基于電力通信網(wǎng)中高效P圈保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用研究

【摘要】近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)提前進(jìn)入信息化時(shí)代。電力產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)的重要產(chǎn)業(yè)之一，其運(yùn)行的安全穩(wěn)定直接關(guān)系著社會(huì)生產(chǎn)和人們生活。伴隨科學(xué)技術(shù)前進(jìn)的步伐不斷加快，使得電力系統(tǒng)中同步數(shù)字體系（SDH）網(wǎng)絡(luò)得到了快速的發(fā)展，其傳輸設(shè)備不斷擴(kuò)充，逐漸提高了網(wǎng)絡(luò)連通度，大大改善了傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)絡(luò)中存在的不足。本文以電力通信網(wǎng)為研究基礎(chǔ)，對(duì)高效P圈保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】電力通信網(wǎng)；高效P圈；保護(hù)技術(shù)

一、引言

我國(guó)電力通信網(wǎng)絡(luò)研究比較較晚，隨著智能化電網(wǎng)的大力推廣與應(yīng)用，在電力通信系統(tǒng)中探索更高效率的生存性技術(shù)是近年來(lái)較多學(xué)者公共研究的課題之一。P圈保護(hù)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種高效保護(hù)新型技術(shù)，能格狀網(wǎng)提供環(huán)網(wǎng)保護(hù)速度，比傳統(tǒng)保護(hù)技術(shù)具有更高的資源利用效率，因此P圈技術(shù)在電力通信網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。為了解決電力通信網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，我國(guó)電力通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)P圈保護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)，建立網(wǎng)絡(luò)資源配置的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)路由器信息的修正，以提高保護(hù)資源的利用效率，促進(jìn)我國(guó)電力系統(tǒng)健康、可持續(xù)發(fā)展。

二、P圈保護(hù)技術(shù)原理與電力通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)分析

1.電力通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)分析

在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，任意一種網(wǎng)絡(luò)通信鏈路、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能及時(shí)的維護(hù)并提供相對(duì)應(yīng)的級(jí)別的服務(wù)能力，這種特性就是通常情況下稱為的網(wǎng)絡(luò)生存性。我國(guó)在“十二五”規(guī)劃中提出，為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定、滿足繼電保護(hù)以及自動(dòng)化服務(wù)等業(yè)務(wù)的可靠性需求，電力通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該大量建設(shè)電力光纜成環(huán)成網(wǎng)。對(duì)于220kV及其以上電壓等級(jí)的電力企業(yè)和各級(jí)別調(diào)度機(jī)構(gòu)，至少具備2條光纜路由，并且各級(jí)別電力調(diào)度機(jī)構(gòu)必須采用不少于48芯的光纜，對(duì)于新建線路也至少有一條光纜，才能保證電力通信的質(zhì)量。

目前我國(guó)較為典型的生存性技術(shù)包括保護(hù)型和恢復(fù)型兩種。保護(hù)型技術(shù)是對(duì)電力通道保護(hù)資源進(jìn)行預(yù)先的設(shè)置，這樣會(huì)使得恢復(fù)速度較快；恢復(fù)型技術(shù)是在故障發(fā)生后再臨時(shí)搭建一條電力通道，以保證保護(hù)資源得到控制，恢復(fù)型技術(shù)往往具有較高的不確定性。我國(guó)現(xiàn)有的自動(dòng)化電站系統(tǒng)按照通信網(wǎng)絡(luò)的不同功能，可以分為間隔層、過(guò)程層以及站控層。大多數(shù)都是采用雙重化星形以太網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，在接入網(wǎng)絡(luò)前由兩個(gè)獨(dú)立的設(shè)備進(jìn)行連通，并在此基礎(chǔ)上配置冗余交換機(jī)，為其提供電口和光口。在電力通道發(fā)生故障后進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，可以采用預(yù)留的專用空閑備用容量和低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)對(duì)額外容量進(jìn)行釋放，充分利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一切資源，以保證電力通信能快速恢復(fù)，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

我國(guó)常見(jiàn)的電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)是SDH，它能支持通道保護(hù)倒換，復(fù)用段保護(hù)倒換以及環(huán)網(wǎng)保護(hù)等。SDH保護(hù)技術(shù)是在檢測(cè)到光纜被破壞或者無(wú)法接收到信號(hào)丟失告警（LOS）和告警指示信號(hào)（AIS）時(shí)，會(huì)及時(shí)根據(jù)故障信息對(duì)主設(shè)備進(jìn)行保護(hù)倒換或者環(huán)回保護(hù)倒換。隨著我國(guó)大量科學(xué)技術(shù)的不斷研發(fā)成功，較多的研究學(xué)者開(kāi)始對(duì)數(shù)字交叉連接器（DXC）、具有交叉能力的分叉復(fù)用器（ADM）進(jìn)行研究，使兩者能完美的構(gòu)成雙纖通道環(huán)混合保護(hù)，彌補(bǔ)當(dāng)前環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)的缺陷與不足。這種結(jié)合方式在一定程度上是網(wǎng)絡(luò)生存性的體現(xiàn)。但是由于改造過(guò)程中投資金額較大，站點(diǎn)較多，一直沒(méi)有得到大規(guī)模的應(yīng)用。

2.P圈保護(hù)技術(shù)分析

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，我國(guó)電力通信網(wǎng)絡(luò)從環(huán)網(wǎng)、鏈?zhǔn)骄W(wǎng)拓結(jié)構(gòu)逐漸向格狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)展，這也對(duì)我國(guó)電力通信網(wǎng)絡(luò)高效的生存技術(shù)提出了更為嚴(yán)格的考驗(yàn)。在這樣的背景下，P圈保護(hù)技術(shù)的出現(xiàn)無(wú)疑對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了新的發(fā)展突破。P圈保護(hù)技術(shù)是一種環(huán)狀物保護(hù)技術(shù)，能為環(huán)網(wǎng)保護(hù)提供一種格狀網(wǎng)保護(hù)方法，并對(duì)保護(hù)資源進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)通道中鏈路、跨接環(huán)鏈路的保護(hù)。如圖1所示，S1到S6是6個(gè)支持P圈保護(hù)能力的站點(diǎn)，并形成了一個(gè)完整的P圈。如1（a）是發(fā)生在S1—S6中的故障，該鏈路是保護(hù)圈內(nèi)通信線路，可以經(jīng)過(guò)S1和S6站點(diǎn)進(jìn)行本地倒換，使兩站點(diǎn)之間的工作容量分別倒換至S1—S2—S6和S1—S5—S3。圖1（b）是發(fā)生在站點(diǎn)S2和S3間的故障，該鏈路在保護(hù)圈外側(cè)，可以在兩個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行倒換操作，將S2—S3倒換成S2—S6—S3和S2—S1—S5—S3。與現(xiàn)有的SDH保護(hù)技術(shù)相比，P圈技術(shù)既能為鏈路提供圈上保護(hù)，也能提供跨接鏈路保護(hù)，具有更高的保護(hù)效率，值得在電力通信網(wǎng)絡(luò)中推廣與使用。

三、改進(jìn)P圈設(shè)備模型和啟發(fā)算法

國(guó)內(nèi)有很多的研究學(xué)者都在對(duì)P圈的高效和快速保護(hù)的性質(zhì)做深入的研究。單、多鏈路和節(jié)點(diǎn)保護(hù)算法等都是在研究過(guò)程中形成。對(duì)于怎樣降低P圈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量需求，可以使用生存性算法來(lái)進(jìn)行比較。電力通信網(wǎng)在沿著500kv的電站架設(shè)的時(shí)候，使用的光纜鉛芯資源是比較豐富的并且其容量也比較高。一些區(qū)段會(huì)出現(xiàn)纖芯資源大量的空閑，然而一些區(qū)段會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有纖芯資源可再用，這些情況都是由于寬帶資源沒(méi)有進(jìn)行合理的分配，導(dǎo)致利用不當(dāng)出現(xiàn)的。P圈中傳統(tǒng)的生成算法是在鏈路容量下進(jìn)行配置的，它的保護(hù)環(huán)是把通信業(yè)務(wù)鏈路當(dāng)做是跨接鏈路形成，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有容量不足的情況出現(xiàn)。

對(duì)P圈設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要將寬帶的瓶頸問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)考慮，杜絕不合理分配資源導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源不足的情況發(fā)生。于此同時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)和中心節(jié)點(diǎn)之間會(huì)發(fā)生一些業(yè)務(wù)量，例如：電力系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)保護(hù)、負(fù)荷控制和安全穩(wěn)定運(yùn)行控制信息等。這些業(yè)務(wù)分布集中且流量也是比較固定的，所以可以針對(duì)不同的業(yè)務(wù)在通信網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定業(yè)務(wù)斷面，對(duì)斷面的流量情況進(jìn)行分析和規(guī)劃，從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)生存性的設(shè)計(jì)。要為P圈提供保護(hù)的能力，需要對(duì)相應(yīng)的跨接鏈路接口進(jìn)行擴(kuò)展，這種保護(hù)能力可以區(qū)別傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)保護(hù)。線路接口、交叉連接盤(pán)、倒換控制盤(pán)這些都是組成跨接鏈路接口的部分。P圈中跨接鏈路倒換的功能是用倒換控制盤(pán)來(lái)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)的，跨接鏈路上的信號(hào)是由其從環(huán)上業(yè)務(wù)信號(hào)切換過(guò)來(lái)的，可以與故障側(cè)的信號(hào)進(jìn)行隔離?？缃渔溌方涌谏系牟ǖ朗遣恍枰A(yù)留出來(lái)對(duì)資源進(jìn)行保護(hù)，可直接全部作為是工作的鏈路。

四、總結(jié)

P圈技術(shù)有很多傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法相比的優(yōu)勢(shì)，因此需要對(duì)P圈保護(hù)技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模推廣和應(yīng)用，還要進(jìn)行更深入的研究。電力通信網(wǎng)絡(luò)是為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和控制進(jìn)行服務(wù)的，要求其具有很高的可靠性，確保電力系統(tǒng)控制通道安全，同時(shí)要杜絕其中浪費(fèi)的情況。要實(shí)現(xiàn)能夠通過(guò)資源共享的方式來(lái)進(jìn)行對(duì)資源的保護(hù)，那么對(duì)于綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，就需要考慮使用效率更高的保護(hù)方案。

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