向新宇，陳 海，王 劍，付 璇，楊 帆，王 湛

（國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

智能光通道切換裝置在電網(wǎng)繼電保護中的應(yīng)用

向新宇，陳 海，王 劍，付 璇，楊 帆，王 湛

（國網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

OPSD（智能光通道切換裝置）由OLP（光線路保護設(shè)備）和操作維護終端組成，具有光功率監(jiān)測、光路自動切換以及網(wǎng)絡(luò)管理等功能。在光通信網(wǎng)絡(luò)中，OLP實時監(jiān)測工作光纖和備用光纖上的光功率，當(dāng)監(jiān)測到工作光纖上的光功率值低于設(shè)定的切換門限時，立即發(fā)出告警提示并自動切換到備用光纖，從而實現(xiàn)對光傳輸系統(tǒng)線路的保護。以O(shè)PSD在杭州地區(qū)電力通信中的應(yīng)用實踐為例，探討了其在電力通信尤其是電網(wǎng)繼電保護中的應(yīng)用前景，為組建一個無阻斷、高可靠性、安全靈活、抗災(zāi)害能力強的光通信網(wǎng)提供技術(shù)支撐。

OPSD；OLP；光通信網(wǎng)；光開關(guān)；復(fù)用保護

0 引言

電力系統(tǒng)通信在電網(wǎng)安全中扮演著非常重要的角色，以電力系統(tǒng)繼電保護為例，它由通信提供通道，可分專用保護和復(fù)用保護兩類。專用保護一般采用四芯光纖，兩芯在用、兩芯備用，當(dāng)光纜故障導(dǎo)致繼電保護專用光纖中斷時，需立即投入備用光纖，并派工作人員到現(xiàn)場進行光配調(diào)整。復(fù)用保護經(jīng)通信傳輸設(shè)備連接至繼電保護裝置，在通道發(fā)生故障時也需網(wǎng)管在第一時間進行電路調(diào)整。因此，提供一種快速、高效、可靠的光纖通道切換方法具有重要的現(xiàn)實意義。

在有關(guān)文獻報道中，文獻[1]介紹了光線路保護系統(tǒng)在廣西移動傳輸網(wǎng)的簡單應(yīng)用，文獻[2]介紹了機械式光開關(guān)的特性及其常見分類，文獻[3-8]闡明了光纖在電力行業(yè)應(yīng)用的廣泛性，但有關(guān)智能光纖通道切換技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用卻鮮有報道。事實上，智能光通道切換裝置對專用保護的作用十分明顯，其實用性和高效性顯而易見。本文以杭州電網(wǎng)復(fù)用保護為例，對智能光通道切換裝置在電力通信中的應(yīng)用進行了探索。

1 OPSD系統(tǒng)介紹

1.1 OPSD系統(tǒng)組成

OPSD（智能光通道切換設(shè)備）由OLP（光線路保護設(shè)備）和操作維護終端組成，具有光功率監(jiān)測、光路自動切換以及網(wǎng)絡(luò)管理等功能。在光通信網(wǎng)絡(luò)中，OLP實時監(jiān)測工作光纖和備用光纖上的光功率，當(dāng)監(jiān)測到工作光纖上的光功率值低于設(shè)定的切換門限時，立即發(fā)出告警提示并自動切換到備用光纖，從而實現(xiàn)對光傳輸系統(tǒng)線路的保護。利用OLP可以簡單、經(jīng)濟地構(gòu)成各種通路、干線的保護方案，也可以對各種需要光路切換的網(wǎng)絡(luò)進行保護，從而組建一個無阻斷、高可靠性、安全靈活、抗災(zāi)害能力強的光通信網(wǎng)。其連接結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 OLP連接結(jié)構(gòu)

1.2 OLP工作原理

OLP工作原理如圖2所示。對于光纖上的光功率，通過光監(jiān)控模塊，由光分路器分離出來的部分光功率，由PIN光探測器檢測轉(zhuǎn)換為光電流，再由后續(xù)斬波穩(wěn)零程控放大器將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號并放大，經(jīng)程控濾波器濾除斬波附加分量及干擾信號后，送至A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于輸入光功率電平的數(shù)字信號，交由CPU（微處理器）進行數(shù)據(jù)處理。CPU可根據(jù)注入光功率的大小自動設(shè)置量程狀態(tài)和濾波器狀態(tài)，同時可接受輸入指令，當(dāng)檢測信號低于設(shè)定值時，完成切換工作。

圖2 OLP工作原理

結(jié)合圖2所示系統(tǒng)，對于站點A光接收端：由對端送來的主、備光信號接至本設(shè)備的R1和R2光口，若R1光信號正常，該路光信號由RX輸送至本地光端機進行信號處理；若R1光信號異常，設(shè)備內(nèi)部進行光路切換，將R2光路的光信號由RX輸送至本地光端機進行信號處理，從而實現(xiàn)光線路保護功能。

同理，對于站點A光發(fā)送端：本地光端機輸出的光信號接至本設(shè)備的TX端口，若接收的R1光信號正常，TX的光信號經(jīng)T1輸出至對端，同時，為了保證對端設(shè)備能夠正常進行光路切換，本設(shè)備內(nèi)部送出1個1 310 nm或1 550 nm的激光信號并經(jīng)T2發(fā)出；若接收的R1光信號異常，通過光路切換，TX的光信號經(jīng)T2輸出至對端，同時本設(shè)備內(nèi)部送出的激光信號經(jīng)T1發(fā)出。

2 OPSD系統(tǒng)測試

OLP設(shè)備大小為1U，采用可插拔式板卡結(jié)構(gòu)，安裝方便，還可根據(jù)使用要求進行調(diào)節(jié)。端口光纖為LC型，實物如圖3所示?，F(xiàn)場測試時，在國網(wǎng)杭州供電公司（簡稱杭州局）調(diào)度中心和距離較近的望江變電站各裝設(shè)1臺OLP設(shè)備，并經(jīng)杭州地區(qū)傳輸網(wǎng)將網(wǎng)管傳送至供電公司。試驗?zāi)M開斷場景10次，采用不同的指令進行遠(yuǎn)程、近程控制操作，試驗項目與結(jié)果如表1所示。

圖3 OLP實物

表1 OLP相關(guān)參數(shù)測試

3 OPSD應(yīng)用實踐

3.1 OLP安裝情況

考慮到杭州地區(qū)范圍廣闊，在偏遠(yuǎn)的區(qū)縣如富陽、桐廬等地常有光纜中斷情況發(fā)生，使用OPSD可以大大提高工作效率，提升電力通信的可靠性。

在杭州富陽縣調(diào)（簡稱富調(diào)）至220 kV中埠變電站（簡稱中埠變）之間分別接入OLP設(shè)備，以便對杭州電力通信傳輸網(wǎng)富調(diào)至中埠10 G光路進行保護（該光路承載眾多重要業(yè)務(wù)，包括陽金線、陽橋線的保護，以及杭州地區(qū)環(huán)網(wǎng)的重要業(yè)務(wù)），連接拓?fù)淙鐖D4所示。圖中富調(diào)和220 kV中埠變采用思科SDH15454設(shè)備，分別從S12-1和S6-1處接入OLP設(shè)備。由于中埠變、長春變電站（簡稱長春變）距離較近，在各自收光功率上分別加5 dB無源衰耗器，傳輸設(shè)備運行良好。

圖4 接入拓?fù)?/p>

3.2 OPSD運行情況

安裝完成以后，兩側(cè)OLP設(shè)備都設(shè)為AUTO（自動）模式，當(dāng)光路發(fā)生故障時會自動進行切換并返回。假設(shè)富調(diào)中心至中埠變直通光路發(fā)生故障或者中斷，則設(shè)備會自動切換到經(jīng)長春變的迂回路由，即：光路正常時路由為富調(diào)—中埠變，光路異常時路由切換為富調(diào)—長春變—中埠變，并經(jīng)杭州地區(qū)光通信傳輸網(wǎng)，將網(wǎng)管接至杭州局端站。網(wǎng)管軟件界面如圖5所示。

圖5 網(wǎng)管軟件界面

經(jīng)現(xiàn)場切換測試，可以得出：切換時間為毫秒級，在傳輸網(wǎng)管未見LOS（信號丟失）告警，說明OPSD在電力通信中可實現(xiàn)無縫切換。當(dāng)主用通道發(fā)生故障或有檢修需要時，可自動切換至迂回通道，同時也可從迂回通道返回至主用通道，并可自由設(shè)置時間，操作方便。

3.3 應(yīng)用情況探索

以在電網(wǎng)專用保護通道安裝OPSD為例，在相應(yīng)光路發(fā)生故障時，可在數(shù)十毫秒內(nèi)完成通道切換，而采用傳統(tǒng)方式至少需要3～4 h。就電網(wǎng)繼電保護復(fù)用通道而言，在發(fā)生故障時也無需網(wǎng)管立即進行操作，大大減少了諸如繼電保護通道故障等重要業(yè)務(wù)的中斷時間；同時，在計劃檢修時，無需工作人員到現(xiàn)場進行光纖跳接即可直接自動完成通道切換，極大節(jié)省了相應(yīng)的人力、財力和物力。

4 結(jié)論

（1）可將OPSD裝置應(yīng)用到更加廣泛的層面，實現(xiàn)對通信傳輸網(wǎng)的骨干環(huán)網(wǎng)的保護，甚至是特高壓線路繼電保護通道的保護。

（2）OPSD可以使用在電力通信中，實現(xiàn)對重要業(yè)務(wù)的無縫保護，避免直接利用SDH倒換時因路由過長再次出現(xiàn)故障的風(fēng)險。

（3）電力通信采用OPSD時，需事先做好光路設(shè)計工作，考慮好光路發(fā)生故障時可供選擇的迂回路由。

[1]黃燕森.光纖自動保護倒換系統(tǒng)的應(yīng)用實踐[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（21）∶105.

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（本文編輯：方明霞）

Application of Intelligent Optical Path Switching Device in Power System Relay Protection

XIANG Xinyu，CHEN Hai，WANG Jian，F(xiàn)U Xuan，YANG Fan，WANG Zhan
（State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China）

OPSD（optical path switching device），comprising OLP（optical line protection）equipment and the operation and maintenance terminals，owns the functions of light power monitoring，automatic optical path switching and networks management.In optical communication network，OLP monitors optical power of working optical fiber and spare optical fiber in real time.When the monitored optical power of the working optical fiber is lower than the preset switching threshold，there are alarm and automatic switching to the spare optical fiber so as to protect lines of optical transmission system.The paper takes the application of OPSD in Hangzhou electric power communication as an example and discusses its application prospect in electric power communication，in particular power system relay protection，providing technical support for construction of nonblocking，highly reliable，flexible and safe and strongly disaster-resistant optical communication networks.

OPSD；OLP；optical communication networks；optical switch；multiplexing protection

TN915.853

B

1007-1881（2015）10-0048-03

2015-08-12

向新宇（1984），男，工程師，從事電力通信工作。