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基于分布式光纤振动传感技术的电力光缆安全防护系统
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基础建设 - 345 - 基于分布式光纤振动传感技术的 电力光缆安全防护系统 国网辽宁省电力有限公司大连供电公司,王新宁、王玮、阎双叶、王跃东、牛明珠 摘 要:光缆是数据传输的主要载体,光通信技术飞速发展使得数据窃取成为可能,敏感保密数据的传输正在受到 威胁。电力管道光缆是电力系统通信的神经中枢,承载了电网的主要数据传输。本文构建基于分布式光纤振动传感技术 的电力管道光缆安全防护系统并开展工程应用,对管道光缆振动情况分析安全防护,并实时准确定位故障点。安全防护 系统已成功预警防护外力破坏事件 40 余次,保障电力通信网络安全。 关键词:光纤振动传感;电力光缆;安全防护系统 光纤通信传输距离远、传输速度快、损耗低的 优点使其成为主要的通信方式,随着一些网络安全 事件的曝光,使得光纤通信面临数据非法窃取的风 险。在传输光缆的任意位置,打开光缆外皮,弯曲 光缆即可以读取信息,这种弯曲光纤的损耗非常小, 不会影响正常通信,因此很难被发现。高传输速率 分布式光纤振动传感技术具有监测范围大、距离远、 连续且实时在线监测的优点,是光纤传感技术的一 个重要研究方向,分布式光纤振动传感器,采用智 能化振动模式识别方法,能够实现长距离、大范围 的光纤专用网络的安全预警,因此该技术被广泛地 应用在油气管道、电力管道、电信运行商主干网等 光纤通信网络的安全防护上。 光缆是电力系统通信网数据传输的最主要的物 理载体,包括管道光缆、OPGW、ADSS、OPPC 等类型。 重要的电网调度中心,通信汇聚交换站点大都位于 城市中心,城市建设中不允许有影响市容的架空线 路的架设,因此只能通过管道光缆进行通信。电力 管道大部分位于道路两侧,掩埋深度在 1-2 米左右, 极易受暴力施工,非法盗挖等外力破坏。目前,电 力电缆故障定位方法一般采用阻抗法、电压比较法、 电桥法、行波反射法为基础进行故障定位。缺乏对 光缆的直接监视系统,只能通过光缆连接的传输设 备或者业务系统的运行情况来判断光缆故障。当光 缆出现故障时,使用 OTDR 进行断点探测,然后派检 修人员去现场查看,对光缆进行修复,这种事后抢 修的模式耗时耗力,而且业务中断时间长,严重的 会造成电网事件。 本文借助于电力管道已敷设的光缆,提出一种 基于分布式光纤振动传感技术的电力光缆安全防护 系统,能够实时监测管道光缆运行情况,对数据非 法窃取事件预警。系统监测线路长度 60km-80km,如 果添加光放可延长到 160km, 定位能够精确到 100 米, 该系统已稳定运行两年,应用效果良好。 1.1 光纤振动传感 光纤振动传感原理如图 1 所示, ITU 波长激光器 发出一束光与之波长保持微小偏差的可微调波长激 光器发出的光进入耦合器耦合,得到拍相干光并输 入光纤。当光纤发生振动时,拍相干光去相干,随 着光纤的振动,光强也会随之发生幅度和频率的变 化。根据光强将光信号转换成对应的电信号,输出 至运算放大器进行放大和运算, 可得到不同的调制

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