SDH光網(wǎng)絡下分層區(qū)域式保護通信系統(tǒng)的可靠性分析

金虎

【摘要】 在建設電力系統(tǒng)廣域保護通信系統(tǒng)時，還要對系統(tǒng)的可靠性進行分析，從而為電力系統(tǒng)的安全運行提供保障。而就目前來看，在分層區(qū)域式保護通信系統(tǒng)中，主要采取的是SDH光網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)?；谶@種認識，本文對SDH光網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)展開了分析，并對SDH光網(wǎng)絡下分層區(qū)域式保護通信系統(tǒng)的可靠性分析問題進行了探討。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，采用SDH自愈環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，能夠使光纖故障對系統(tǒng)可靠性的影響得到減小。

【關鍵詞】 SDH光網(wǎng)絡 分層區(qū)域式 保護通信系統(tǒng) 可靠性

引言

在電力系統(tǒng)中，需要利用廣域保護系統(tǒng)進行設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和保護。在這一過程中，系統(tǒng)需要利用專用通信網(wǎng)絡進行各監(jiān)測點動態(tài)實時信息的獲取和傳輸，以便對系統(tǒng)故障進行綜合判斷。結(jié)合判斷結(jié)果，系統(tǒng)則可以采取相應控制措施進行故障消除或損害控制，進而使電力系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行。加強對保護通信系統(tǒng)的可靠性分析，則能使系統(tǒng)運行的可靠性得到提高，從而為電力系統(tǒng)的安全運行提供更多保障。

一、SDH光網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)分析

在電力通信網(wǎng)絡系統(tǒng)中，通信主干網(wǎng)和廣域保護的區(qū)域網(wǎng)絡采用的是SDH光網(wǎng)絡。而SDH為在光纖上實現(xiàn)信號傳輸?shù)木W(wǎng)絡，擁有統(tǒng)一網(wǎng)絡接口標準，并多采用自愈環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行組網(wǎng)。如下圖1所示，為以自SDH愈環(huán)網(wǎng)為基礎結(jié)構(gòu)的廣域保護系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，主要利用合并器進行各變電站內(nèi)信息的傳輸，在保護子站接收到信息后，則可以采取相應保護措施，并利用SDH設備將信息傳送至SDH網(wǎng)絡。通過SDH網(wǎng)絡，各子站和保護中心都能獲得需要的信息[1]。結(jié)合獲得的廣域信息，保護中心則能制定相應的保護控制決策，從而控制子站執(zhí)行相應保護命令。

二、SDH光網(wǎng)絡下分層區(qū)域式保護通信系統(tǒng)的可靠性分析

2.1分層區(qū)域式保護通信網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

現(xiàn)階段，廣域保護系統(tǒng)有分布式、分層區(qū)域式和集中式三種形式。采取分層區(qū)域式結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)全局最優(yōu)決策，并擺脫系統(tǒng)對保護中心的過度依賴。而該種系統(tǒng)需要借助專用通信網(wǎng)絡實現(xiàn)保護功能，網(wǎng)絡則由主干網(wǎng)和區(qū)域網(wǎng)構(gòu)成。其中，主干網(wǎng)可以用于進行系統(tǒng)保護中心與區(qū)域保護中心的連接，區(qū)域網(wǎng)則用于進行變電站與區(qū)域保護中心的連接[2]。在廣域保護區(qū)域網(wǎng)絡中，目前可以采用的SDH光網(wǎng)絡主要有兩種結(jié)構(gòu)，即SDH自愈環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和SDH星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)。具體選用哪種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，還要根據(jù)連接的廠站類型及數(shù)量確定。

2.2分層區(qū)域式保護通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠性分析

廣域保護系統(tǒng)能否保持可靠運行，主要取決于專用通信網(wǎng)絡是否具有較強的可靠性。而使用SDH光網(wǎng)絡進行通信網(wǎng)絡構(gòu)建，可以利用光通信原理和狀態(tài)空間法完成網(wǎng)絡可靠性模型的構(gòu)建，并對網(wǎng)絡的可靠性展開分析。

2.2.1自愈環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的可靠性分析

采取自愈環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)廣域保護，可以采用兩種組網(wǎng)方式，即通道保護環(huán)和復用段保護環(huán)。相比較而言，通道保護環(huán)組網(wǎng)方式采用的協(xié)議更加簡單。而在該種組網(wǎng)方式中，二纖單向通道保護環(huán)的傳輸延時較小，所以得到了廣泛應用。該種網(wǎng)絡是由兩路光纖和兩路獨立環(huán)網(wǎng)構(gòu)成，網(wǎng)絡業(yè)務和數(shù)據(jù)信號能夠?qū)崿F(xiàn)雙發(fā)選收，并借助光發(fā)送設備得到發(fā)送[3]。通過倒換開關，光接收設備則能完成其中質(zhì)量相對要好的一路信號的接收。如果光纖某段發(fā)生故障，通過倒換開關切換信號，則能接入備用光纖進行數(shù)據(jù)傳輸，所以能夠使信號的連續(xù)性得到保障。IU為系統(tǒng)通信接口，由保護倒換模塊和復用模塊構(gòu)成，如果一個IU出現(xiàn)故障，就會對信號傳輸產(chǎn)生影響。倒換開關多為并聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)，可認為完全可靠，所以單個接口可用度可以利用下式（1）表示，式中λIU為接口故障率，μIU為修復率。

在對主干網(wǎng)進行可靠性評估時，可以利用如下圖2所示的模型。該模型為利用狀態(tài)空間法和網(wǎng)絡法構(gòu)建的模型，由獨立故障和共同故障模型組成，能夠反映一個區(qū)段光纖狀態(tài)。圖中，μL為一根光纖的修復率，對應的λL則為該光纖故障率。λ1則為光纖及備用光纖的共模故障率。

具體對廣域保護通信網(wǎng)的可靠性進行飛行時，可以IEEE14母線系統(tǒng)為例。在電力系統(tǒng)中，通常使用復合地線光纜或自承式光纜進行網(wǎng)絡構(gòu)建，需要將通信線路與輸電線路并行鋪設[7]。所以一旦有電力線路存在，就有通信線路存在。在進行分層區(qū)域式廣域保護通信網(wǎng)建設時，可以將系統(tǒng)劃分為三個分層區(qū)域，即區(qū)域1、區(qū)域2和區(qū)域3，對應的保護中心分別為站2、站4和站5，利用光纖環(huán)網(wǎng)連接，從而完成系統(tǒng)通信主干網(wǎng)的建設，而各區(qū)域網(wǎng)絡采用星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)。如下表1所示，為系統(tǒng)基本參數(shù)。

結(jié)合以往經(jīng)驗可知，在進行SDH自愈環(huán)網(wǎng)修復時，通常需要花費48h的時間進行光纖修復，設備接口故障修復則需要24h。通過采取上述可靠性分析方法，可以得到如下表2。

相較于設備接口，光纖故障率盡管較高，但是在自愈環(huán)網(wǎng)中使用卻能使故障對網(wǎng)絡可靠性的影響得到減小。所以想要使SDH環(huán)網(wǎng)保持較高可靠性，還要使設備接口的可靠性得到提高[8]。此外，相較于星型網(wǎng)，自愈環(huán)網(wǎng)使用的光纖數(shù)量更多，但是可靠性卻要高一些。

三、結(jié)論

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在決策和組網(wǎng)方面，分層區(qū)域式廣域保護系統(tǒng)擁有一定的優(yōu)勢。而在系統(tǒng)通信網(wǎng)絡建設上，SDH光網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)則得到了廣泛使用。對系統(tǒng)可靠進行分析，則能得到各區(qū)段的故障概率和可用度等參數(shù)，從而更好的進行系統(tǒng)的設計論證和可靠性評價。參 考 文 獻

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