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管道研究

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管道伴行光缆故障点智能检测方案

来源:《管道保护》杂志 作者:侯志博 时间:2019-3-25 阅读:

中石油北京天然气管道有限公司



摘 要:针对油气管道伴行光缆传统管理存在的不足,引入完整性管理概念,获取光缆基础数据并进行数字化应用,建立伴行光缆智能化管理平台,取得了节约人力成本和精确定位故障点的效果。

 

现阶段管道企业的光缆管理仍以人工维护为主,智能化程度偏低;光缆基础数据缺失,故障定位精度略低,维修成本偏高。本文针对上述问题,提出光缆完整性管理方案,获取光缆位置基础数据,实现埋地光缆与地表参照物的一一对应,建立智能化管理平台,做到光缆日常运维管理自动化,实现光缆抢险维修故障即时定位,缩短故障历时。


1 传统管理

管道企业针对光缆的路由和衰耗等重要技术指标均采用人工定期现场进行测试,对记录进行纸质和系统存档。对备用纤芯性能监控完全依赖现场维护人员使用光时域反射仪进行测试。存在维护成本较高,智能化程度较低,管理实时性不足等问题。

光缆一旦发生中断,维护人员根据光通信设备的告警信息确认断缆故障区间,再使用光时域反射仪在区间首末站点对光缆进行中断点距离测试,根据实际经验判断光纤断点的区域,最后由人工进行巡检排查。据不完全统计,单次光缆故障平均历时约为5.5小时,其中3.5小时用于故障点位置的排查和确认, 2小时用于故障光缆恢复。光缆故障点排查时间过长,主要原因为光缆位置基础数据缺失,光时域反射仪测试的光纤断点位置没有与标识桩等地表参照物一一对应。

使用光时域反射仪测试断点的数据值尽管真实准确,但数据代表埋地光缆的长度,维护人员不清楚具体位置。所以在测试故障点位置时不仅需要在故障区间首末站点进行测试,有时仍需要在站间截断阀室处或光缆线路接头盒处进行多次排查确认,导致耗时过长。


2 改进方案

伴行光缆完整性管理主要解决两方面问题。首先,光缆线路基础数据缺失,光缆路由、位置等信息不完整,精细化管理程度低。其次,日常运维管理仍以人工为主进行光缆的巡检、电气指标测试和故障点排查接续,智能化管理程度低。具体做法如下。

(1)对光缆线路的基础数据进行搜集和整理。提出伴行光缆完整性管理方案,分别对在役光缆线路和新建光缆线路进行了应用,通过不同的技术方案获取基础数据。

(2)新建一套智能化管道伴行光缆管理平台, 在中继段站点安装测试终端,对光缆进行日常的巡检测试以及故障点的快速定位,智能地调配资源和优化方案。

在2017年陕京四线天然气管道伴行光缆建设中,管理单位、施工单位和设计单位共同确认光缆基础数据获取方案。即以光缆接头盒为数据单元,获取每个接头盒距上下游站场的光纤长度、经纬度信息和所在地理位置信息。将约100公里长的光缆中继段分为50个左右基础单元进行管理,当光缆发生中断故障时不再是测试断点距首末站场的光线长度,而是精确地将故障点定位到两个接头盒之间的管理单位和实际的地理位置,进而大幅缩短故障点排查时间。实施效果如图 1所示。

按照图 1所示,在获取光缆基础数据后,将10公里的管道伴行光缆分割为5个2公里的管理单元,当光缆线路发生中断故障时,原方案为使用光时域反射仪在A站或B站测试故障点距站场的光纤长度,现方案为智能化管理平台告知故障点位于哪个管理单元,距上下游接头盒的光纤长度,以及断点的地理位置范围。

同时,对2009年建成投产的永唐秦输气管道伴行光缆进行数据逆向恢复,获取光缆基础信息。由于管道光缆运行期间进行过多次光缆路由整改变更,光缆的接头盒标识桩部分缺失,如果按照新建管道的数据获取方案,一是数据不完整,二是接头盒处有光缆盘留,影响故障定位精度,三是工程量大,项目实施成本高。为此,对在役的伴行光缆不再获取接头盒的基础数据,而是对管道里程桩进行数据标定。利用光纤振动监测系统,获取每个管道里程桩对应距上下游站场的光纤长度、经纬度信息和所在的地理位置信息。由于管道里程桩间距约为1公里,与新建管道保持一致。实施效果如图 2所示。

智能化管理平台其前端设备根据光缆备用纤芯的数量,按照一定比例配置激光器,基本上备用光缆每一束管中测试两芯备用纤芯,做到对光缆衰耗等电气指标实时测试和过程对比分析,在光纤性能劣化至阈值时,系统会自动生成告警和工单分配。可以实时对光缆多路不同的备用纤芯实时测试电气指标,节约大量的维护成本。


3 应用效果

上述方案应用于陕京四线管道和永唐秦输气管道,其中陕京四线输气管道伴行光缆全长1 224公里,在施工建设期对每一处光缆接头盒的位置数据和光纤长度等信息记录存档,被分割为612个管理单元。永唐秦输气管道伴行光缆全长340公里,对每公里的管道里程桩所对应的光纤长度进行数据恢复,对各种穿跨越出入点加密标定,被分割为400个管理单元。经试用验证取得如下成果。

(1)节约人力成本。 20个中继段全部采用平台对光缆电气指标进行测试,全年可节约工程师工作量为40人/日。

(2)节约排查时间。从中断告警至管理人员到达故障点现场,耗时约为1小时,远低于过去3.5小时的排查时长。

(3)故障精确定位。将故障点定位于两个光缆接头盒或两个管道里程桩之间,覆盖范围仅为1~2公里,偏差范围达到十米级。


4 结束语

基于完整性管理方案建设智能化光缆管理平台,以光缆位置数据为主要信息,将长途干线光缆细化为多个管理单元,辅助管理平台的智能化和设备的定制化,从而实现对光缆完整性管理。该方案也可应用到其他光通信系统中。


作者:侯志博,男, 1986年生,工程师, 2012年硕士毕业于华北电力大学信号与信息处理,现主要从事输气管道通信专业方向工作。

 

 

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