面向智能光電復(fù)合纜的故障識別與定位研究

徐傳鵬 孫久龍

摘要：隨著經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)時代為電網(wǎng)和通信的發(fā)展帶來了新的機遇，互聯(lián)網(wǎng)時代提出將電力光纖推廣到家庭和改善能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信系統(tǒng)的理念。電力光纖到家以智能光電復(fù)合纜為基礎(chǔ)，利用電力線信道資源，實現(xiàn)電網(wǎng)與通信網(wǎng)絡(luò)的深度融合，是實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信的有效途徑。與傳統(tǒng)的電力電纜和光纜的裝配方案相比，智能光電復(fù)合纜具有較強的抗干擾能力。從成本角度來看，光電復(fù)合纜在材料成本增加不到10%的條件下，實現(xiàn)了總成本約40%的降低。因此，智能光電復(fù)合纜是促進電力光纖到家發(fā)展的理想載體，取代了傳統(tǒng)的有線電視線路、網(wǎng)絡(luò)線路、電話線和電源線，可節(jié)省大量的渠道資源。但目前，仍沒有有效地監(jiān)測手段來評估其安全狀況。

關(guān)鍵詞：光電復(fù)合纜;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);獨立成分分析

引言

隨著社會的進步和科技的發(fā)展，光電技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛，對人們的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生了重大影響。但是，對電能進行傳輸?shù)氖侄魏蛯膺M行傳輸?shù)氖侄问遣煌姆椒?，在單獨進行傳輸時，這兩種能量并不會出現(xiàn)干擾的情況，光電復(fù)合纜就可以把相關(guān)設(shè)備對電和信號的需求同時得到解決，具有重要的意義。在傳輸過程中不會彼此產(chǎn)生干擾，光電復(fù)合光纜的應(yīng)用，實現(xiàn)了信號傳輸與電力能源傳輸?shù)耐瑫r進行，不僅減少了資金投入，而且提高了傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率。這一技術(shù)的實現(xiàn)主要是依賴光電復(fù)合纜的特殊結(jié)構(gòu)形式和性質(zhì)，針對復(fù)合纜的特性，可以將其應(yīng)用于較多的領(lǐng)域當(dāng)中。本文就光電復(fù)合纜的一種結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用進行了詳細(xì)的討論。

1故障分類及產(chǎn)生

智能光電復(fù)合纜中常見的故障按照內(nèi)因和外因可以分為電氣故障與外力故障，所謂電氣故障就是由于復(fù)合纜內(nèi)部線路出現(xiàn)短路、斷路等物理原因?qū)е?而外力故障主要是人為導(dǎo)致，即折斷、彎曲、撞擊等。兩種故障并不是完全獨立存在的，有可能相互影響。例如，因為外力故障引發(fā)電氣故障。因此，引起電氣故障發(fā)生的原因，外力故障承擔(dān)大部分責(zé)任。包括復(fù)合纜運輸、安裝等過程中由于外力因素引起的碰撞、彎曲、牽引均有可能對合格的復(fù)合纜造成損傷。這些屬可控因素，同時還存在不可控因素。例如，地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害造成的外力故障。其次，如果使用時間超過或者接近智能光電復(fù)合纜的設(shè)計使用壽命時，可能由于線路的耐久與包層的老化導(dǎo)致出現(xiàn)線路的電氣故障。還有一些其他的因素可能會造成智能光電復(fù)合纜的故障，如人為盜取復(fù)合纜、產(chǎn)品不合格、復(fù)合纜的設(shè)計承載負(fù)荷與實際不匹配等。因此，對這些故障進行分類可分為復(fù)合纜短路故障、復(fù)合纜斷路故障、復(fù)合纜泄露故障。其中，泄露故障指的是復(fù)合纜包層出現(xiàn)破裂導(dǎo)致部分能量或信號出現(xiàn)泄露。但仍可以正常工作，只是出現(xiàn)工作不穩(wěn)定或者電壓不正常的現(xiàn)象。

2智能光電復(fù)合纜故障定位

2.1布線光電復(fù)合纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

綜合布線光電復(fù)合纜產(chǎn)品主要有智慧燈桿光電復(fù)合纜、數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)光電復(fù)合纜、消費電子應(yīng)用光電復(fù)合纜等。智慧燈桿是將功能性照明、交通監(jiān)控、公安監(jiān)控、污染物監(jiān)控、大氣質(zhì)量監(jiān)控、WiFi、4G/5G基站、廣播、信息屏、充電樁等各種功能集成到一起的智慧城市公共基礎(chǔ)設(shè)施。大量的通信設(shè)備集成在燈桿中，每個通信設(shè)備至少需要1～2根線纜進行供電與信號傳輸，而燈桿空間狹小，合理設(shè)計的光電復(fù)合纜將使得線纜外徑大大減小，提高線纜束集成度。由此，智慧燈桿光電復(fù)合纜將隨著智慧燈桿建設(shè)的逐步推進具有廣闊應(yīng)用前景。綜合布線系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心信息化的基礎(chǔ)設(shè)施，是數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運行的一個重要組成部分。綜合布線系統(tǒng)光電復(fù)合纜可采用電子配線架系統(tǒng)，以實現(xiàn)對光纖端口管理與控制。

2.2光電復(fù)合纜遠程供電

現(xiàn)階段礦井、鄉(xiāng)村等相對特殊區(qū)域和范圍網(wǎng)絡(luò)信號較弱，也就是信號覆蓋的弱區(qū)。供電工作的穩(wěn)定性與可靠性與環(huán)境條件有極大的關(guān)系，為了解決上述問題，可以通過復(fù)合光纜進行遠程供電。現(xiàn)階遠程供電的實施通過光電復(fù)合光纜的形式來實現(xiàn)，實現(xiàn)了信號和電力能源的同時傳輸，減少了資金投入。和傳統(tǒng)的供電相比較，遠程供電引入的資金投入量小、停電造成的影響小，在設(shè)備維護方面都具有很多優(yōu)勢，初期建設(shè)以及后期維護所需要投入的資金量較少，具有建設(shè)時間短、建設(shè)效率高的特點。基于光電復(fù)合光纜傳輸電力的特性，與其他通信電纜相比較，是一類輸電的電纜，為了保證設(shè)備的安全，同時，便于維護與應(yīng)用，可以通過選用不同材料顏色，來發(fā)揮警示、提示的作用，使其與其他通信纜相區(qū)別。由于遠端的基站、駐地網(wǎng)引入市電的資金投入量較大，所可以選取光電復(fù)合纜的供電技術(shù)實現(xiàn)遠程供電，不僅減少可資金投入，而且在建設(shè)的整個過程中，相對安全。

2.3維修方法

根據(jù)光電復(fù)合纜的損傷位置和用于維修的備用纜的長度數(shù)據(jù)，光電復(fù)合纜故障點維修方法主要分為單密封接頭維修法和雙密封接頭維修法。單密封接頭維修法適用于光電復(fù)合纜損傷位置距離平臺接線箱較近，或損傷位置距離平臺接線箱雖然不近，但用于維修的備用光電復(fù)合纜足夠長，能滿足從損傷點至光電復(fù)合纜接線箱之間的長度要求。主要維修思路是：回收平臺光電復(fù)合纜接線箱至損傷點間光電復(fù)合纜，回收完成后，在原光電復(fù)合纜路由上重新鋪設(shè)一段同規(guī)格型號的光電復(fù)合纜，并用一個密封接頭完成新鋪纜與原光電復(fù)合纜的銅導(dǎo)體焊接及光纖熔接作業(yè)，進而完成光電復(fù)合纜維修。雙密封接頭維修法適用于光電復(fù)合纜損傷位置距離平臺接線箱較遠，用于維修替換的備用光電復(fù)合纜長度無法滿足從損傷點至平臺接線箱之間長度要求。主要維修思路是：找到損傷點所在的大致位置，將光電復(fù)合纜在水下切斷，然后分別起吊切斷后的兩端光電復(fù)合纜至船舶甲板，多次反復(fù)測試，確保將故障點完全切除。用一段新的同規(guī)格型號的備用纜通過兩個密封接頭完成新纜與原光電復(fù)合纜的連接作業(yè)。從而實現(xiàn)受損光電復(fù)合纜的維修。

結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展，光電復(fù)合纜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域會不斷擴展，但是也要注意其在應(yīng)用中的問題，相關(guān)人員要加大研究力度，和外國先進技術(shù)進行交流，取長補短，切實提高其在生活中應(yīng)用的效果，提高經(jīng)濟效益，給人們的生活帶來方便。

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