浅谈光缆护套对地绝缘自动监测

浅谈光缆护套对地绝缘自动监测
孙绵湘
一、引言
众所周知，光缆与电缆一样由缆心和护套组成，主要分为充油型和充气型两种。

目前我国铺设的光缆绝大多数为充油型。

所谓充油型光缆就是在光缆护套内填充专用油膏用来防止水或水汽的浸入，从而保护了光纤，防止光纤传输特性和机械强度劣化或损坏。

而光缆护套则是直接防止水或水汽进入光缆的一道重要的屏障，以保护油膏、纤芯性能免遭水或水汽浸入变质、劣化。

光缆埋入地下，光缆护套中的皱纹钢带与大地之间的电阻称为光缆护套对地绝缘电阻。

护套对地绝缘电阻过小，说明光缆护套已经破损，其中皱纹钢带将会被腐蚀（杂散电流很容易从大地流入光缆护套或从护套中流出进入大地，根据电化学原理可知，电流从护套流入大地的地方，其护套中皱纹钢带必遭腐蚀），导致水或水汽进入光缆。

而这个护套对地绝缘电阻大小，可充分反映光缆护套的质量与其完整性，也就是直接反映光缆线路的可靠与安全程度。

直埋光缆线路护套对地绝缘电阻大小，维护人员可用兆欧计或高阻表到线路上逐段进行测量（这种定期的人工测量很难及时掌握光缆护套完整状况），也可用专用装置对光缆护套对地绝缘电阻进行实时测量并将测量结果及时自动地通过电话网（或数据网）传递至光缆维护部门的监测中心，当某个测量数据一旦超过所设定的门限，这个专用装置便可在监测中心发出相应告警信号。

同时通过电话或寻呼机通知相关人员，这就叫做光缆护套对地绝缘的自动监测。

二、光缆护套对地绝缘自动监测
1.实施自动监测的必要性
（1）自1992年光缆线路在全国开展大规模建设至今，我国长途干线已经建成了以"八纵八横"为骨干的遍及全国的光缆网，其总长度已超过20万km。

光纤由开放PDH140Mb/s系统（相当一对光纤能同时承担1920对用户通话）迅速扩容到SDH2.5Gb/s系统（相当于一对光纤同时承担30720对用户通话），近期已发展到采用n× 2.5Gb/s(n=4.8)系统，其传输距离之长、系统容量之大、传送信息种类之多是前所未有的，一旦光缆发生阻断必然给社会造成巨大危害（如商业通信中断，银行、股市、民航、铁道售票各类信息网中断等）。

为此，确保每一条光缆，每一根光纤的安全可靠是每位光缆线路维护人员的神圣责任和光荣任务。

（2）造成光缆护套损伤、不完整、对地绝缘电阻R下降的主要因素有：
①在光缆制造方面
护套材料选择不良，杂质含量过大，挤塑时厚薄不匀、气隙过多以及皱纹钢带搭接密封不良等。

②在工程建设施工方面
在光缆敷设过程中不慎将护套划伤，其划痕随着时间的推移将会扩张而导致护套绝缘电阻下降。

这也就是线路工程交工时绝缘电阻合格，在日后维护中不断出现绝缘电阻下降以致不合
格的主要缘故。

③雷击（雷电通过大地或树根、地线等与光缆护套中皱纹钢带间放电而将护套PE击穿）、白蚂蚁和老鼠等啃咬都会造成光缆护套破损导致护套对地绝缘电阻下降。

④机械损伤（在光缆路由上外力施工、耕地等不慎都会伤害护套）以及地形变异、洪水冲刷、山体滑坡等。

⑤光缆埋设时间过长、PE护套老化或光缆埋设在护套易腐蚀的环境中都会造成护套对地绝缘电阻下降。

（3）全国光缆干线网护套对地绝缘现况极不乐观。

以吉林省1999年统计资料为例，全省一、二级干线光缆共有1750盘，其中护套对地绝缘电阻小于合格标准2MΩ的有877盘，不合格率为50.1％（一、二级干线不合格率分别为39.4％和62.1％）。

就全国范围来说，护套对地绝缘电阻小于标准2MΩ 的大至为50％左右，一级干线的比例要小些，二级干线的比例要大些。

又如京津宁光缆自1992年建成投产以来，由于护套密封性能不良潮气长期侵入导致光纤涂层脱落， 1999年5月北京玉泉营环岛因公路施工光缆迁改过程中多次割接失败。

因通信无法保证，需重铺放一条光缆。

以上充分说明保证光缆护套完整，测量（监测）护套对地绝缘电阻是当前光缆维护中一项重要工作内容。

（4）从完善"光缆监测"概念上来说，也应该实施光缆护套对地绝缘的自动监测。

一个完整的" 光缆监测"系统应包括①光缆自动监测；
②光缆护套对地绝缘自动监测；
③接头盒进水的自动监测三个方面，缺一不可。

光纤的监测和护套对地绝缘监测各有其不同含意和作用，谁也不能代替谁，二者互为补充是相辅相承的。

（5）从提高长线维护水平来说也应该实施光缆护套对地绝缘的自动监测。

维护好通信光缆线路，就要改以往等待光缆阻断再查找修复的被动维护方式为受控维护方式，即当光缆的传输性能劣化或护套破损之际，及时发现，把阻断故障消灭在萌芽之中。

完整的光缆监测系统广泛应用将为长线维护向受控维护方式过渡提供了物质、技术基础。

2.实施自动监测的可能性
(1)1995年北京长线局与英国雷迪公司合作在密云 --古北口的光缆线路上安装护套对地绝缘监测系统进行试验，为以后上海安装的"监测"试验成功提供了大量数据和宝贵的依据。

（2）1996年上海长线站与英国雷迪公司合作在39km光缆线路安装该监测系统，取得了初步成功。

（3）1998年上海长线站又将监测半径由30km增至100km。

适用于护套钢带可连可断方式的改进型护套对地绝缘自动监测系统安装在100km的光缆线路上，取得成功。

以上说明英国雷迪公司护套对地绝缘自动监测系统经过在北京、上海三条光缆线路上的试验、使用，已经能够提供适合于中国国情的光缆护套对地绝缘自动监测设备与技术。

同时也培
养造就出中国自己的监测工程施工安装与技术支持骨干力量。

（4）目前光纤的"自动监测"已在全国大部分干线光缆上建成并运行良好，"中国电信"新的技术改造重点应转移到光缆护套对地绝缘监测上，以确保光缆线路及其全网的安全可靠、延长光缆线路的使用寿命。

三、LMS－3ARRM系统简介
把中继段长的光缆分成护套相互绝缘的若干段（如1～50段），装置ARRM系统。

此系统是利用光缆护套中皱纹钢带与大地把监测站与各个前站联系在一起，即监测站通过皱纹钢带与大地构成的回路来向各个前站供电、发送指令并接受由前站传回来采集到的数据。

此系统也可向光缆护套发送专用信号供探测光缆位置、埋深以及查找护套破损点之用。

1.ARRM系统构成LMS－3ARRM光缆监测系统由前站、监测站（含线路终接单元）和监测中心组成，如图1所示：（1）前站前站由测量电阻、数据转换、传输、远供接受及防雷保护等单元装置在一个密闭金属桶内构成。

通常安置在光缆接头处，并设有4条引线引出，2条与接头两端的光缆金属护层连接，另外2条接地。

1条中继段长光缆线路视其中继段长短与其投资费用大小可安装1～50个前站。

按接受到监测站LMS－3指令，每一个前站将测量其所连接的那段光缆金属护层对地绝缘的电阻，前站并依次将所测量到的数据通过金属护层-大地回路传送至监测站LMS－3。

前站所需电源将由监测站LMS－ 3远供盘通过金属护层-大地回路取得。

一条中继段长的光缆线路视其中继段长短，视其监测工程投资费用多少可安装1～50个前站。

（2）监测站（LMS－3）
LMS－3监测站主要由指令发送、数据接收处理储存、电源远供、通信数据机、防雷保护、光缆探位故障查找信号发射单元、ARRM报警模块以及LTU线路终接单元构成，安装在端站和中继站的传输机房内。

LMS－3监测站向每一前站发出控制指令提供远供电源。

依次采集每一前站或特定前站所测量的数据，并对数据进行存储和分析。

若超过设定的限定时立即发出报警信号。

这些数据是根据监测中心的控制，通过电话交换网或分组交换网传送至监测中心再进行处理并可制成图表供维护人员使用。

LMS－3监测站还可根据专用指令（通过电话交换网或人工控制的方法）还可向指定的光缆线路发送供光缆探位或故障点查找的信号。

监测站中一台LMS－3可连接15条光缆（每条最多为 50个前站）750个前站。

LTU线路终接单元，即为与LMS－3模块同装在中继线站内的前站模块，它与光缆金属护层的始端或末端相连接，它既能完成LMS－3对光缆金属护层对地绝缘的测量，又能完成光缆线路探位、故障信号的发送以及对雷电的防护。

（3）监测中心
监测中心由586/90微机、通信卡、系统软件、UPS、打印机组成。

一般分为一级监测中心和二级监测中心。

一级监测中心，一般设置在省传输局（线路局）中。

负责管理控制二级监测中心；定时接受各二级监测中心周期测试的数据；不定时接受各二级监测中心随机监测和上报的故障数据；定时向省网管自动上报全省光缆网质量监测数据；不定时向省网管传报光缆故障监测数据。

该中心同时设有双通信口联网（分组交换和电话交换网）。

二级监测中心，一般设置在地区传输局（线路局）中。

负责管理控制所辖的监测站；远程下装各监测站的监测控制参数；设置报警门限与报警回传自动寻呼机号码；自动接受各监测站发回的周期测试或故障监测数据；随机点名对各监测站特定光缆特定段落的测试；周期或不定时地向一级监测中心传报数据；同时设有双通信口联网（分组交换网和电话交换网）。

本监测中心可与光纤的监测中心共用，也可单独设置。

2.ARRM系统功能
LMS－3ARRM系统具有以下功能：
（1）周期测试按预定周期对所监测的光缆线路各段金属护层对地绝缘电阻进行测量。

（2）点名即时测试根据需要，有关人员可对特定的光缆线路特定的段落即时进行金属护层对地绝缘电阻的测量。

（3）报警故障监测在光缆线路监测过程中，一旦发现金属护层对地绝缘电阻值低于所设定的报警门限时，立即发出报警信号（屏幕显示和回传所设定的寻呼机），通知有关人员进行查找修复，避免通信中断。

（4）数据储存及分析处理该系统将所采集的光缆金属护层对地绝缘电阻监测数据可进行储存、管理、分析处理，并以图表形式显示出来。

(5)探测信号自动发送对光缆线路位置、埋深、护套破损故障等探测信号，可进行自动发送该系统具有一个中继段长度上通过电话网或人工向LMS－3监测中心发出专用指令，即可令监测站向特定的光缆线路全线发送探位或故障信号，供工作人员利用RD400RECEIVER接收机或A字架在现场探测或查找。

（6）监测接头盒进水在光缆接头盒中安装潮湿传感器，当潮气或水分进入接头盒后，传感器即时发出信号被前站所接受并传送至LMS－3监测站，然后发出报警信号。

（7）防雷保护光缆线路埋设在大自然中，我们的光缆与其连接的前站、LMS－3监测站均有遭受雷电损坏的可能。

对此，LMS－3、前站均采用使其超过"ITU"规定的防雷标准的保护措施。

当这些具有完好防雷保护的前站接入光缆线路后，可视为光缆线路金属保护层接前站的间隔通过放电器入地，则也增加了光缆线路本身的防雷能力。

LMS－3ARRM采用符合国际标准的先进防雷设计，改善了光缆及机房内的浪涌保护器设备现行的保护水平。

每一个前站内均安置了金属氧化物压敏电阻及气体放电管。

压敏电阻把瞬间脉冲电压在毫微秒间降至一般电子设备所能承受的范围（400V），可承受400kA的气
体放电管再将400V电压在毫秒间启动导入大地。

浪涌保护器的设计失效后金属物闭合仍起保护作用。

上述是线路的防雷。

机房的防雷保护的设计是在光缆进入机房大楼前将金属护套断开，通过浪涌保护器连接在大楼接地网上。

避免了一般将金属护套连接在机架上产生的潜在危险。

LMS－3ARRM系统完全符合ITU国际电联的防雷规定。

孙绵湘
（北京长途电信线路局100036）
收稿日期：2000－03－11。