关键词：电力系统；光缆故障；GIS；光时域反射仪；故障定位　　

随着电网自动化和通信行业的不断发展，电力专用通信系统在电网运行中开始占据越来越重要的地位。众多保证电网安全运行的实时业务，都承载在电力通信网络上。而在这个网络中，扮演着传输者这一重要角色的，便是连接各个骨干网和局域网的通信光缆。通信光缆由于自然或人为等多方原因，会遭受外力或内损而造成损坏中断，如不及时定位中断点并进行抢修，将会对电力系统的稳定性和安全性造成重大影响。然而，传统的光缆故障定位方法存在耗时长、效率低、人工成本高等弊端，因此，如何快速、高效地定位光缆故障的中断点便成为了电力通信人所面临的一项新挑战。

1　基于GIS的光缆故障定位背景介绍

1.1　光时域反射仪（OTDR）

光时域反射仪（OTDR）是一个集光、电、计算机于一体的系统。它的工作方式与雷达相似，在原理和技术层面上，都依赖于瑞利散射和菲涅耳散射这两种光学现象。常被用于光缆线路的施工、维护之中，可以进行光缆长度、光纤的传输衰减、接头衰减和光缆故障定位等的测量。

在日常的光缆维护中，OTDR的使用一般分为三个步骤：首先是设置参数，一般是对波长、脉冲和测量范围进行设置；接着是数据的获取，在读取数据时，必须等待设定的测试时间结束后才进行仪表数据的读取；最后是对曲线和数据进行分析，正常情况下，OTDR测试得到的光纤衰减曲线是缓慢下降的。

1.2　地理信息系统（GIS）

地理信息系统（GIS）是一个用来捕捉、存储、处理、分析、管理和提供所有类型空间或地理信息的系统。它被广泛应用在管理、运输、物流、保险、电信、商业等多个领域中，为用户提供基础的定位功能和可视化的地理信息分析服务。其应用允许用户创建互动式查询、分析空间信息、在数字地图上编辑信息，并最终为用户呈现所有这些操作的结果。

GIS系统一般由四个部分组成，分别是计算机硬件、计算机软件、地理数字化信息和管理操作人员。其中计算机软件和地理数字化信息是最为重要的两个部分。计算机软件为用户提供可视化的操作界面、决策分析系统、数据运算系统等多个功能模块，而地理数字化信息则作为以上这些模块的基础操作元素。这四个部分有机结合而成的GIS系统，其优点便是能为用户提供更好的决策、改进企业的数据综合分析能力、数字化地图的制作和高可操作性的数字地图。

2　光缆沿线地图数字化

GIS系统的基础是数字化的地理信息，这些地理信息可以包括GPS坐标、海拔高度、环境要素、地貌轮廓等，而对于光缆地理信息，最重要的要素是其GPS坐标及沿线走向。本文所研究的光缆故障快速定位方法，首先解决的便是如何把光缆沿线地图数字化，这大致分为以下的两个步骤：光缆地理信息的采样、样本数据的存储。

2.1　光缆地理信息采样

地理空间数据是GIS系统的处理对象，其数量及质量很大程度上决定了GIS系统显示、分析、统计等功能的准确性和使用性，因此使用正确并适合的地理信息采样方法对基于GIS的应用至关重要。本文要解决的问题是如何快速定位光缆故障点的地理位置，而地理位置与其GPS坐标有着密切联系，或者说，GPS坐标是地理位置在数字化系统的表征。因此，为了解决所研究的问题，首先要对光缆沿线各点的GPS坐标进行采样。然而，一条光缆由无数个点组成，为了经济性和可操作性，本文特选取固定长度为间隔，对目标光缆进行分点采样。采样间隔的粒度选取在每隔d米对光缆进行一次GPS坐标的采样。对于不足d米或者d米内存在折点的光缆段，则对首、尾或者折点进行测量。