段宏坤，程濤，吳佩洪，蔣維，字然，危鵬

（1.云南電網(wǎng)責(zé)任有限公司昆明供電局，云南 昆明 650200 2. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，云南 昆明 650000）

0 前言

目前,電力系統(tǒng)的通信業(yè)務(wù)基本是承載在光纖傳輸網(wǎng)上。由于電力光纜一般是隨輸電線路架設(shè),因此電力光纜網(wǎng)基本呈線性,難以全面組成帶有自愈功能的環(huán)網(wǎng)。光纜線路一旦發(fā)生中斷,短時(shí)間內(nèi)通過手動(dòng)調(diào)整恢復(fù)光纜路由十分困難；同時(shí)當(dāng)下正處于城市規(guī)劃建設(shè)的高峰期，市政工程施工較多，外力破壞故障頻發(fā)，電力通信網(wǎng)絡(luò)在城域網(wǎng)部分普遍存在抗N-1、N-2風(fēng)險(xiǎn)能力不足的難題。為了確保在發(fā)生N-1故障時(shí)電力通信網(wǎng)能夠安全運(yùn)行，在光纜路由允許的情況下，利用空閑光纜使重要站點(diǎn)重要路由實(shí)現(xiàn)1：1光纜纖芯保護(hù)，防止發(fā)生電力通信網(wǎng)N-2缺陷，確保網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前采用的方法主要是利用光傳輸設(shè)備新增光路實(shí)現(xiàn)同一光方向的1：1保護(hù)，光板卡價(jià)格相對昂貴，且對傳輸設(shè)備物理資源產(chǎn)生占用，無法在光方向較多的重要節(jié)點(diǎn)全面推廣。使用光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置建設(shè)光路備用路由，在保障通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的同時(shí)，可有效控制成本，節(jié)約光通信資源。

此外，在電力企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，配電自動(dòng)化終端的分布逐步增多，對配電自動(dòng)化終端的通信可靠性也提出了新的要求。當(dāng)前配電自動(dòng)化終端通信普遍通過城區(qū)電力光纜互聯(lián)，光纜故障率較高。加之配電終端設(shè)備供電可靠性低，終端掉線、鏈路中斷故障頻發(fā)。運(yùn)用光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置，通過空閑纖芯增加配電終端跨點(diǎn)冗余路由。當(dāng)配電終端單點(diǎn)故障或其中一主用光方向故障時(shí)，光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置可倒換至冗余路由，快速切除故障點(diǎn)，保障配電終端環(huán)路正常運(yùn)行，解決因單個(gè)終端故障危及多個(gè)配電終端的問題。

1 光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置介紹

1.1 設(shè)備簡介

光纖線路自動(dòng)切換保護(hù)裝置[1]（簡稱OLP）是一個(gè)獨(dú)立于通信傳輸系統(tǒng)，完全建立在光纜物理鏈路上的自動(dòng)監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)。線路保護(hù)器OLP是工作在光層的傳輸設(shè)備，具有傳輸信號(hào)獨(dú)立透明、安全可靠、故障恢復(fù)快速的特點(diǎn)?？梢灾M建無中斷、高可靠、安全靈活、抗災(zāi)害能力強(qiáng)的光通信網(wǎng)。

1.2 工作原理

光纖線路保護(hù)切換的工作原理是：當(dāng)工作鏈路光纖中斷或性能劣化到一定程度后，系統(tǒng)倒換設(shè)備將傳輸信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)至備用光纖系統(tǒng)來傳輸,從而使接收端仍能接收到正常的信號(hào),而感覺不到網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了故障，主要適用于點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用的保護(hù)。OLP光纖線路保護(hù)器給用戶提供多種方式的光纖線路保護(hù)方案。

光纖線路保護(hù)切換系統(tǒng)保護(hù)方式是基于2×2光開關(guān)選擇通信光纜路由[2]。站點(diǎn)A和站點(diǎn)B之間有2條光纜路由，光傳輸系統(tǒng)選擇其中的某條光纜線路作為主用線路，另外一條光纜線路作為備用線路。主用線路或者主用線路的某根光纖或光纜發(fā)生故障造成通信質(zhì)量下降時(shí)，主用線路的接收端監(jiān)測到信號(hào)的功率下降，自動(dòng)將傳輸信號(hào)路由從主用線路切換至備用線路，另外一端的OLP設(shè)備會(huì)同步地將主用線路切換至備用線路上去。這種形式的保護(hù)特點(diǎn)是：選發(fā)選收[3]；切換速度快 (＜50 ms) ；備纖監(jiān)控；插入損耗?。ǎ?.5 dB）；可自動(dòng)返回至主線路。保護(hù)方式示意如圖1所示。

圖1 光纖線路保護(hù)切裝置保護(hù)方式換示意圖

2 光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置在光傳輸網(wǎng)中的運(yùn)用

2.1 光傳輸網(wǎng)使用方法

在電力通信光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，引入光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置，主要使用于城區(qū)、重要節(jié)點(diǎn)、重要線路等場景。運(yùn)用空閑光纜對重要傳輸路由建設(shè)1:1纖芯保護(hù)，當(dāng)主用纖纜路由中斷時(shí)，光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置可將纖纜路由瞬時(shí)切換至備用纖芯?？杀Ｕ显诠饫|發(fā)生故障時(shí)，傳輸光路不中斷運(yùn)行。

如圖2所示，通過冗余纖纜資源，可在A、B站間跳通主用及備用光纜路由，接入光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置。當(dāng)主用路由故障時(shí)，光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置會(huì)將光路瞬時(shí)切換至備用路由。當(dāng)主用路由恢復(fù)后，可自動(dòng)返回主路由。使用方式示意圖如圖2所示。

圖2 OLP在光傳輸網(wǎng)中運(yùn)用方式示意圖

2.2 光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置的優(yōu)勢

光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置運(yùn)用在光傳輸通信系統(tǒng)中[4]，具備諸多優(yōu)勢：

1）相較于傳統(tǒng)方式，通過增加光板卡、光路形成1:1保護(hù)，建設(shè)成本顯著降低。一套光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置（OLP）市場價(jià)格約為1萬元，可實(shí)現(xiàn)一條電力通信網(wǎng)2.5 G、10 G光路1：1保護(hù)。同等條件下，通過增加光板卡、光模塊方式實(shí)現(xiàn)，2.5 G光路建設(shè)成本約為5～10萬元，10 G光路建設(shè)成本約為20～30萬元,相較于傳統(tǒng)方法，光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置的引入可以顯著降低成本；

2）光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置為獨(dú)立的外置設(shè)備，可以減少光傳輸設(shè)備槽位資源的占用，為設(shè)備擴(kuò)容和新站點(diǎn)接入保留更多光通信資源；

3）光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置可使用-48 V直流或220 V交流供電[5]，可靠性高。當(dāng)光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置異常掉電時(shí)，OLP系統(tǒng)仍能保障光路正常運(yùn)行，不會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷；

4）光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置具備網(wǎng)管遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，可遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備在線情況、主備用路由運(yùn)行情況，及時(shí)處理光纜缺陷，保障通信系統(tǒng)可靠運(yùn)行；

5）光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置的主備用通道線路衰耗差值最大為5dB[6]，適用于大多數(shù)應(yīng)用場景。光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置的光功率、靈敏度與光傳輸設(shè)備適配，引入傳輸系統(tǒng)具備了很好的先天優(yōu)勢。

3 光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置在配網(wǎng)中的運(yùn)用

3.1 配電通信網(wǎng)使用方法

在配電通信網(wǎng)中，因配電終端通信設(shè)備均由環(huán)網(wǎng)柜自行供電[7]，無專用通信電源和蓄電池組。在環(huán)網(wǎng)柜檢修或故障情況下，配電終端通信設(shè)備同步掉電離線。此外配電終端分布在城區(qū)，終端通信設(shè)備之間的互聯(lián)多采用管道普通光纜，光纜故障概率較大。受電力光纜資源及供電方式限制，配電終端設(shè)備的單點(diǎn)異常，經(jīng)常引起配電終端大面積掉線的情況。在配電通信網(wǎng)中，光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置可用在多個(gè)配電終端之間，通過空余纖芯資源增加跨點(diǎn)備用路由。當(dāng)單個(gè)配電終端掉電或光纜故障時(shí)，可切換至備用路由運(yùn)行，保障配電通信網(wǎng)可靠運(yùn)行，避免因配電終端單點(diǎn)故障導(dǎo)致多個(gè)終端三遙信號(hào)中斷的情況。

在配電通信網(wǎng)運(yùn)用環(huán)場景中，備用路由設(shè)置為跨單點(diǎn)或多點(diǎn)鏈路[8]。如圖3所示，主用路由連接為：配電終端站A→配電終端站B→配電終端站C；備用路由為：配電終端站A→配電終端站C。正常狀態(tài)下，通信運(yùn)行在主用路由上，當(dāng)配電終端站B故障掉電或光纜故障時(shí)，光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置單側(cè)檢測到信號(hào)中斷，即可瞬時(shí)切換至備用路由運(yùn)行。待主用路由恢復(fù)正常后，自動(dòng)返回主用路由運(yùn)行。在配電通信網(wǎng)中，該方法也可運(yùn)用于跨多個(gè)終端的場景，根據(jù)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)對故障多發(fā)的配電終端設(shè)備建設(shè)跨點(diǎn)備用路由，確保單點(diǎn)缺陷不會(huì)產(chǎn)生故障范圍擴(kuò)大的情況。使用方式示意圖如圖3所示。

圖3 OLP在配電通信網(wǎng)中運(yùn)用方式示意圖

3.2 配網(wǎng)運(yùn)用優(yōu)勢

光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置在配電通信系統(tǒng)中的運(yùn)用，可有效解決配電終端供電不穩(wěn)定的問題，提升配電通信網(wǎng)穩(wěn)定性，具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1）配電終端通信設(shè)備均由環(huán)網(wǎng)柜提供的交流供電，環(huán)網(wǎng)柜檢修、故障停電情況下，配電終端通信設(shè)備掉電離線。兩個(gè)及以上的環(huán)網(wǎng)柜停電，即有導(dǎo)致配電終端大面積掉線的風(fēng)險(xiǎn)[9]。光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置的使用可有效規(guī)避此類風(fēng)險(xiǎn)；

2）光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置的應(yīng)用可以充分使用城區(qū)豐富的光纜資源，為配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)多端冗余路由，提升配電通信網(wǎng)可靠性；

3）配電終端通信設(shè)備均為工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)[10]，普遍性能較差，不具備多個(gè)光方向接入條件，使用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)建設(shè)備用路由的方法不具備可行性，運(yùn)用光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置建設(shè)配電通信網(wǎng)備用路由是優(yōu)選方案；

4）光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置可以使用-48V直流供電或220 V交流供電，可以根據(jù)現(xiàn)場條件選擇供電方式，應(yīng)用場景不受限制。

4 結(jié)束語

綜上，光纖自動(dòng)切換保護(hù)裝置在強(qiáng)調(diào)可靠性和安全性的電力通信行業(yè)有廣闊的使用空間，其應(yīng)用場景廣泛、建設(shè)成本低價(jià)、設(shè)備安全可控的特點(diǎn)，可以較好滿足電力通信網(wǎng)絡(luò)的需求。作為光通信系統(tǒng)中一種建設(shè)備用冗余鏈路的優(yōu)選方案，在電力通信行業(yè)有較好的應(yīng)用前景。伴隨電力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程，對電力通信網(wǎng)可靠性方面提出了更高的要求，主網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)永不中斷，配電自動(dòng)化在線率跨越式提升均需要電力通信網(wǎng)在可靠性方面取得新的突破。加強(qiáng)通信新技術(shù)的運(yùn)用，才能不斷提升電力通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性，保障電力通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。