基于OLP的2M光接口承載繼電保護通道方案研究

朱尤祥，孫 超，韓光明，周 潔，馬 良

（國網山東省電力公司信息通信公司，山東 濟南 250001）

0 引言

隨著經濟發展對電力需求的增加，電網規模越來越大、結構越來越復雜。由于自然條件、設備及人為因素的影響，電網運行會出現不正常運行狀態和各種故障，若不及時正確處理，可能引發事故。繼電保護是電網安全運行的第一道保護屏障［1］，因此需提高繼電保護運行的可靠性。

繼電保護裝置之間通常采用光接口的通信方式，而現網中受制于光纜線路較長等原因，繼電保護通道通常采用 SDH （Synchronous Digital Hierarchy，簡稱SDH）設備2M電接口方式承載，因此繼電保護裝置和SDH設備之間需通過復用接口裝置進行光電轉換，這就增加了安全風險點。2M光接口能解決繼電保護裝置和SDH設備之間不能直接通信的問題，為繼電保護裝置提供專用的2M光接口通信方式，既避免了轉換風險點又簡化了通道。

目前通信廠家的2M光接口板卡普遍采用出線板和處理板在同一板卡的方式。如果單板卡故障，將引起該板卡承載的繼電保護通道全部中斷。本文提出了一種基于OLP技術的2M光接口承載繼電保護通道方案，避免了單板卡故障時繼電保護業務全停的情況。

1 電接口與光接口承載繼電保護通道特點

繼電保護裝置之間需要進行2M光接口的通信，而傳統的通信傳輸設備無法直接提供，必須在收發兩端外接光電轉換器，在完成光電／電光轉換的同時還要實現線路編碼方式的轉換。采用新型的2M光接口方案能在繼電保護裝置和通信傳輸設備之間直接用2M光接口進行通信，減少了中間轉換環節，可提供更高效的服務。電接口與光接口承載繼電保護通道示意圖如圖1所示。

圖1 電接口與光接口承載繼電保護通道示意圖

采用傳統2M電接口的承載方式，每臺繼電保護裝置需配置1套2M復用接口設備，用來進行光電轉換，因此增加了故障風險點，同時 2M復用接口設備會占用較大的通信機房空間，影響通信設備和系統的擴容。而2M光接口的應用具有以下優點：

1）節省光電轉換器，減少故障風險點，便于設備維護和故障定位。

2）中間傳輸節點由網管統一監控。

3）簡化網絡架構，提升網絡運維效率。

4）避免了復用接口設備大量占用機房空間。

5）當電源需要進行消缺或者擴容時，避免了復用接口設備需要48 V直流電源單路供電造成的本套保護裝置非計劃退出的情況。

傳統2M電接口在傳輸設備側具有TPS（Tributary Protect Switch，簡稱TPS）保護功能，可以在單板故障的情況下切換至備用單板，保證業務的不間斷運行。新型2M光接口因其本身具有線路板的屬性，直接接入繼電保護設備，所以不具備板卡保護的功能。一旦2M光接口板發生故障，將導致該板卡承載的所有繼電保護業務中斷，造成嚴重的電網事件。

綜上，現有技術中2M光接口承載繼電保護業務的模式，存在單板故障導致業務中斷的風險，尚缺乏有效的解決方案。

2 基于OLP的2M光接口

2.1 SDH設備典型配置

SDH設備由上下兩層組成，上層為出線區，主要包括2M出線板、以太網出線區、電源接入板、公務版、主控板、風扇單元等；下層為信號處理區，主要包括交叉矩陣板、不同速率的線路板、2M處理板、以太網業務處理板等［2］。

2M光接口板既具有業務處理功能，又具有接線板屬性。實際應用時，該板卡作為處理板接入SDH設備下層，每塊板卡有8個端口，可以提供8路輸出，輸出信號為標準的2M光信號，為NRZ碼，可以為繼電保護裝置提供透明的通信傳輸［3］。

2.2 OLP雙路切換技術

OLP是一種光纜自動切換的保護系統，單個面板具備 6 個光口，TX、T1、T2 和 RX、R1、R2。 其中，TX、RX是連接光終端設備的接口，T1／R1連接主用光纜，T2／R2連接備用光纜。OLP雙路切換示意圖如圖2所示。

圖2 OLP雙路切換示意圖

正常運行時，業務信號運行于主用光纜。當OLP設備監測到主用光纜衰耗增大或低于預先設定的切換閾值時，會觸發保護切換機制，在50 ms內自動切換至備用光纜運行，從而實現整個光傳輸系統的自動保護［4］。

2.3 基于OLP的2M光接口承載繼電保護通道方案

為了充分發揮2M光接口自身優勢，又避免其單板卡配置對運行可靠性帶來的隱患，提出一種基于OLP的繼電保護2M光接口承載繼電保護通道方案。本方案針對2M光接口板自身沒有保護功能的現狀，利用OLP具有的雙路切換功能，為繼電保護業務提供了冗余路徑，有效解決了2M光接口板無保護的難題［5-7］。

根據OLP的雙路切換功能，在繼電保護通道中開通兩條獨立路徑的2M光接口業務，業務采用不同路由，不同板卡，完全獨立。在保護通道兩側站點分別配置一套OLP設備，將兩條獨立的2M光接口信號作為輸入，OLP可以選擇其中任意一條運行正常的信號作為輸出。當兩路輸入信號的任意一路發生故障時，OLP設備檢測不到2M光接口板或保護設備發來的光信號，將切斷該路故障信號，選擇另一路正常信號作為輸出，保證光接口承載的繼電保護業務不因故障而中斷。

基于OLP的2M光接口承載繼電保護通道方案示意圖如圖3所示，該系統由兩個站點之間的SDH傳輸系統、站點內部的繼電保護設備和提供冗余保護的OLP設備構成。SDH系統為不同站點提供通信通道，可根據組網情況提供不同路由的2M光接口業務。2M光接口板一旦故障，OLP設備作為光切換裝置，可以選擇兩路輸入信號之一作為輸出信號。

圖3 基于OLP的2M光接口承載繼電保護通道方案示意圖

站點A的SDH板卡和OLP設備的連接如圖4所示，來自兩臺SDH設備的2M光接口板的1口輸出分別作為OLP設備的兩路輸入，接入R1／T1和R2／T2。OLP設備的輸出RX／TX作為繼電保護接口裝置的輸入。站點B設備之間的連接關系與站點A相同。網管開通站點A至站點B的2條2M通道分別在站點A和B的兩套SDH設備落地。

圖4 站點A的SDH板卡和OLP設備的連接

繼電保護設備和OLP設備位于站內保護室，SDH設備位于通信機房。通信機房與保護室之間通過聯絡光纜通信，為保障聯絡的可靠性，可在保護室和通信機房之間敷設不同路由的光纜，以加強繼電保護業務在站內的可靠性。

2.4 應用效果

2020年，結合省網通信設備國產化改造進行線路繼電保護通道割接，采用基于OLP的2M光接口承載繼電保護通道的方式，未發生板卡故障導致的線路單保護運行。可見，該方案可有效避免傳輸設備不具備板卡保護功能造成的通道意外中斷。同時OLP設備位于保護室內，通信機房至保護室的光纜采用雙路由，進一步降低了站內光纜故障對線路保護通道的影響，有效提高了繼電保護通道運行的可靠性。

3 結語

2M光接口承載繼電保護通道彌補了傳統的基于2M電接口復用通道中間環節多、需要電源接入和占用機房空間大的缺陷，但2M光接口也存在一定的不足，即通信接口和業務處理一體的板卡不具備板卡保護的功能。基于OLP的2M光接口承載繼電保護通道方案彌補了傳統的2M光接口不具備板卡保護的缺陷，實現了變電站通信機房至保護室光路的雙光纜雙路由的冗余保護，提高了繼電保護通道運行的可靠性。