電力通信網絡保護路由優化的研究

陳亞琨　王一妹　李云松　宋騰

【摘 要】在電力通信網絡中，利用雙向復用段保護倒換環可以實現保護信息的傳輸。雙向復用段環在環網任意段故障時可以完成業務的自愈，其采用APS倒換協議，在網絡故障時，實現收發雙倒換，將通信工作路由變為自動保護路由，并保證業務收發路由仍然一致。基于此，本文提出光纖通道的保護信息傳輸優化的方案，并論證了利用2M切換設備實現保護信息傳輸的高效性和實用性。

【關鍵詞】光纖通道；保護；傳輸；優化

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

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.054

0 引言

隨著電力系統裝機容量不斷增大，電力系統網架結構的不斷擴大，電壓等級不斷升高，大功率、遠距離輸送電能的超高壓交、直流輸電線路對繼電保護可靠性要求越來越高。具有抗電磁干擾強、衰耗低、可靠性高等優點的光纖已經作為繼電保護信號傳輸的主要介質之一，光纖通道保護已經廣泛應用于220kV及以上電壓等級的線路中，故光纖通道保護的運行、維護對系統穩定有著重要的意義。

1 保護業務光纖通道的選擇

1.1 專用光纖通道方式

專用光纖通道方式指線路兩側的光纖保護裝置通過光纖直接相連，當前光纖縱差保護多數采用直連光纖連接。

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

缺點：（1）組網困難，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 數字復用通道方式

利用已建的光纖通信傳輸網絡，采用復用方式與其他業務共享通信帶寬資源。目前常用的復用通道為N*64K通道、2M通道，采用PCM復接和SDH復接的方式實現保護信息的傳輸。

優點：（1）SDH環網具有自動保護功能，提高了信息傳輸的可靠性；（2）占用光纖資源少；（3）可實現長距離的傳輸。

缺點：（1）復用設備中間設備環節多，增加通道的故障點；（2）SDH網絡的自愈特性對于某些繼電保護業務有一定限制，如：線路縱差保護信息傳輸單向通道環保護和單向復用段環保護不適合。

2 保護信息傳輸對光纖網絡的要求和光環網傳輸存在問題分析

2.1 保護信息的傳輸對光纖通道的技術要求

（1）用于繼電保護的通信通道單向時延不大于10ms。

（2）繼電保護的復用通道應宜環入光纖環網，提高通道的可靠性。

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

（4）雙向復用段倒換環可作為縱差保護的信息傳輸通道。

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

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

（7）正常運行時，禁止線路縱差保護所用通道在任何環節進行交叉、自環。

2.2 目前光纖通信網傳輸保護信息存在的問題

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

（2）某些區域電網光傳輸設備缺省開通采用雙向通道倒換方式實現自愈環網保護。在SDH環網上傳輸線路縱差保護信號的關鍵是實現信號傳輸的路由一致，從而保證數據通道的雙向通道延時相等，但雙向通道環在發生單纖故障時，只會發生單向倒換，將產生分離路由，形成雙向傳輸時延差，容易引起縱差保護的誤動作。

2.3 光傳輸網傳輸縱差保護未出現問題原因分析

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

（2）在河南電網光傳輸環網傳輸網絡中，目前沒有出現某站的收或者發單向故障而引起的傳輸路由分離的情況。

（3）對于保護通信通道單向傳輸時延小于10ms，目前光傳輸網絡結構滿足此指標要求。經過測試2M業務在現網運行的SDH中映射和去映射時間為0.35ms，跨節點延時為50us/節點，光纖傳輸時延為5us/km，以一個經過20個節點的傳輸鏈路長度按照600km計算，其延時約為4.35ms， 遠小于技術要求中的10ms，而目前現網中的保護業務均沒有超出這一使用條件，所以都能滿足保護傳輸時延要求。

3 保護信息傳輸網絡優化方案

3.1 利用雙向復用段保護倒換環實現保護信息的傳輸

（1）雙向復用段環在環網任意段故障時可以完成業務的自愈，其采用APS倒換協議，在網絡故障時，實現收發雙倒換，將通信工作路由自動保護路由，并保證業務收發路由仍然一致?？蓾M足上述保護信息傳輸對光纖通道的要求的第4條的要求。

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

（2）有些地區電力通信網絡使用愛立信設備可以實現雙向復用段環網保護設置，但是復用段保護環節點數量受最大16個環路節點的限制，并且對于電網拓撲結構經常開斷環路增減節點情況，復用段環網操作難度和風險遠高于SNCP保護。依據現網情況，建議考慮根據網絡具體情況適當采用復用段環路保護。

3.2 利用2M切換設備實現保護信息的傳輸

依據目前電力通信網絡具體情況，網絡優化原則盡量保護現有網絡配置，減小網絡配置改造的風險以及運維工作量。本文建議利用2M切換設備實現保護信息的傳輸，利用現有傳輸網絡的工作和保護通道獨立傳輸，從而滿足保護雙路由一致的技術要求，滿足10ms傳輸時延要求，滿足50ms切換要求。

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

根據技術要求的建議，傳輸網絡不采用通道自愈，而是開通主備兩個業務分別走不同的路由，建議在傳輸設備2M物理接口上也能做到獨立，路由的選擇由2M切換設備實現。

3.3 保護提供雙2M接口利用復用設備傳輸

保護裝置內的兩路并行方式，繼電保護制造廠家將保護裝置出兩路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行，相當于在保護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。如一路發生異常，就不排除保護裝置存在問題的可能。

查找通道異常還得將保護退出。一路發生通道告警，處理時需通過自環確定哪一段有問題，如不將保護退出運行，就會造成保護誤動。

綜上所述，本文建議根據繼電保護信號所在接入傳輸環網結構可以考慮采用以下兩種方式：一、繼電保護信號提供雙2M接口利用復用設備傳輸。使用條件：繼電保護裝置提供兩路2M信號，傳輸網主備通道時延、穿通節點環境基本相同。優勢：（1）充分利用傳輸設備結構實現保護；（2）保護信號無需增加額外保護切換裝置；二、采用2M切換設備實現繼電保護信號傳輸的方式。使用條件：不受傳輸網絡結構限制。優勢：（1）不改造現傳輸網絡拓撲及配置；（2）不改造現保護設備；（3）可分步實施；（4）保證網絡的安全運行，減少運維成本；（5）滿足傳輸繼電保護信息的通道技術要求。

4 結語

光纖通道保護的運行、維護對電網系統穩定有著重要的意義。本文對于電力通信網絡中光纖通道的保護信息如何進行傳輸優化展開了研究。鑒于繼電保護信號的重要性及利用2M實現復用傳輸的必要性，充分實現傳輸網絡2M通道的安全性尤為重要，因此，針對現有傳輸網絡設備大部分未配置2M保護板的情況，本文建議增加現有傳輸網絡設備2M保護板，以提高2M板卡業務處理的安全性；為進一步提升現有網絡對重要業務信號的生存性需求，建議針對750kV、330kV和220kV等極重要站點實現AB網設備分別接入，通過AB網的分離路由方式來實現傳輸網絡的安全性需求。

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