王佳 程洪超 崔國(guó)瑞 鄒航 馬兵 楊立 鄭倫軍
【摘要】? ? 當(dāng)前成都電網(wǎng)中運(yùn)維的通信光纜種類多、數(shù)量龐大、變動(dòng)頻繁,由于缺乏專業(yè)的光纜管理系統(tǒng)導(dǎo)致信息記錄分散,信息不完整,使得故障排查與尋纜工作十分困難,同時(shí),由于缺少光纜及纖芯相關(guān)的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)信息,無法預(yù)警故障光纜段,不能為新線纜的規(guī)劃決策和已有線纜的高效使用提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。因此基于以建立精準(zhǔn)的光纜數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),結(jié)合可視化信息處理、多維度分析模型以及全方位的數(shù)據(jù)治理能力,構(gòu)建完善的光纜大數(shù)據(jù)綜合平臺(tái),進(jìn)行光纜的輔助分析和決策。通過在成都電網(wǎng)內(nèi)的部署使用,對(duì)光纜資源進(jìn)行全生命周期管理,運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析手段提升信息價(jià)值和管理質(zhì)效,降低人均運(yùn)維成本,最終實(shí)現(xiàn)“通信一張圖”。
【關(guān)鍵詞】? ? 通信光纜? ? 光纜分析輔助決策? ? 大數(shù)據(jù)分析? ? 全生命周期管理? ? 通信一張圖
引言:
當(dāng)前電網(wǎng)公司中運(yùn)維的通信光纜種類多、數(shù)量龐大、變動(dòng)頻繁,但是并沒有建設(shè)專業(yè)的基于地理信息系統(tǒng)的光纜維護(hù)管理系統(tǒng),輔助監(jiān)測(cè)設(shè)備不足,導(dǎo)致光纜路由信息記錄分散、信息不完整、部分光纜的連接和路由信息完全缺失,使得故障排查時(shí)尋纜定位非常困難,耗時(shí)費(fèi)力,維護(hù)成本高,同時(shí)缺少光纜及纖芯相關(guān)的維護(hù)、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)信息,無法預(yù)測(cè)或預(yù)警光纜段是否處于整改或更換的質(zhì)量狀態(tài),更不能為新纜線的規(guī)劃決策和已有纜線的高效使用提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息支撐。
隨著數(shù)字化和精益化轉(zhuǎn)型的深化,對(duì)通信設(shè)備、光纜和網(wǎng)絡(luò)的智能化運(yùn)維提出了更高的要求,以光纜資源管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知分析、路由優(yōu)化等智能運(yùn)維為主要特征的光纜智能監(jiān)測(cè)運(yùn)維管理系統(tǒng)[1]是針對(duì)新一代智能運(yùn)維的系統(tǒng),集光纜資源管理、監(jiān)測(cè)分析、告警、路徑優(yōu)化于一體,在及早發(fā)現(xiàn)光纜線路隱患、減少障礙歷時(shí)和變被動(dòng)維護(hù)為主動(dòng)維護(hù)等方面的重要作用,并可結(jié)合地理信息系統(tǒng)[2-4],為光纜網(wǎng)絡(luò)的安全高效運(yùn)行提供保障,從而實(shí)現(xiàn)光纜物理資源的實(shí)時(shí)的智能監(jiān)控和維護(hù)管理[5]。
成都電網(wǎng)以建立精準(zhǔn)的光纜數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),結(jié)合可視化信息處理、多維度分析模型以及全方位的數(shù)據(jù)治理能力,構(gòu)建完善的光纜大數(shù)據(jù)綜合平臺(tái),進(jìn)行光纜的輔助分析和決策[6-9]。
進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)光纜相關(guān)產(chǎn)業(yè)資源的深度集成,包括產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈內(nèi)部的縱向集成和產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈之間的橫向集成;最終形成基于大數(shù)據(jù)智能分析的信息化光纜管理發(fā)展模式。
一、背景
在電力光纜狀態(tài)變化過程中,沒有相應(yīng)的檢測(cè)和管理系統(tǒng)對(duì)光纜運(yùn)行情況和質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控,維護(hù)人員無法實(shí)時(shí)掌握數(shù)據(jù),無法提前預(yù)警。另外事故發(fā)生后,事故數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)反映、資料查詢困難,故障點(diǎn)無法及時(shí)定位,直接影響事故處理的及時(shí)性。
光纜系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)主要面臨以下問題:
1.電力光纜網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛,但無光纜資源管理平臺(tái),只有單一線路纖芯資源記錄,無法直觀、系統(tǒng)的呈現(xiàn)公司光纜路由資源情況;
2.市政工程較多[10],光纜易斷、較難維護(hù),運(yùn)維部門缺乏專業(yè)的測(cè)試技術(shù)人員,故障定位不準(zhǔn),導(dǎo)致故障響應(yīng)不及時(shí),恢復(fù)中斷時(shí)間較長(zhǎng);
3.光纜部署較早、已產(chǎn)生老化現(xiàn)象,損耗較高,并時(shí)常中斷,但目前常用光纜監(jiān)測(cè)手段,如OTDR、設(shè)備端口故障告警,均為事后監(jiān)測(cè)處理,不能預(yù)先告警、歷史數(shù)據(jù)難以管理與比對(duì)、光纖老化與劣化很難被跟蹤;
4.人工線路巡線,對(duì)人員投入大,巡查周期長(zhǎng),僅為周期性非實(shí)時(shí)可監(jiān)測(cè)。
目前的光纜運(yùn)維仍然是依靠傳統(tǒng)的人工巡查方式,各維護(hù)單位普遍存在缺乏監(jiān)測(cè)手段的問題。光纜維護(hù)一般都是依靠巡查人員沿光纜走向巡視,來實(shí)現(xiàn)日常的維護(hù)工作,維護(hù)人力投入較大。
光纜的老化劣化逐步出現(xiàn),伴隨著環(huán)境、氣候、不當(dāng)施工等破壞性事故時(shí),這種目視巡查往往很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,因此依靠傳統(tǒng)的人工巡查方式對(duì)光纖實(shí)行監(jiān)控難度很大,很難發(fā)現(xiàn)光纖的品質(zhì)逐步劣化。當(dāng)通信光纜阻斷故障發(fā)生時(shí)才能發(fā)現(xiàn),隱患已經(jīng)變成故障。
通常情況下光纜故障的判據(jù)依賴傳輸設(shè)備的監(jiān)測(cè)單元告警,由網(wǎng)管監(jiān)控人員初步判斷告警原因是光纜后,通知線路維護(hù)單位進(jìn)行搶險(xiǎn)維修。運(yùn)維單位由人工操作OTDR光時(shí)域反射儀、光功率計(jì)等儀器測(cè)出光纜故障的大概位置,然后由維護(hù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)搶修,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)逐段判斷找到故障點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)通過光纖熔接機(jī)重新熔接后恢復(fù)光纜,從而解決故障。
二、功能實(shí)施
截止到2020年成都供電公司所轄范圍內(nèi)光纜共計(jì)1070條,共11468km,針對(duì)光纜分析的輔助決策分析勢(shì)在必行。從給每條光纜建立健康檔案做起,通過數(shù)據(jù)分析科學(xué)決策光纜高質(zhì)效運(yùn)行,不漏更換一條問題光纜,也不多更換一條健康光纜。
光纜路由管理中,對(duì)光纜規(guī)格、類型、拓?fù)?、芯?shù)、業(yè)務(wù)級(jí)別、轄區(qū)范圍等常規(guī)參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)管理,另外根據(jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)采集特點(diǎn),還對(duì)每個(gè)承載設(shè)施處的光纜長(zhǎng)度、環(huán)境圖片、地理定位等進(jìn)行實(shí)際收集,為纜線統(tǒng)籌、業(yè)務(wù)遷移、故障定位做出數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
光纜纖芯是業(yè)務(wù)承載的基本單位,纖芯的管理,對(duì)于光纜資源、調(diào)度、建設(shè)及業(yè)務(wù)質(zhì)量的管理都尤為重要。
基礎(chǔ)功能如下:
1.纖芯路由在GIS地圖上展示。業(yè)務(wù)光一般并不會(huì)在同一個(gè)光纜段中完全搭載,需要經(jīng)過多次跳纖或分線,通過不同的光纜段來呈現(xiàn)一個(gè)完整業(yè)務(wù)。需要對(duì)重要業(yè)務(wù)光按照光纜進(jìn)行管理和展現(xiàn),點(diǎn)擊光路中某一纜段,就能顯示該纜段中所有纖芯的使用情況,并用不同顏色來代表纖芯的不同質(zhì)量,為纖芯業(yè)務(wù)遷移提供數(shù)據(jù)支持。
2. SOR文件解析?,F(xiàn)有纖芯質(zhì)量管理,一般都是人工從采集錄入,再采用圖表形式、以紙質(zhì)或電子化表格進(jìn)行留存和上報(bào)。人工干預(yù)過多,導(dǎo)致人工消耗多,數(shù)據(jù)可靠性低,且不易建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的管理制度,受不同OTDR的解析功能不同所限,數(shù)據(jù)精度難以橫向和縱向?qū)Ρ取Mㄟ^對(duì)OTDR測(cè)試所得SOR文件的直接解析,避免了過多人工干預(yù),解析結(jié)果標(biāo)準(zhǔn),杜絕粗差的發(fā)生。
3.纖芯質(zhì)量管理中,對(duì)于纖芯所加載的業(yè)務(wù)、纖芯長(zhǎng)度、纖芯損耗、纖芯連接方式等采用ODF式的方式,展示出纖芯上下游成端設(shè)備的連接方式,并對(duì)纖芯所加載的業(yè)務(wù)進(jìn)行圖表化共計(jì)。同時(shí)對(duì)于纖芯質(zhì)量的相關(guān)數(shù)據(jù),可通過不同顏色代表不同類別,并且對(duì)纖芯歷史數(shù)據(jù)方便的查詢,或通過纖芯質(zhì)量的變化,推測(cè)出纖芯劣化趨勢(shì),為新建或維修光纜作數(shù)據(jù)支撐。
4.對(duì)于海量的纖芯數(shù)據(jù)基于光纜管理中的纖芯數(shù)量、SOR分析中的纖芯長(zhǎng)度、損耗及纖芯管理中的纖芯質(zhì)量變化趨勢(shì)等,對(duì)纖芯數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度、綜合性的統(tǒng)計(jì)分析,得到圖形化的報(bào)表。
5. 統(tǒng)計(jì)查詢功能。在光纜路由管理中收集大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ),基于這些數(shù)據(jù),對(duì)光纜總長(zhǎng)、某一區(qū)域或某一特征的光纜長(zhǎng)度、光纜長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)等,能很容易地得到一個(gè)全面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果,展示出相應(yīng)的圖表化報(bào)告。
(一)光纜故障追蹤儀普查光纜路由圖
通過在變電站端掛接光纜故障追蹤儀,利用雙折射原理,追蹤微彎形變,在不斷業(yè)務(wù)無損光纜的情況下,精準(zhǔn)識(shí)別光纜并定位故障,可與系統(tǒng)無線對(duì)接、數(shù)據(jù)傳遞,通過備用纖芯普查存量下地電力光纜的路由,定位檢修井,繪制光纜路由圖。
普查示意圖如圖1所示:
(二)光纜巡線分析儀普查光纜
同時(shí),我們可利用高端的光纜巡線分析儀,在變電站端同時(shí)掛接多條光纜備用纖芯,通過移動(dòng)公網(wǎng)連接至云平臺(tái)上,現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員通過移動(dòng)終端實(shí)時(shí)與云平臺(tái)進(jìn)行通信,操作巡線分析儀上光開關(guān)的狀態(tài),可以實(shí)現(xiàn)在不開井、不爬桿的情況下敲擊井蓋或者電桿,即可完成線路尋纜和光纖測(cè)距,光纖尋線儀可通過光開關(guān)同時(shí)連接20芯\纜,并可用APP遠(yuǎn)程操作設(shè)備、查看測(cè)量結(jié)果,最終實(shí)現(xiàn)讓光纜這種啞資源“發(fā)聲”的效果。
(三) 配網(wǎng)光纜多級(jí)分光路由圖普查
由于配網(wǎng)光纜存在數(shù)量龐大、路由復(fù)雜、多級(jí)分光等特性,部分點(diǎn)位在經(jīng)過多次接續(xù)損耗以及較大初始反射等情況后,光衰嚴(yán)重,給光纜普查與資料錄入帶來了一定的挑戰(zhàn)。
針對(duì)配網(wǎng)光纜多級(jí)分光的特點(diǎn),將光纜巡線分析儀直接接入開關(guān)柜,通過逐級(jí)測(cè)量、累加測(cè)量結(jié)果的方式進(jìn)行測(cè)試和清查,并對(duì)部分光損較大的光接口進(jìn)行清潔和維護(hù),以降低接頭損耗。
如圖3所示,在樹形結(jié)構(gòu)的分支上加裝光纜巡線分析儀,逐級(jí)逐段測(cè)量分支光纜段的路由信息,在把分段信息累加起來,最終得到完整的配網(wǎng)光纜路由圖。
三、場(chǎng)景應(yīng)用
(一)配網(wǎng)光纜故障排查
2020年9月,棕樹橋-瑞光開關(guān)配網(wǎng)光纜發(fā)生故障。通過光時(shí)域反射儀在站點(diǎn)機(jī)房測(cè)試,結(jié)果顯示光纜在距站點(diǎn)3260米處發(fā)生故障。
由于原始投運(yùn)資料僅為工程竣工后的CAD圖紙,此光纜中間又經(jīng)過隧道、淺溝、排管等各類通道,并且因市政建設(shè)導(dǎo)致路由多次變動(dòng),排障難度非常大,利用原有方法排查故障位置需要6到8小時(shí)。
通過光纜分析輔助決策系統(tǒng)中的快速故障定位模塊,耗時(shí)30分鐘,便準(zhǔn)確找到了故障位置所在,引導(dǎo)維護(hù)人員快速趕往故障現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行光纜接續(xù),迅速完成故障搶險(xiǎn)。
(二)日常光纜運(yùn)行維護(hù)
運(yùn)維班組相關(guān)技術(shù)人員,每個(gè)月對(duì)重要光纜的空余纖芯情況進(jìn)行例行測(cè)試,并將纖芯編號(hào)、長(zhǎng)度、損耗、加載業(yè)務(wù)及大損耗點(diǎn)位置等信息結(jié)果錄入“光纜輔助決策系統(tǒng)”,光纜輔助決策系統(tǒng)便可對(duì)所有纖芯根據(jù)平均損耗進(jìn)行分類、統(tǒng)計(jì)和圖表化的展示,并根據(jù)歷史信息輸出相關(guān)質(zhì)量變化曲線,對(duì)質(zhì)量變化較大的光纜纖芯加以警示,便于運(yùn)維人員掌握空閑纖芯狀況,便于決策層掌握光纜質(zhì)量變化,提高纜線業(yè)務(wù)承載能力,決定是否要新鋪設(shè)光纜。
以往光纜質(zhì)量退化時(shí),是否需要鋪設(shè)光纜或?qū)⒅匾獦I(yè)務(wù)遷移往往缺乏直接依據(jù),不利于最大化提高已有光纜的業(yè)務(wù)承載能力,也容易多鋪光纜,造成資源浪費(fèi)。“光纜輔助決策系統(tǒng)”通過大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù),以圖形化的方式友好的展示各個(gè)纜線和空余纖芯質(zhì)量變化情況,方便決策層用好光纜和節(jié)約資源。
四、使用成效
光纜分析輔助決策系統(tǒng)通過對(duì)于每一條光纜及其纖芯的當(dāng)前和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度分析,展示出光纜的質(zhì)量變化趨勢(shì)、纖芯大衰減點(diǎn)變化、纖芯資源余度、故障率、故障集中度、使用周期等信息,為維護(hù)部門及時(shí)采取相應(yīng)的整改措施提供指導(dǎo)性數(shù)據(jù),為更換/規(guī)劃新光纜線路提供準(zhǔn)確的依據(jù),為部門和個(gè)人階段考核,提供工作量維度的參考數(shù)據(jù)。
由于當(dāng)前成都電網(wǎng)中擁有龐大的啞資源體系,信息累計(jì)紛繁復(fù)雜。通過有效的大數(shù)據(jù)分析,充分挖掘信息價(jià)值,提高運(yùn)維整體質(zhì)量。
以“堵住源頭、消化存量、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保鮮”為準(zhǔn)則,充分深化開發(fā)和應(yīng)用光纜分析輔助決策系統(tǒng),對(duì)于光纜資源進(jìn)行全生命周期管理,對(duì)于光纜線路路由、承載設(shè)施、纖芯狀態(tài)等管理和運(yùn)維相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)收集和管理,并對(duì)涉及光纜和纖芯質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析并給出對(duì)應(yīng)的處理意見,以便維護(hù)部門及時(shí)采取正確的維護(hù)措施進(jìn)行整改,把傳輸線路發(fā)生嚴(yán)重故障的概率降到最低限度,做到“有計(jì)劃、有準(zhǔn)備、有預(yù)案”的通信檢修和維護(hù)。
五、結(jié)束語(yǔ)
光纜分析輔助決策系統(tǒng)和理念一方面打破了管理層與基層運(yùn)維人員之間的屏障,信息直通,資源數(shù)量及使用率清晰,提升管理效率和決策準(zhǔn)確度,另一方面增強(qiáng)了現(xiàn)有線路資源的使用效能和傳輸質(zhì)量,增強(qiáng)線路運(yùn)維管理。
同時(shí)又避免了動(dòng)態(tài)信息的更新由于反復(fù)資產(chǎn)清理、路由核查帶來的巨大費(fèi)用投入;優(yōu)化線路傳輸性能,預(yù)防故障發(fā)生;有效提升排障效率,降低人工成本。
但是由于電網(wǎng)內(nèi)各類信息存在冗余、分散、一致性差等問題,通過建立有效的信息管控體系,打破信息孤島、實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享、提升信息價(jià)值,后期需要進(jìn)一步推進(jìn)光纜分析輔助決策系統(tǒng)與TMS、OMS系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。
與TMS系統(tǒng)的互聯(lián)互通一方面是可以將光纜臺(tái)賬、纖芯使用情況、通信檢修信息、網(wǎng)管監(jiān)控信息等同步給光纜智能管理系統(tǒng),另一方面是將通信檢修票、通信檢修計(jì)劃同步給OMS系統(tǒng);與OMS系統(tǒng)的互聯(lián)互通,一方面是可以將一次線路的檢修信息、新投異動(dòng)信息同步給光纜智能管理系統(tǒng),作為數(shù)據(jù)變動(dòng)的來源,另一方面是將主、配網(wǎng)停電信息同步給TMS系統(tǒng)。
通過各類專業(yè)信息系統(tǒng)之間信息的互聯(lián)互通,建立“通信一張圖”的理念,以光纜分析輔助決策系統(tǒng)作為通信數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示平臺(tái),踐行數(shù)字化轉(zhuǎn)型,加強(qiáng)通信專業(yè)的精益化管理,為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的能源互聯(lián)網(wǎng)貢獻(xiàn)成都力量。
作者單位:王佳? ? 程洪超? ? 崔國(guó)瑞? ? 鄒航? ? 馬兵? ? 楊立? ? 鄭倫軍? ? 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司
參? 考? 文? 獻(xiàn)
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