的噪声等因素，动态范围小,则损耗值分别率在较近距离处就开始恶化,降低了对接头损耗等事件的分辨能力。

在其他实施例中，所述OTDR监测系统的光源发射光脉冲的功率一般可为平均功率和峰值功率。

在相同的峰值下,脉宽或占空比越大,平均光功率就越大;反之,平均光功率就小。在维护测试中,用光功率一计测得的就是平均光功率,测得的值一般较小。在用OTDR做光纤线路传输特性测试时,一般只关心其平均功率的大小。当被测光纤线路的衰减一定时,平均功率越大,其测量范围相应也大。

在其他实施例中，所述OTDR监测系统选用1625nm带的波长资源。

1625nm带的光在光纤中传输损耗更大，要获得高性能的OTDR的主要问题集中在如何产生1625nm带的高功率光源，随着光纤通信系统的中继距离不断增加，只有增加OTDR的动态范围，才能满足日益发展的单模光纤通信系统的需要。同时，随着光纤区域网和分布式光纤传感器的发展，要求OTDR具有极高的分辨率，要求能够穿透多级分光点进行故障检测与诊断。

在其他实施例中，所述OTDR监测系统针对历史数据采用先进的分析方法进行状态监控，从而实现可预警光缆潜在故障隐患的功能，防患于未然。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之 “上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。