[發(fā)明專利]通過在線測量光功率實現(xiàn)通道狀態(tài)實時監(jiān)測的方法

無效

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• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN101989878A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 吳通華;俞拙非;周華良;張宏波;姚吉文;鄭玉平
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)電力科學研究院
• 主分類號: H04B10/08
• 分類號: H04B10/08;H04B10/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護的光纖通信系統(tǒng)，尤其涉及一種通過在線測量光功率實現(xiàn)通道狀態(tài)實時監(jiān)測和報警的方法。

背景技術

目前電力系統(tǒng)繼電保護中大量使用光纖通信系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)通信，光纖損耗是反映光纖通信技術指標的重要參數(shù)，是決定光纖傳輸網(wǎng)絡的傳輸距離、傳輸穩(wěn)定性和可靠性的重要因素。因此，對光纖損耗進行實時監(jiān)測有利于保證光纖通信中信息的正確傳輸，保證整個繼電保護系統(tǒng)的正常工作。

光纖損耗檢查的常用方法是采用剪斷法或插入法，通過測量光纖的傳輸光功率，計算光纖通路的損耗量（衰減量），檢查時要斷開光纖傳輸通道，接入光功率測量設備，且在測量過程中要插拔大量的光纖連接頭，易使接頭受到空氣中的灰塵污染，或者因為接頭的對位偏移，導致光通道中額外的故障點，影響光信號傳輸和實際的測量結果。

對光纖信號的傳輸質(zhì)量實時監(jiān)測的常用方法是對傳輸?shù)男盘枺缯`碼率、通道中斷等，進行監(jiān)控、檢測，來輔助檢查通道傳輸中存在的問題，但是這種方法要占用大量的CPU資源，且只能起到輔助檢查的作用，無法發(fā)現(xiàn)和定位具體的故障和隱患。例如，當光纖通道由于光纖端面對接不準而出現(xiàn)耦合問題時，收信端的光功率會下降，導致收信裕度不足，但仍在收信的靈敏度范圍內(nèi)，此時不會產(chǎn)生誤碼，用CPU檢查時無法發(fā)現(xiàn)此問題。但當系統(tǒng)有故障時，就可能導致收信端出現(xiàn)誤碼、中斷等故障。而且即使檢查出有誤碼，也無法判斷是光功率下降導致誤碼，還是中間的傳輸環(huán)節(jié)異常引起的誤碼。

光纖通信的收信功率是影響通道質(zhì)量的重要因素，對光纖信號的收信功率進行實時監(jiān)測，不僅是對傳輸?shù)男盘栠M行監(jiān)測的方法的重要補充，而且能識別其無法發(fā)現(xiàn)的通道隱患。常規(guī)的利用光功率—-光強對應關系進行光功率測量方法相關文獻已有提及，參見王芊等，光功率在線測量方法及應用，電力系統(tǒng)自動化，2009，33（2）。但這種基于查表方式的測量方法，不僅浪費存儲資源，同時精度不高（±1dBm）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提出基于曲線擬合技術的光功率實時在線監(jiān)測方案，利用光功率測量結果和變化情況，建立完善的通道狀態(tài)監(jiān)測和報警機制。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

（1）事先測量光模塊光功率—光強曲線表格存儲在MCU中；

（2）光模塊中集成光強檢測和變換電路；建立A/D轉(zhuǎn)換電路，并采取分段放大的方式，保證A/D轉(zhuǎn)換在小信號時的測量精度；

（3）得到A/D?轉(zhuǎn)換結果后采用曲線擬合技術計算光功率值；

（4）利用光功率測量結果和變化情況，建立完善的通道狀態(tài)監(jiān)測和報警機制。

具體內(nèi)容包括：

（1）硬件實現(xiàn)方案

?A：在收信端的光模塊中集成光強檢測和變換電路：在進行光功率測量時，需要監(jiān)測光纖通路的光強信號，光強信號由光檢測電路提供，該電路的工作原理是光敏二極管接收到光纖中的光信號后，產(chǎn)生和光強對應的電流信號I，電流信號I經(jīng)運算放大器構成的I-U轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓信號U輸出，這部分電路集成在光模塊中。

B：建立A/D轉(zhuǎn)換電路，并采取分段放大的方式對不同強弱的信號采取不同的比例系數(shù)，便于保證A/D轉(zhuǎn)換在小信號時的測量精度。A/D轉(zhuǎn)換器電路既可是獨立的，也可利用MCU內(nèi)置的。

C：用MCU定時采集A/D轉(zhuǎn)換結果（電壓值）。

（2）曲線擬合技術

A：光功率和光強（體現(xiàn)為電壓）具有一一對應關系。預先等間隔測量不同功率下光強信號的電平，并根據(jù)測量結果繪制對照表格，將此表格保存在MCU中（為節(jié)省存儲空間，按步長為1dBm間隔的數(shù)據(jù)來存儲，存儲范圍為-10dBm～-38dBm）。

B：當MCU采集到A/D轉(zhuǎn)換的光強值，利用MCU已存儲的光功率-光強數(shù)據(jù)，采用曲線擬合技術（插值技術），求出相應的光功率值，精度（±0.1dBm）。

（3）通道狀態(tài)監(jiān)測和報警機制

利用光功率測量結果和變化情況，建立通道狀態(tài)監(jiān)測和報警機制。

A：當接收光功率低于預先設定的功率門檻（如-36dBm），發(fā)“收信功率過低報警”信息，點通道異常燈；

B：當接收光功率高于預先設定的功率門檻（如-10dBm），發(fā)“收信功率過高報警”信息，點通道異常燈；

C：自動記錄通道投運時的接收功率，當在線監(jiān)測到的收信功率低于該值一定門檻（如正常運行時收信功率?–?當前收信功率>3dBm）時，說明通道運行過程中衰耗變大，則可能對側(cè)裝置發(fā)送功率降低，或通道路由環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，裝置發(fā)“收信功率躍變報警”信息。