一种用于输电线路在线巡视的光纤通信系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于输电线路在线巡视的光纤通信系统，所述通信系统由光纤复合架空地线的T接引下设备和以太网无源光网络设备构成，其中：所述光纤复合架空地线的T接引下设备包括：光纤复合架空地线光电分离套管、光纤熔接头管型盒和光纤熔接盒；所述以太网无源光网络设备包括：光线路终端、每杆塔处的光网络单元和光分配网络。本发明所述通信系统，通过将光纤复合架空地线的T接引下技术与以太网无源光网络技术相结合，可以有效利用光纤通信优势构建基于每杆塔的通信通道，高速、安全、可靠、实时地传输输电线路在线巡视所需的海量监测数据。
【专利说明】一种用于输电线路在线巡视的光纤通信系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电力【技术领域】，更具体地，涉及一种用于输电线路在线巡视的光纤通信系统。
【背景技术】
[0002]电力系统输电线路日常巡视是有效保证输电线路及其设备安全的一个重要环节。传统的巡视方式已不能满足现有的电力安全需求。为提高线路运行维护人员的工作效率，实现输电线路状态的实时监视，采用最新技术手段的在线式输电线巡视系统应运而生。输电线路在线巡视系统通过安装在每杆塔上的杆塔终端、安装在线路运行管理部门处的后台监控主机以及通信系统构成，提供输电线路及其设备的视频图像、红外热成像以及微气象、红外感知等监测数据，以取代人工巡视。
[0003]每个杆塔处视频图像、红外热成像等海量监测数据的传输对通信系统提出了新的要求。目前在电力通信领域采用的GPRS、CDMA、3G等无线公网通信方式因其传输容量有限，通信质量受网络建设的影响较大，且安全性可靠性无法满足电力系统的要求而无法承担这
一重任。
[0004]光纤通信系统可以满足在线巡视系统对通信通道的需求，但现有光纤通信技术受限于光缆在输电线路上有限开断点的影响，只能在光缆盘长的末端进行接续和引下，无法在所有需要监视的杆塔处进行光单元引下，不能满足输电线路在线巡视的要求。因此，需要寻找一种兼顾安全、可抗电磁辐射影响并能够覆盖输电线路任一杆塔的高速通信通道的构建方法以满足输电线路在线巡视系统的需求。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于输电线路在线巡视的光纤通信系统，所述通信系统由光纤复合架空地线的T接引下设备和以太网无源光网络设备构成，其中:
[0006]所述光纤复合架空地线的T接引下设备包括:光纤复合架空地线光电分离套管、光纤熔接头管型盒和光纤熔接盒；每杆塔处的光网络单元通过无源光网络光纤接口与无源分光器相连；杆塔处被开断的光纤复合架空地线两端通过光纤复合架空地线光电分离套管分别分离引下，利用光纤熔接头管型盒分别将光纤复合架空地线引出的光单元与另外的两段光单元以熔接的方式进行连接，用于接入用户端的光单元与杆塔处无源分光器相连，位于变电站的光纤复合架空地线的末端通过光纤熔接盒进行终接，并通过变电站处的光纤配线架与光线路终端相连；光纤复合架空地线的T接引下设备完成光纤复合架空地线中光单元的接续引下，每杆塔处的监测数据通过布置于杆塔处的光网络单元接入以太网无源光网络系统；
[0007]所述以太网无源光网络设备包括:光线路终端、每杆塔处的光网络单元和光分配网络，所述光线路终端放置于变电站，通过上联口连接到光纤骨干网的基于同步数字体系的多业务传送节点设备，并通过无源光网络光纤接口连接至光纤复合架空地线末端的光纤配线架；每杆塔处的光网络单元安放于在线巡视系统位于杆塔处的测控箱体内，与杆塔终端通过以太网口连接，其无源光网络光纤接口与无源分光器连接。
[0008]本发明所述通信系统，通过将光纤复合架空地线的T接引下技术与以太网无源光网络技术相结合，可以有效利用光纤通信优势构建基于每杆塔的通信通道，高速、安全、可靠、实时地传输输电线路在线巡视所需的海量监测数据。
[0009]优选地，所述杆塔处被开断的光纤复合架空地线两端通过光纤复合架空地线光电分离套管分别分离引下具体为:将光纤复合架空地线进行开断，开断的两端经过光纤复合架空地线光电分离套管进行分离，均分离出光单元，利用光纤熔接头管型盒分别将光纤复合架空地线引出的光单元与另外的两段光单元以熔接的方式进行连接，连接后的光单元分别引下，其中无需接入用户端的光单元利用光纤熔接盒完成熔接，需要接入用户端的光单元通过无源分光器进行连接。
[0010]通过本发明所提供的T接引下技术可实现任意杆塔处光纤复合架空地线的引下和接续，且无需受定缆长配盘的限制，保证每杆塔处的监测数据都能可靠接入光纤通信网络。
[0011]优选地，所述以太网无源光网络采用单主光纤组网方案，具体为光分配网络仅用到光纤复合架空地线中的一芯光纤，该芯光纤逐塔进行T接引下，并接入位于每个杆塔处的无源分光器，在光纤中的光功率达不到光网络单元设备要求时停止T接引下，每杆塔处的无源分光器逐段选择5:95,10 =90,20:80等主干插损小的分光器，逐渐缩小非均分的比例，最后过渡到50:50均分型分光器，光线路终端放置于变电站，通过无源光网络光纤接口连接至光纤复合架空地线末端的光纤配线架，光网络单元安放于在线巡视系统位于每个杆塔处的测控箱体内，其无源光网络光纤接口与对应杆塔处的无源分光器连接。
[0012]单主光纤组网方案占用的光纤复合架空地线光纤芯数少，保证接入的光网络单元最多，在输电线路较短时可保证每杆塔处的监测数据都能可靠接入光纤通信网络。
[0013]优选地，所述以太网无源光网络采用多主光纤组网方案，具体为光分配网络用到光纤复合架空地线中的数芯光纤，其中第一芯光纤从变电站处开始逐塔进行T接引下，并接入位于每个杆塔处的无源分光器，在第一芯光纤中的光功率达不到光网络单元设备要求时，第一芯光纤停止T接引下，第二芯光纤从此处开始逐塔进行T接引下，并接入位于每个杆塔处的无源分光器，依次类推；光线路终端放置于变电站，通过无源光网络光纤接口连接至光纤复合架空地线末端的光纤配线架，光网络单元安放于在线巡视系统位于每个杆塔处的测控箱体内，其无源光网络光纤接口与对应杆塔处的无源分光器连接。
[0014]当单主光纤组网方案中光纤光功率达不到光网络单元设备要求时需要停止光单元的T接引下，因此在输电线路较长，沿线难以布置光线路终端或难以对沿线光线路终端进行供能时，多主光纤组网方案可保证每杆塔处的监测数据都能可靠接入光纤通信网络。
[0015]优选地，所述以太网无源光网络采用光线路终端级联组网方案，具体为具体为在光纤复合架空地线两端的变电站及光纤复合架空地线沿线布置光线路终端。光纤复合架空地线沿线布置的光线路终端向两侧覆盖光分配网络，光分配网络用到光纤复合架空地线中的两芯光纤，其中第一芯光纤一端接入光线路终端，另一端从光线路终端处开始进行逐塔T接引下，并接入位于每个杆塔处的无源分光器，在光功率达不到光网络单元设备要求时，将此芯光纤开断，第二芯光纤直接连接相邻的光线路终端，中间无需T接引下，光网络单元安放于在线巡视系统位于每个杆塔处的测控箱体内，其无源光网络光纤接口与对应杆塔处的无源分光器连接。
[0016]光线路终端级联方案可适应任意长度输电线路下的每杆塔处监测数据的光纤接入。
[0017]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0018]1、所提供的光纤复合架空地线的T接引下技术，可避免定缆长配盘，可实现诸如耐张塔、直线塔等任意塔处光纤复合架空地线光单元的T接引下，有效地保证了每杆塔处的海量监测数据的物理层光纤接入通道。
[0019]2、将光纤复合架空地线的T接引下技术与以太网无源光网络技术相结合，可以有效利用光纤通信优势构建基于每杆塔的通信通道，高速、安全、可靠、实时地传输输电线路在线巡视所需的海量监测数据。所提供的适应输电线路布线结构的“单主光纤”、“多主光纤”、“光线路终端级联”的以太网无源光网络组网方式以及对应的功耗分析、无源分光器选型计算方法，可满足输电线路在线巡视系统对通信通道的功能需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的通信层次示意图；
[0021]图2为本发明提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的结构示意图；
[0022]图3为本发明提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的OPGW的T接引下技术的原理示意图；
[0023]图4为本发明提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的OPGW的T接引下技术的结构示意图；
[0024]图5为本发明提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的EPON “单主光纤”组网方案示意图；
[0025]图6为本发明提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的EPON “多主光纤”组网方案示意图；
[0026]图7为本发明提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的EPON “0LT级联”组网方
案示意图。
[0027]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1，OPGff(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,光纤复合架空地线)光电分离套管;
2,光纤熔接头管型盒；3,光纤熔接盒；4, POS (Passive Optical Splitter,无源分光器)；5，ONU (Optical network unit,光网络单兀)；6, OLT (Optical Line Terminal,光线路终端)；7, SDH (Synchronous Ditital Hierarchy,同步数字系列)光端机；8,变电站机房；9,杆塔终端箱体；10，熔接头盒固定夹具；11，钢绞线压接管；12，光单元；13，带塑料护套光单元；14，光纤配线架；15，OPGff0
【具体实施方式】
[0028]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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029]本发明针对输电线路在线巡视海量监测数据，多数据接入点等特点，提出一种基于光纤复合架空地线(OPGW, Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire) T 接引下技术和以太网无源光网络(EPON,Ethernet Passive Optical Network)技术相结合的光纤通信系统，从而安全可靠实时地传输输电线路每杆塔处的海量监测数据。
[0030]如图1所示为本发明所提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的通信层次示意图；所述通信系统包括三个通信层次:终端接入层、监控子机层和后台主机层，在终端接入层，每杆塔处的杆塔终端通过T接引下设备连接至光网络单元(0NU, Optical networkunit),每杆塔处的ONU与变电处的光线路终端(0LT, Optical Line Terminal)进行通信；在监控子机层，OLT通过路由器与SDH (Synchronous Ditital Hierarchy,同步数字系列)设备相连；在后台主机层，后台主机系统/监控中心接入SDH设备，通过电力通信骨干网与各变电处的SDH设备相连。本发明所提供的通信系统采用此通信层次既可保证各杆塔终端与后台主机系统的可靠通信，也可充分利用电力系统现有通信设备。
[0031]如图2所示，为本发明所提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的结构示意图，所述通信系统主要由OPGW的T接引下设备和EPON设备构成。
[0032]所述OPGW的T接引下设备主要包括OPGW光电分离套管I，光纤熔接头管型盒2，和光纤熔接盒3。
[0033]具体的，结合图2和图3所示，每杆塔处的0NU5通过无源光网络光纤接口 PON 口与POS (Passive Optical Splitter,无源分光器)4相连,杆塔处被开断的OPGW两端通过OPGW光电分离套管I分别分离引下，利用光纤熔接头管型盒2分别将OPGW引出的光单元与另外的两段光单元以熔接的方式进行连接，用于接入用户端的光单元与杆塔处P0S4相连。位于变电站的OPGW的末端通过光纤熔接盒3进行终接，并通过变电站处的光纤配线架14与0LT6相连。OPGW的T接引下设备完成OPGW中光单元的接续引下，每杆塔处的视频图像、红外热成像等监测量数据通过布置于杆塔处的ONU接入EPON系统。
[0034]OPGW光电分离套管I的内管向内纵向开有两条开槽，分别为用于引出OPGW的光单元的短开槽以及用于走OPGW的电线股线的长开槽，OPGW光电分离套管的外套管纵向贯通开有两个通孔，分别为光单元孔以及套孔，外套管的光单元孔穿进引出后的光单元，外套管的套孔套住内管具有开槽的一端。
[0035]将OPGW进行开断，开断的两端经过OPGW光电分离套管I进行分离，均分离出光单元，利用光纤熔接头管型盒2分别将OPGW弓丨出的光单元与另外的两段光单元以熔接的方式进行连接，连接后的光单元分别引下，其中无需接入用户端的光单元利用光纤熔接盒3完成熔接，需要接入用户端的光单元通过无源分光器(P0S, Passive Optical Splitter) 4进行连接。POS —般采用捆绑或螺母固定于光纤熔接盒内。利用这些设备形成的T接引下技术可实现任意杆塔处光纤复合架空地线的引下和接续，且无需受定缆长配盘的限制，保证每杆塔处的监测数据都能可靠接入光纤通信网络。
[0036]所述EPON设备主要包括:网络侧的光线路终端(0LT, Optical Line Terminal)
6、用户侧的 0NU5 和光分配网络(0DN, Optical distribution network), ODN 则由 POS(Passive Optical Splitter,无源分光器)4、OPGW光纤等组成；OLT6放置于变电站,通过上联口连接到光纤骨干网的MSTP(Multi_Service Transfer Platform,基于SDH的多业务传送平台)设备，可以通过PON 口连接至OPGW末端的光纤配线架；0NU5安放于在线巡视系统位于杆塔处的测控箱体内，与杆塔终端通过以太网口连接，通过PON 口与P0S4连接。POS(光分路器)部署在OPGW开断点附近的光纤接续盒内。
[0037]如图3所示为本发明所提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的OPGW的T接引下技术的原理示意图，位于变电站机房8的0LT6通过上联口连接到光纤骨干网的SDH光端机7，通过PON 口与0PGW15末端的光纤配线架14相连，位于每杆塔处的0PGW15被开断，开断的两端经过OPGW光电分离套管I进行分离，均分离出光单元，利用光纤熔接头管型盒2分别将OPGW引出的光单元与另外的两段光单元以熔接的方式进行24芯直熔，连接后的光单元分别引下，其中无需接入用户端的23芯光单元利用光纤熔接盒3完成直熔，需要接入用户端的光单元通过P0S4进行连接，P0S4另一端口与位于杆塔处的0NU5进行连接。通过本发明所提供的T接引下技术可保证OPGW在每杆塔处的可靠方便的T接引下，从而接入各杆塔处的监测数据。
[0038]如图4所示为本发明所提出的输电线路在线巡视光纤通信系统的OPGW的T接引下技术的结构示意图。每杆塔处的0PGW15被开断，开断的两端经过OPGW光电分离套管I进行分离，均分离出光单元12，利用光纤熔接头管型盒2分别将OPGW引出的光单元与另外的两段光单元以熔接的方式进行熔接，连接后的带塑料护套光单元13分别引下，光纤熔接头管型盒2通过熔接头盒固定夹具10固定于OPGW的电线股线上，同时开断并进行光单元分离后的OPGW两端电线股线通过钢绞线压接管11进行连接。
[0039]所述EPON的组网方案可以根据OPGW空余芯数和监视范围选择合适的EPON网络组网方案。对于线路全程下EPON通信通道的组网方案，根据现场实际需求选取“单主光纤”、“多主光纤”、“0LT级联”等组网方式，分别如图5、6、7所示。
[0040]通过光功率分配计算方法来规划EPON网络，选择不同模式的组网方式。基本原理是保证线路中任意两个相互连通的设备光模块间光功率衰耗小于总光功率预算，其计算公式可表示为:
[0041]P= ΣXi+ ΣHi+ ΣRi+ ΣF^G ^ Ptotal (I)
[0042]其中，P为两个相互连通的设备光模块间光功率衰耗值，Ptotal为光功率总预算值，由采用的光模块决定，Xi为每段光纤线路的功率衰耗，Hi为光纤活动连接器插入衰耗总和，Ri为光纤熔接头的功率衰耗总和，Fi为光分路器插入衰耗总和，G为EPON系统的光功率富裕度。
[0043]如图5所示为本发明所提出的输电线路在线巡视光纤通信系统工作在“单主光纤”模式下的信息数据传输示意图，
[0044]此模式只占用一根光纤资源，分光器选型采用非均分多级级联方式，是EPON最基本的组网方式，覆盖范围最小。其光功率计算公式如下所示。
[0045]
【权利要求】
1.一种用于输电线路在线巡视的光纤通信系统，其特征在于，所述通信系统由光纤复合架空地线的T接引下设备和以太网无源光网络设备构成，其中: 所述光纤复合架空地线的T接引下设备包括:光纤复合架空地线光电分离套管、光纤熔接头管型盒和光纤熔接盒；每杆塔处的光网络单元通过无源光网络光纤接口与无源分光器相连；杆塔处被开断的光纤复合架空地线两端通过光纤复合架空地线光电分离套管分别分离引下，利用光纤熔接头管型盒分别将光纤复合架空地线引出的光单元与另外的两段光单元以熔接的方式进行连接，用于接入用户端的光单元与杆塔处无源分光器相连，位于变电站的光纤复合架空地线的末端通过光纤熔接盒进行终接，并通过变电站处的光纤配线架与光线路终端相连；光纤复合架空地线的T接引下设备完成光纤复合架空地线中光单元的接续引下，每杆塔处的监测数据通过布置于杆塔处的光网络单元接入以太网无源光网络系统； 所述以太网无源光网络设备包括:光线路终端、每杆塔处的光网络单元和光分配网络，所述光线路终端放置于变电站，通过上联口连接到光纤骨干网的基于同步数字体系的多业务传送节点设备，通过无源光网络光纤接口连接至光纤复合架空地线末端的光纤配线架；每杆塔处的光网络单元安放于在线巡视系统位于杆塔处的测控箱体内，与杆塔终端通过以太网口连接，其无源光网络光纤接口与无源分光器连接。
2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述杆塔处被开断的光纤复合架空地线两端通过光纤复合架空地线光电分离套管分别分离引下具体为:将光纤复合架空地线进行开断，开断的两端经过光纤复合架空地线光电分离套管进行分离，均分离出光单元，利用光纤熔接头管型盒分别将光纤复合架空地线引出的光单元与另外的两段光单元以熔接的方式进行连接，连接后的光单元分别引下，其中无需接入用户端的光单元利用光纤熔接盒完成熔接，需要接入用户端的光单元通过无源分光器进行连接。
3.如权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述以太网无源光网络采用单主光纤组网方案，具体为光分配网络仅用到光纤复合架空地线中的一芯光纤，该芯光纤逐塔进行T接引下，并接入位于每个杆塔处的无源分光器，在光纤中的光功率达不到光网络单元设备要求时停止T接引下，每杆塔处的无源分光器逐段选择5:95,10:90,20:80等主干插损小的分光器，逐渐缩小非均分的比例，最后过渡到50:50均分型分光器，光线路终端放置于变电站，通过无源光网络光纤接口连接至光纤复合架空地线末端的光纤配线架，每杆塔处的光网络单元安放于在线巡视系统位于每个杆塔处的测控箱体内，其无源光网络光纤接口与对应杆塔处的无源分光器连接。
4.如权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述以太网无源光网络采用多主光纤组网方案，具体为光分配网络用到光纤复合架空地线中的数芯光纤，其中第一芯光纤从变电站处开始逐塔进行T接引下，并接入位于每个杆塔处的无源分光器，在第一芯光纤中的光功率达不到光网络单元设备要求时，第一芯光纤停止T接引下，第二芯光纤从此处开始逐塔进行T接引下，并接入位于每个杆塔处的无源分光器，依次类推，光线路终端放置于变电站，通过无源光网络光纤接口连接至光纤复合架空地线末端的光纤配线架，每杆塔处的光网络单元安放于在线巡视系统位于每个杆塔处的测控箱体内，其无源光网络光纤接口与对应杆塔处的无源分光器连接。
5. 如权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述以太网无源光网络采用光线路终端级联组网方案，具体为在光纤复合架空地线两端的变电站及光纤复合架空地线沿线布置光线路终端；光纤复合架空地线沿线布置的光线路终端向两侧覆盖光分配网络，光分配网络用到光纤复合架空地线中的两芯光纤，其中第一芯光纤一端接入光线路终端，另一端从光线路终端处开始进行逐塔T接引下，并接入位于每个杆塔处的无源分光器，在光功率达不到光网络单元设备要求时，将此芯光纤开断，第二芯光纤直接连接相邻的光线路终端，中间无需T接引下，每杆塔处的光网络单元安放于在线巡视系统位于每个杆塔处的测控箱体内，其无源光网络光纤接口与对应杆塔处的无源分光器连接。
【文档编号】H04B10/25GK103475419SQ201310405481
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】赵建青, 邱玩辉, 尹项根, 唐金锐, 李振宇, 刘洪洁, 钱一民 申请人:广东电网公司江门供电局, 华中科技大学