陳亞琨　王一妹　李云松　宋騰

【摘 要】在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，利用雙向復(fù)用段保護(hù)倒換環(huán)可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)信息的傳輸。雙向復(fù)用段環(huán)在環(huán)網(wǎng)任意段故障時可以完成業(yè)務(wù)的自愈，其采用APS倒換協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)故障時，實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙倒換，將通信工作路由變?yōu)樽詣颖Ｗo(hù)路由，并保證業(yè)務(wù)收發(fā)路由仍然一致?；诖?，本文提出光纖通道的保護(hù)信息傳輸優(yōu)化的方案，并論證了利用2M切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)保護(hù)信息傳輸?shù)母咝院蛯?shí)用性。

【關(guān)鍵詞】光纖通道；保護(hù)；傳輸；優(yōu)化

中圖分類號： TN915.85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）26-0121-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.054

0 引言

隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量不斷增大，電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷擴(kuò)大，電壓等級不斷升高，大功率、遠(yuǎn)距離輸送電能的超高壓交、直流輸電線路對繼電保護(hù)可靠性要求越來越高。具有抗電磁干擾強(qiáng)、衰耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)的光纖已經(jīng)作為繼電保護(hù)信號傳輸?shù)闹饕橘|(zhì)之一，光纖通道保護(hù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于220kV及以上電壓等級的線路中，故光纖通道保護(hù)的運(yùn)行、維護(hù)對系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要的意義。

1 保護(hù)業(yè)務(wù)光纖通道的選擇

1.1 專用光纖通道方式

專用光纖通道方式指線路兩側(cè)的光纖保護(hù)裝置通過光纖直接相連，當(dāng)前光纖縱差保護(hù)多數(shù)采用直連光纖連接。

優(yōu)點(diǎn)：（1）涉及設(shè)備少，故障定位容易；（2）滿足通道雙向傳輸時延對稱的要求。

缺點(diǎn)：（1）組網(wǎng)困難，通道可靠性難于提高；（2）占用大量的專用光纖資源，成本昂貴；（3）受制于光功率的影響，傳輸距離較短。

1.2 數(shù)字復(fù)用通道方式

利用已建的光纖通信傳輸網(wǎng)絡(luò)，采用復(fù)用方式與其他業(yè)務(wù)共享通信帶寬資源。目前常用的復(fù)用通道為N*64K通道、2M通道，采用PCM復(fù)接和SDH復(fù)接的方式實(shí)現(xiàn)保護(hù)信息的傳輸。

優(yōu)點(diǎn)：（1）SDH環(huán)網(wǎng)具有自動保護(hù)功能，提高了信息傳輸?shù)目煽啃?；?）占用光纖資源少；（3）可實(shí)現(xiàn)長距離的傳輸。

缺點(diǎn)：（1）復(fù)用設(shè)備中間設(shè)備環(huán)節(jié)多，增加通道的故障點(diǎn)；（2）SDH網(wǎng)絡(luò)的自愈特性對于某些繼電保護(hù)業(yè)務(wù)有一定限制，如：線路縱差保護(hù)信息傳輸單向通道環(huán)保護(hù)和單向復(fù)用段環(huán)保護(hù)不適合。

2 保護(hù)信息傳輸對光纖網(wǎng)絡(luò)的要求和光環(huán)網(wǎng)傳輸存在問題分析

2.1 保護(hù)信息的傳輸對光纖通道的技術(shù)要求

（1）用于繼電保護(hù)的通信通道單向時延不大于10ms。

（2）繼電保護(hù)的復(fù)用通道應(yīng)宜環(huán)入光纖環(huán)網(wǎng)，提高通道的可靠性。

（3）雙向通道倒換環(huán)作為線路縱差保護(hù)的信息傳輸通道時，不能采用通道自愈功能。

（4）雙向復(fù)用段倒換環(huán)可作為縱差保護(hù)的信息傳輸通道。

（5）用于縱差保護(hù)的復(fù)用通道若具有自愈功能，通道正常運(yùn)行或切換后，雙向路由必須一致，通道切換或恢復(fù)過程中雙向路由不一致的時間小于25ms。

（6）對于通道保護(hù)方式，要求倒換時間、恢復(fù)時間小于50ms；對于復(fù)用段保護(hù)方式，要求倒換時間、恢復(fù)時間小于100ms。

（7）正常運(yùn)行時，禁止線路縱差保護(hù)所用通道在任何環(huán)節(jié)進(jìn)行交叉、自環(huán)。

2.2 目前光纖通信網(wǎng)傳輸保護(hù)信息存在的問題

（1）基于上述保護(hù)信息傳輸對光纖通道的要求，目前電力通信光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)采用的是雙向通道倒換自愈環(huán)傳輸縱差保護(hù)信息，所以沒有符合上述保護(hù)信息傳輸對光纖通道的要求的第3條的要求。

（2）某些區(qū)域電網(wǎng)光傳輸設(shè)備缺省開通采用雙向通道倒換方式實(shí)現(xiàn)自愈環(huán)網(wǎng)保護(hù)。在SDH環(huán)網(wǎng)上傳輸線路縱差保護(hù)信號的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)信號傳輸?shù)穆酚梢恢?，從而保證數(shù)據(jù)通道的雙向通道延時相等，但雙向通道環(huán)在發(fā)生單纖故障時，只會發(fā)生單向倒換，將產(chǎn)生分離路由，形成雙向傳輸時延差，容易引起縱差保護(hù)的誤動作。

2.3 光傳輸網(wǎng)傳輸縱差保護(hù)未出現(xiàn)問題原因分析

（1）光纖環(huán)網(wǎng)雙向通道傳輸基本采用同纜不同芯，光纖環(huán)網(wǎng)故障多數(shù)是由于光纜開斷引起，既收發(fā)雙向基本是同時開斷，所以對于雙向通道倒換環(huán)的收發(fā)保護(hù)會同時倒向另外方向光纜，即滿足了收發(fā)路由一致的要求，所以不會引起保護(hù)的誤動作。

（2）在河南電網(wǎng)光傳輸環(huán)網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，目前沒有出現(xiàn)某站的收或者發(fā)單向故障而引起的傳輸路由分離的情況。

（3）對于保護(hù)通信通道單向傳輸時延小于10ms，目前光傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)滿足此指標(biāo)要求。經(jīng)過測試2M業(yè)務(wù)在現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行的SDH中映射和去映射時間為0.35ms，跨節(jié)點(diǎn)延時為50us/節(jié)點(diǎn)，光纖傳輸時延為5us/km，以一個經(jīng)過20個節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路長度按照600km計算，其延時約為4.35ms， 遠(yuǎn)小于技術(shù)要求中的10ms，而目前現(xiàn)網(wǎng)中的保護(hù)業(yè)務(wù)均沒有超出這一使用條件，所以都能滿足保護(hù)傳輸時延要求。

3 保護(hù)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

3.1 利用雙向復(fù)用段保護(hù)倒換環(huán)實(shí)現(xiàn)保護(hù)信息的傳輸

（1）雙向復(fù)用段環(huán)在環(huán)網(wǎng)任意段故障時可以完成業(yè)務(wù)的自愈，其采用APS倒換協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)故障時，實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙倒換，將通信工作路由自動保護(hù)路由，并保證業(yè)務(wù)收發(fā)路由仍然一致?？蓾M足上述保護(hù)信息傳輸對光纖通道的要求的第4條的要求。

通道路由轉(zhuǎn)換的示意如下圖所示，由路徑A →B →C 轉(zhuǎn)移到路徑A →D →E →C。

（2）有些地區(qū)電力通信網(wǎng)絡(luò)使用愛立信設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)雙向復(fù)用段環(huán)網(wǎng)保護(hù)設(shè)置，但是復(fù)用段保護(hù)環(huán)節(jié)點(diǎn)數(shù)量受最大16個環(huán)路節(jié)點(diǎn)的限制，并且對于電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)常開斷環(huán)路增減節(jié)點(diǎn)情況，復(fù)用段環(huán)網(wǎng)操作難度和風(fēng)險遠(yuǎn)高于SNCP保護(hù)。依據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況，建議考慮根據(jù)網(wǎng)絡(luò)具體情況適當(dāng)采用復(fù)用段環(huán)路保護(hù)。

3.2 利用2M切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)保護(hù)信息的傳輸

依據(jù)目前電力通信網(wǎng)絡(luò)具體情況，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化原則盡量保護(hù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)配置，減小網(wǎng)絡(luò)配置改造的風(fēng)險以及運(yùn)維工作量。本文建議利用2M切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)保護(hù)信息的傳輸，利用現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)的工作和保護(hù)通道獨(dú)立傳輸，從而滿足保護(hù)雙路由一致的技術(shù)要求，滿足10ms傳輸時延要求，滿足50ms切換要求。

將保護(hù)裝置2M信號經(jīng)2M切換裝置后，分解成兩路2M電信號去通信傳輸設(shè)備，這兩路信號分成主、備通道，如下圖所示：

根據(jù)技術(shù)要求的建議，傳輸網(wǎng)絡(luò)不采用通道自愈，而是開通主備兩個業(yè)務(wù)分別走不同的路由，建議在傳輸設(shè)備2M物理接口上也能做到獨(dú)立，路由的選擇由2M切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

3.3 保護(hù)提供雙2M接口利用復(fù)用設(shè)備傳輸

保護(hù)裝置內(nèi)的兩路并行方式，繼電保護(hù)制造廠家將保護(hù)裝置出兩路2M 口信號，裝置的接口和控制部分為兩套，兩路相互獨(dú)立并同時工作，彼此間不需要切換，一路異常不會影響另一路的運(yùn)行，相當(dāng)于在保護(hù)裝置考慮了通道異常時所謂“切換”。

但取兩路并行工作方式存在一些問題：

增加了一個故障點(diǎn)。如一路發(fā)生異常，就不排除保護(hù)裝置存在問題的可能。

查找通道異常還得將保護(hù)退出。一路發(fā)生通道告警，處理時需通過自環(huán)確定哪一段有問題，如不將保護(hù)退出運(yùn)行，就會造成保護(hù)誤動。

綜上所述，本文建議根據(jù)繼電保護(hù)信號所在接入傳輸環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以考慮采用以下兩種方式：一、繼電保護(hù)信號提供雙2M接口利用復(fù)用設(shè)備傳輸。使用條件：繼電保護(hù)裝置提供兩路2M信號，傳輸網(wǎng)主備通道時延、穿通節(jié)點(diǎn)環(huán)境基本相同。優(yōu)勢：（1）充分利用傳輸設(shè)備結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)保護(hù)；（2）保護(hù)信號無需增加額外保護(hù)切換裝置；二、采用2M切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)信號傳輸?shù)姆绞?。使用條件：不受傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制。優(yōu)勢：（1）不改造現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼芭渲?；?）不改造現(xiàn)保護(hù)設(shè)備；（3）可分步實(shí)施；（4）保證網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行，減少運(yùn)維成本；（5）滿足傳輸繼電保護(hù)信息的通道技術(shù)要求。

4 結(jié)語

光纖通道保護(hù)的運(yùn)行、維護(hù)對電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要的意義。本文對于電力通信網(wǎng)絡(luò)中光纖通道的保護(hù)信息如何進(jìn)行傳輸優(yōu)化展開了研究。鑒于繼電保護(hù)信號的重要性及利用2M實(shí)現(xiàn)復(fù)用傳輸?shù)谋匾?，充分?shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)2M通道的安全性尤為重要，因此，針對現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大部分未配置2M保護(hù)板的情況，本文建議增加現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備2M保護(hù)板，以提高2M板卡業(yè)務(wù)處理的安全性；為進(jìn)一步提升現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)對重要業(yè)務(wù)信號的生存性需求，建議針對750kV、330kV和220kV等極重要站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)AB網(wǎng)設(shè)備分別接入，通過AB網(wǎng)的分離路由方式來實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全性需求。

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