全光口互聯(lián)的2M復(fù)用保護(hù)通道及其應(yīng)用實踐

范勇鋒，賴程偉，程錦云，張新勇

（國網(wǎng)荊門供電公司，湖北 荊門 448000）

1 光纖保護(hù)通道應(yīng)用現(xiàn)狀

傳輸繼電保護(hù)信息的光纖通信通道有專用通道和復(fù)用通道兩類。2M復(fù)用保護(hù)通道因具有占用纖芯資源少、傳輸距離不受限、運(yùn)行方式調(diào)整靈活以及支持遠(yuǎn)程監(jiān)控等特點，一般作為線路保護(hù)的迂回通道廣泛應(yīng)用于通信行業(yè)。但這種通道下，保護(hù)裝置與同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）設(shè)備間存在的2M光/電轉(zhuǎn)換設(shè)備會出現(xiàn)工程實施復(fù)雜、可維護(hù)性差、投資大以及可靠性低問題[1]。

2 光接口復(fù)用通道研究策略

2.1 2M光接口互聯(lián)技術(shù)

隨著技術(shù)進(jìn)步，2M光接口互聯(lián)技術(shù)提供了一種新的問題解決思路，即將傳統(tǒng)的光/電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)前置于SDH傳輸設(shè)備內(nèi)部，實現(xiàn)保護(hù)裝置與傳輸設(shè)備間的直連互通，以提高保護(hù)通道的可靠性。

2.2 光接口編碼

光接口對保護(hù)側(cè)信號的要求是保護(hù)裝置信號編碼符合相應(yīng)規(guī)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(xiàn)長連“0”或長連“1”。

2.3 應(yīng)用框架

首先，測試和調(diào)試光接口的傳輸性能，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，研究SDH網(wǎng)絡(luò)在不同保護(hù)方式下2M復(fù)用通道的脆弱性[2]。其次，根據(jù)不同電壓等級繼電保護(hù)信號對通信指標(biāo)的要求，建立SDH網(wǎng)絡(luò)的故障損失計算模型。最后，根據(jù)2M復(fù)用通道的風(fēng)險評估模型計算風(fēng)險值[3]。光接口2M復(fù)用通道應(yīng)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(yùn)行線路及保護(hù)裝置搭建通道進(jìn)行測試。搭建2臺中興S385 SDH設(shè)備，對設(shè)備進(jìn)行上電、開局、入網(wǎng)，通過跳纖將保護(hù)裝置分別與2臺SDH進(jìn)行對接，測試2臺SDH直連情況下的各項參數(shù)和連入電力通信網(wǎng)情況下的各項參數(shù)。保護(hù)裝置采用許繼WXH-813A/B1/R1，版本V1.13，CRC碼33F5，保護(hù)類型為光差保護(hù)。SDH設(shè)備為中興zxmp-S385，支持2M光接口板。光接口2M復(fù)用通道測試平臺如圖2所示。

圖2 光接口2M復(fù)用通道測試平臺

3.2 參數(shù)測試

對保護(hù)裝置與通信設(shè)備互連光接口的測試包括光接口的參數(shù)測試、網(wǎng)管監(jiān)測功能測試、互通性測試以及穩(wěn)定性測試等。第一，光接口參數(shù)測試。對光接口的數(shù)字信號標(biāo)稱傳輸速率、工作波長、最大RMS寬度、發(fā)射功率、最小靈敏度以及最小過載點等參數(shù)進(jìn)行測試。第二，網(wǎng)管監(jiān)測功能測試。對保護(hù)裝置告警和通信設(shè)備網(wǎng)管功能進(jìn)行測試。第三，穩(wěn)定性測試。測試保護(hù)裝置與通信設(shè)備光接口長時間工作下的誤幀數(shù)和誤碼數(shù)。第四，互通性測試。測試保護(hù)裝置與通信設(shè)備光接口互通性、模擬實際工程應(yīng)用。

3.2.1 光接口參數(shù)測試

2021年11月18日09:00利用中興S385 SDH配套的網(wǎng)管系統(tǒng)對光接口進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表1所示。

表1 光接口板參數(shù)測試表

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)

將設(shè)備都接入通信網(wǎng)，對通道的延時進(jìn)行記錄，同時觀察保護(hù)裝置是否存在“通道異常”告警，通道狀態(tài)中的各個狀態(tài)計數(shù)器如誤幀總數(shù)、報文異常數(shù)、丟幀總數(shù)以及丟步次數(shù)等。利用傳輸網(wǎng)管及保護(hù)裝置讀取并記錄，測試結(jié)果記錄結(jié)果如表2所示。

表2 保護(hù)通道性能參數(shù)測試表

通過表2的測試結(jié)果，光接口板性能參數(shù)滿足繼電保護(hù)裝置全光對接要求，網(wǎng)絡(luò)性能滿足保護(hù)信號傳輸要求[4]。

4 實踐應(yīng)用案例

4.1 傳統(tǒng)復(fù)用通道改造

220 kV棗山至長林線路復(fù)用保護(hù)通道采用2M迂回方式。因棗山機(jī)房主控室與通信獨立機(jī)房位置相距較遠(yuǎn)，超過了2M線纜的傳輸距離，因此該通道的2M光/電轉(zhuǎn)換裝置安裝在通信機(jī)房。在棗山側(cè)機(jī)房內(nèi)，該復(fù)用通道經(jīng)歷了多個線纜跳接點：主控室保護(hù)機(jī)柜內(nèi)保護(hù)裝置→柜內(nèi)尾纜光配單元→通信機(jī)房保護(hù)用光纖配線柜→繼電保護(hù)接口柜光配單元→繼電保護(hù)裝置→數(shù)字配線柜→光傳輸機(jī)柜。改造后一根尾纜直接從主控室保護(hù)裝置連接至SDH傳輸設(shè)備[5]。傳統(tǒng)復(fù)用通道改造示意如圖3所示。

圖3 傳統(tǒng)復(fù)用通道改造

4.2 新建變電站適應(yīng)性調(diào)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(dǎo)致110 kV棗龍線的專用纖芯保護(hù)無法實現(xiàn)，因此通過東寶變迂回。通過“棗山-響嶺-東寶-龍井”實現(xiàn)業(yè)務(wù)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(yīng)性調(diào)整

4.3 保護(hù)通道應(yīng)急保障

牌樓電廠至柳河變光纜全長約180 km，采用傳統(tǒng)2M復(fù)用保護(hù)通道方式，即牌樓電廠至柳河變SDH 2M業(yè)務(wù)直達(dá)。因雷擊導(dǎo)致牌樓電廠至柳河變線路的光纖架空地線復(fù)合纜（Optical Power Ground Wire，OPGW）光纜中斷，導(dǎo)致該保護(hù)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(shè)1 km的臨時光纜，通過牌樓電廠的保護(hù)裝置與雍沖變的SDH直連，然后通過SDH地縣聯(lián)網(wǎng)迂回路由打通牌樓電廠與柳河變的線路保護(hù)通道。保護(hù)通道應(yīng)急保障改造結(jié)構(gòu)示意如圖5所示。

圖5 保護(hù)通道應(yīng)急保障

5 結(jié) 論

光接口互聯(lián)技術(shù)將保護(hù)裝置與SDH發(fā)送裝置直接通過光纖連接，信號通過2M光通路直接進(jìn)行傳輸，不僅能夠解決光電轉(zhuǎn)換器的運(yùn)維問題，而且提高了通道的可靠性和業(yè)務(wù)調(diào)整的靈活性，為繼電保護(hù)業(yè)務(wù)的全光路支撐奠定了基礎(chǔ)。