电力通信光缆线路设计论文提纲

论文题目：双模式城区电力光纤线路在线检测系统

摘要：2018年的国网信通工作会议上提出了“打造全业务泛在电力物联网,建设智慧企业,引领具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业建设”的工作目标,并建立了建设国网-电力物联网SG-eIoT（electric Internet of Things）的技术规划。目前国网系统接入的终端设备超过5亿只（包括各类保护、采集、控制等设备）,规划到2030年,接入SG-eIoT系统的设备数量将达到20亿台,整个泛在电力物联网将是接入设备最大的物联网生态圈。电力光纤作为电力通信系统的关键组成部分,承担着终端设备之间的信息传输。如果电力光纤线路发生故障造成电力通信中断,可能导致电力系统内接入设备之间不能协调工作,给电力部门带来巨大的经济损失。因此,研究电力光纤线路状态监测系统,从而做好电力光纤故障检测,减少故障告警和定位时间,确保电力通信系统能够正常通信具有重要的现实意义。本课题阅读国内外文献和通过对吉林省电力通信部门现场调研,并根据电力部门实际应用的光纤故障检测方式,设计一套双模式城区电力光纤线路在线检测系统,该系统具备同时监测四路电力光纤、对每路电力光纤实现两种监测模式且模式间可以自由切换,防止了光纤监测设备因为监测模式单一而无法应对电力光纤业务发生变化带来的影响。本系统以STM32为控制器,使用光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer,OTDR）、光功率计（Optical Power Meter,OPM）、波分复用器（Wavelength Division Multiplexing,WDM）、光开关、分光器等构建双模式城区电力光纤线路在线检测系统的硬件设备;用RT-Thread实时操作系统移植到STM32芯片中,使用C语言开发监测设备的嵌入式系统;同时设备采用TCP/IP协议进行通信,实现上位机对监测设备的远程控制。本系统的应用减少电力部门光纤线路故障检测时间,提高现场工作人员的光纤维护效率。最终,系统安装在吉林省长春市三家子变电站进行现场运行,选择对“吉林省国网公司新大楼--三家子变电站”光缆线路的四根电力光纤进行在线检测。通过3个多月的现场运行,设备总体运行正常。通过人为模拟光纤故障,验证双模式城区电力光纤线路在线检测系统能够在10秒内发出故障告警,1分钟内找到故障位置;实际运行表明双模式城区电力光纤线路在线检测系统具备实用性和可行性。

关键词：电力光纤;双模式;STM32;光时域反射仪;在线检测

学科专业：电子与通信工程（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 国内外研究现状简析

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文章节安排

第2章 电力光纤线路状态监测原理

2.1 电力光纤

2.1.1 光纤复合架空地线

2.1.2 全介质自承式光缆

2.2 电力光纤线路监测基本原理

2.2.1 瑞利散射

2.2.2 菲涅尔反射

2.2.3 OTDR检测原理

2.2.4 电力光纤故障检测方式

2.3 电力光纤线路状态监测方式

2.3.1 传统监测方式

2.3.2 OTDR轮询监测

2.3.3 光源+光功率计监测

2.3.4 分光器+光功率计监测

2.3.5 业务设备报警监测

2.4 RT-Thread实时嵌入式系统

2.5 本章小结

第3章 双模式城区电力光纤线路在线检测系统设计方案

3.1 电力通信系统需求

3.1.1 电力光纤维护特性

3.1.2 需求分析

3.2 系统整体方案设计

3.2.1 系统整体逻辑

3.2.2 系统整体设计目标

3.2.3 模块选型

3.3 系统硬件设计及实现

3.3.1 电源电路

3.3.2 光开关电路

3.3.3 光功率计电路

3.3.4 OTDR电路

3.3.5 以太网交换机电路

3.3.6 STM32 电路模块

3.3.7 设备模式复位和模式指示灯电路

3.4 系统软件设计及实现

3.4.1 嵌入式操作系统的开发环境

3.4.2 开发单片机底层软件结构

3.4.3 T-Thread嵌入式驱动设计

3.4.4 软件系统线程和消息队列创建初始化

3.4.5 数据处理线程设计

3.4.6 光功率检测线程

3.4.7 模式复位线程

3.4.8 接收信息线程

3.4.9 数据发送线程

3.5 本章小结

第4章 双模式城区电力光纤线路在线检测系统运行与测试

4.1 光纤检测系统功能模块测试

4.2 光纤检测系统现场安装

4.3 现场测试结果与分析

4.3.1 现场光功率计测试结果与分析

4.3.2 OTDR测试结果与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢