同步數字體系光纖通信通道保護環在電力系統中的應用

路成龍

山東廣域科技有限責任公司 山東東營 257081

同步數字體系自愈保護一般可以通過多種手段實現,主要包括線路保護倒換、二纖單向通道保護環、二纖單向復用段保護環、二纖雙向復用段保護環、四纖雙向復用段保護環。筆者介紹同步數字體系光纖通信通道保護環在電力系統中的應用,采用二纖雙向復用段保護環方式進行自愈保護。

1 二纖雙向復用段保護環

環網由兩根光纖組成,兩根光纖分別記為S1/P2、S2/P1。每根光纖傳輸容量的一半作為工作通道S,另一半作為保護通道P,并且為另一根光纖的工作通道提供反方向保護。具體而言,光纖S1/P2的一半容量S1傳輸業務,另一半容量P2為光纖S2/P1的工作通道S2提供反方向保護,光纖S2/P1類似。

正常工作時二纖雙向復用段保護如圖1所示。從節點A到節點C的業務信號AC,在節點A饋入光纖S1/P2的工作通道S1,并沿順時針方向經節點B傳送到節點C。從節點C到節點A的業務信號CA,在節點C饋入光纖S2/P1的工作通道S2,并在同一區段沿逆時針方向經節點B傳送到節點A。

圖1 正常工作時二纖雙向復用段保護

故障時二纖雙向復用段保護如圖2所示。節點B、節點C間的光纜被切斷,節點B和節點C分別執行時隙交叉功能,在節點B將業務信號AC從光纖S1/P2的工作通道S1交叉到光纖S2/P1的保護通道P1,并使其沿逆時針方向經節點A、節點D到達節點C。在節點C也利用時隙交叉功能將業務信號CA從光纖S2/P1的工作通道S2交叉到光纖S1/P2的保護通道P2,并使其沿順時針方向經節點D到達節點A。

圖2 故障時二纖雙向復用段保護

2 環鏈間業務

環帶鏈網絡拓撲如圖3所示。節點A、節點B、節點C、節點D組成環,若節點A與節點E存在業務信號,則在下列三種情況發生時,可以對業務信號進行保護:節點A、節點B、節點D間斷纖,節點A、節點C、節點D間斷纖,節點B、節點C失效。

圖3 環帶鏈網絡拓撲

環帶鏈正常工作如圖4所示。采用子網連接保護1+1單端保護方式,業務信號AE在節點A雙發,一路通過工作通道S,沿逆時針方向經節點B傳送到節點D,另一路通過保護通道P,沿順時針方向經節點C傳送到節點D,在節點D處通過通道選擇器選擇一路最佳的信號傳送至節點E。同理,業務信號EA經節點E傳送至節點D后雙發,分別經工作通道S和保護通道P傳送至節點A,再選擇一路最佳的信號接收。

圖4 環帶鏈正常工作

環帶鏈發生故障如圖5所示。節點C、節點D之間斷纖,節點A檢測到工作通道S信號故障,在節點A倒換到保護通道P,選擇保護通道P的業務,保證鏈上到環上的業務不會丟失。

圖5 環帶鏈發生故障

勝東供電管理區如圖6所示。

圖6 勝東供電管理區

以永二變至辛安集控站通信業務為例,做相應說明。永二變部分通信業務傳送至辛安集控站,工作路由為永二變、永一變、永三變、九分場變、辛安集控站,保護路由為永二變、永一變、辛安集控站。當永一變—永三變—九分場變—辛安集控站任意站段發生通信中斷時,通信會自動切換至保護路由,永二變通信不會受到影響。

3 雙環間業務

由于傳輸設備組網的靈活性,在實際應用中,一個同步數字體系網絡可能由相交環、相切環、環帶鏈等各種組網方式組合,形成一個復雜網絡。

3.1 相切環

所謂相切環,指兩個或者兩個以上的單環相交,每兩個環的交點只有一個。典型相切環網絡拓撲如圖7所示。節點A、節點B、節點C組成環一,節點C、節點D、節點E組成環二,節點A與節點D有業務信號,則在下列多種情況發生時,可以對業務信號進行保護:節點A、節點B、節點C間斷纖,節點A、節點C間斷纖,節點C、節點E、節點D間斷纖,節點C、節點D間斷纖。

圖7 典型相切環網絡拓撲

相切環正常工作如圖8所示。采用子網連接保護1+1單端保護方式,業務信號AF在節點A雙發,一路通過工作通道S沿逆時針方向傳送至節點D,另一路通過保護通道P傳送至節點D,在節點D通過通道選擇器選擇一路最佳的信號發送,經過節點G傳送至節點F。業務信號FA在節點F由工作通道S1經節點G傳送至節點D,在節點D雙發,分別通過工作通道S和保護通道P傳送至節點A,再選擇一路最佳的信號接收。

相切環發生故障的情況有多種,單處斷纖的情況可參照前述每種保護方式的原理應對,此處僅對異側光纖同時發生斷纖時的保護進行說明,如圖9所示。業務信號AF在節點A雙發,節點D對兩個方向傳送來的業務信號進行比較,由于工作通道故障,節點D的通道選擇器將倒換到保護通道P,接收從保護通道P傳送來的業務信號,然后再經節點G傳送至節點F。業務信號FA則不受影響。如果復用段保護環節點F、節點G、節點D之間某段光纖同時斷,則再在復用段保護環中啟動復用段保護。

圖8 相切環正常工作

圖9 相切環發生故障

以勝東供電管理區廣一變至九分場變通信業務為例,做相應說明。廣一變部分通信業務傳送至九分場變,工作路由為廣一變、萊一變、萊東變、辛安集控站、永一變、永三變、九分場變,保護路由為廣一變、王崗變、田莊變、勝利電廠、錦華變、辛六變、東區公司、辛安集控站、九分場變。當永一變—永三變—九分場變任意站段發生通信中斷時,通信會自動切換至保護路由,廣一變通信不會受到影響。

3.2 相交環

相交環網絡拓撲如圖10所示。節點A、節點B、節點C、節點D組成環一,節點C、節點D、節點E、節點F組成環二,節點A與節點F有業務信號,則在下列多種情況發生時,可以對業務信號進行保護:節點A、節點B、節點C間斷纖,節點A、節點D、節點C間斷纖,節點D、節點E、節點F間斷纖,節點D、節點C、節點F間斷纖,節點C或節點D掉電。

圖10 相交環網絡拓撲

鏈路狀態為同側自愈保護,正常工作如圖11所示,利用工作通道S1與S2傳送業務信號。業務信號AE在節點A饋入光纖S1/P2的工作通道S1,沿逆時針方向經節點C、主節點、節點D傳送至節點E。同理,業務信號EA在節點E饋入光纖S2/P1的工作通道S2,沿順時針方向經節點D、主節點、節點C傳送至節點A。保護通道P1與P2可傳送額外業務信號,同時在保護節點采用業務信號穿通方式至主節點,作為備選業務信號。

圖11 同側自愈保護正常工作

主節點故障如圖12所示。主節點失效時,業務信號在相鄰主節點的站點實現交叉環回,節點C將業務信號AE從工作通道S1交叉到保護通道P1,業務信號AE由節點A經節點C、節點A、節點B、保護節點、節點F、節點E、節點D傳送至節點E,節點D將業務信號EA從工作通道S2交叉到保護通道P2,業務信號EA由節點E經節點D、節點E、節點F、保護節點、節點B、節點A、節點C傳送至節點A。保護節點故障時,維持原有的傳送路徑,原有業務信號不受任何影響。

鏈路狀態為異側自愈保護,正常工作如圖13所示,利用工作通道S1與S2傳送業務信號。業務信號AE在節點A饋入光纖S1/P2的工作通道S1,沿逆時針方向經節點C、主節點、節點F傳送至節點E。同理,業務信號EA在節點E饋入光纖S2/P1的工作通道S2,沿順時針方向經節點F、主節點、節點C傳送至節點A。保護通道P1與P2可傳送額外業務信號,同時在保護節點采用業務信號穿通方式至主節點,作為備選業務信號。

圖12 同側自愈保護主節點故障

圖13 異側自愈保護正常工作

主通道故障如圖14所示,此時主節點和保護節點處開關發生倒換,進行雙節點切換,業務信號通過備用通道傳送。

若備用通道故障,則環網不動作。若保護節點故障,則業務信號在主節點環回,與同側的保護方式相同。若主節點故障,則業務信號在保護節點環回,與同側的保護方式相同。

以勝東供電管理區廣一變至電調中心通信業務為例,做相應說明。

圖14 異側自愈保護主通道故障

廣一變部分通信業務傳送至電調中心,工作路由為廣一變、王崗變、田莊變、勝利電廠、電調中心,保護路由為廣一變、萊一變、萊東變、辛安集控站、永一變、永三變、九分場變、新孤變、渤三變、鹽鎮變、坨六變、電廠變、電調中心。當工作路由中光纜或設備出現中斷時,通信會自動切換至保護路由,廣一變通信不會受到影響。