全光口互聯的2M復用保護通道及其應用實踐

范勇鋒，賴程偉，程錦云，張新勇

（國網荊門供電公司，湖北 荊門 448000）

1 光纖保護通道應用現狀

傳輸繼電保護信息的光纖通信通道有專用通道和復用通道兩類。2M復用保護通道因具有占用纖芯資源少、傳輸距離不受限、運行方式調整靈活以及支持遠程監控等特點，一般作為線路保護的迂回通道廣泛應用于通信行業。但這種通道下，保護裝置與同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）設備間存在的2M光/電轉換設備會出現工程實施復雜、可維護性差、投資大以及可靠性低問題[1]。

2 光接口復用通道研究策略

2.1 2M光接口互聯技術

隨著技術進步，2M光接口互聯技術提供了一種新的問題解決思路，即將傳統的光/電轉換環節前置于SDH傳輸設備內部，實現保護裝置與傳輸設備間的直連互通，以提高保護通道的可靠性。

2.2 光接口編碼

光接口對保護側信號的要求是保護裝置信號編碼符合相應規范，光信號速率為2.048±50×10-6Mb/s，并且信號中必須包含時鐘信息，且不能出現長連“0”或長連“1”。

2.3 應用框架

首先，測試和調試光接口的傳輸性能，并結合網絡拓撲結構，研究SDH網絡在不同保護方式下2M復用通道的脆弱性[2]。其次，根據不同電壓等級繼電保護信號對通信指標的要求，建立SDH網絡的故障損失計算模型。最后，根據2M復用通道的風險評估模型計算風險值[3]。光接口2M復用通道應用框架示意如圖1所示。

3 測試平臺方案

3.1 測試平臺搭建

選取實際運行線路及保護裝置搭建通道進行測試。搭建2臺中興S385 SDH設備，對設備進行上電、開局、入網，通過跳纖將保護裝置分別與2臺SDH進行對接，測試2臺SDH直連情況下的各項參數和連入電力通信網情況下的各項參數。保護裝置采用許繼WXH-813A/B1/R1，版本V1.13，CRC碼33F5，保護類型為光差保護。SDH設備為中興zxmp-S385，支持2M光接口板。光接口2M復用通道測試平臺如圖2所示。

圖2 光接口2M復用通道測試平臺

3.2 參數測試

對保護裝置與通信設備互連光接口的測試包括光接口的參數測試、網管監測功能測試、互通性測試以及穩定性測試等。第一，光接口參數測試。對光接口的數字信號標稱傳輸速率、工作波長、最大RMS寬度、發射功率、最小靈敏度以及最小過載點等參數進行測試。第二，網管監測功能測試。對保護裝置告警和通信設備網管功能進行測試。第三，穩定性測試。測試保護裝置與通信設備光接口長時間工作下的誤幀數和誤碼數。第四，互通性測試。測試保護裝置與通信設備光接口互通性、模擬實際工程應用。

3.2.1 光接口參數測試

2021年11月18日09:00利用中興S385 SDH配套的網管系統對光接口進行測試，測試結果如表1所示。

表1 光接口板參數測試表

3.2.2 網絡性能參數

將設備都接入通信網，對通道的延時進行記錄，同時觀察保護裝置是否存在“通道異常”告警，通道狀態中的各個狀態計數器如誤幀總數、報文異常數、丟幀總數以及丟步次數等。利用傳輸網管及保護裝置讀取并記錄，測試結果記錄結果如表2所示。

表2 保護通道性能參數測試表

通過表2的測試結果，光接口板性能參數滿足繼電保護裝置全光對接要求，網絡性能滿足保護信號傳輸要求[4]。

4 實踐應用案例

4.1 傳統復用通道改造

220 kV棗山至長林線路復用保護通道采用2M迂回方式。因棗山機房主控室與通信獨立機房位置相距較遠，超過了2M線纜的傳輸距離，因此該通道的2M光/電轉換裝置安裝在通信機房。在棗山側機房內，該復用通道經歷了多個線纜跳接點：主控室保護機柜內保護裝置→柜內尾纜光配單元→通信機房保護用光纖配線柜→繼電保護接口柜光配單元→繼電保護裝置→數字配線柜→光傳輸機柜。改造后一根尾纜直接從主控室保護裝置連接至SDH傳輸設備[5]。傳統復用通道改造示意如圖3所示。

圖3 傳統復用通道改造

4.2 新建變電站適應性調整

新建110 kV龍井變Ⅱ接110 kV棗寶線。但因棗山至龍井變光纜通道未形成導致110 kV棗龍線的專用纖芯保護無法實現，因此通過東寶變迂回。通過“棗山-響嶺-東寶-龍井”實現業務路徑迂回，以此保障工期，確保線路及時送電。新建變電站線路如圖4所示。

圖4 新建變電站適應性調整

4.3 保護通道應急保障

牌樓電廠至柳河變光纜全長約180 km，采用傳統2M復用保護通道方式，即牌樓電廠至柳河變SDH 2M業務直達。因雷擊導致牌樓電廠至柳河變線路的光纖架空地線復合纜（Optical Power Ground Wire，OPGW）光纜中斷，導致該保護通道中斷。作為臨時緊急搶修措施，在牌樓電廠附近雍沖變架設1 km的臨時光纜，通過牌樓電廠的保護裝置與雍沖變的SDH直連，然后通過SDH地縣聯網迂回路由打通牌樓電廠與柳河變的線路保護通道。保護通道應急保障改造結構示意如圖5所示。

圖5 保護通道應急保障

5 結 論

光接口互聯技術將保護裝置與SDH發送裝置直接通過光纖連接，信號通過2M光通路直接進行傳輸，不僅能夠解決光電轉換器的運維問題，而且提高了通道的可靠性和業務調整的靈活性，為繼電保護業務的全光路支撐奠定了基礎。