SDH多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸跨網(wǎng)故障集中監(jiān)控管理研究

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司信息通信分公司 洪 濤 顧 彬 郭 燾 吳子辰 李瑾輝

SDH 作為一種主流技術(shù)，可在遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程中有效地實(shí)現(xiàn)與客戶的連接，特別是在接入網(wǎng)站鏡像站點(diǎn)的建立上形成了多業(yè)務(wù)城域網(wǎng)模式。在整個(gè)業(yè)務(wù)流程中SDH 可形成強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力，極大提升整個(gè)運(yùn)營(yíng)公司的競(jìng)爭(zhēng)力。220千伏線路繼電保護(hù)業(yè)務(wù)關(guān)系著線路乃至電網(wǎng)安全，目前電網(wǎng)220千伏線路保護(hù)業(yè)務(wù)大部分采用專用纖芯通道承載，少量采用高頻載波通道承載，無(wú)法滿足國(guó)網(wǎng)220千伏線路保護(hù)通道典型方式要求，通道發(fā)生故障難以快速恢復(fù)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。

而采用SDH 設(shè)備2M 電接口傳輸時(shí)需要額外配置保護(hù)接口裝置進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，需要額外的屏柜資源和設(shè)備成本，并帶來(lái)了多余的運(yùn)維節(jié)點(diǎn)和隱患環(huán)節(jié)[1]。在國(guó)調(diào)中心的指導(dǎo)下，江蘇公司率先開(kāi)展繼電保護(hù)復(fù)用通道2M 光接口技術(shù)應(yīng)用，通過(guò)定制開(kāi)發(fā)SDH 2M 光接口板傳輸220千伏線路保護(hù)業(yè)務(wù)[2]，實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的可靠應(yīng)用，有效解決專纖通道、高頻通道和基于2M 電接口的復(fù)用通道產(chǎn)生的弊端[3]，并推廣至所有220千伏線路，實(shí)現(xiàn)全省220千伏線路保護(hù)業(yè)務(wù)的精益化管理，根本上提升一次線路的安全和穩(wěn)定。為確保相關(guān)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，對(duì)其實(shí)施有效的監(jiān)控管理是十分必要的。

1 SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸跨網(wǎng)故障監(jiān)控管理方法設(shè)計(jì)

1.1 SDH多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸差動(dòng)修正

為實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸故障的有效監(jiān)控，首先需對(duì)繼電保護(hù)擴(kuò)展成區(qū)域的差動(dòng)情況作出準(zhǔn)確計(jì)算。在廣義上，SDH 節(jié)點(diǎn)在差動(dòng)保護(hù)的作用下不會(huì)出現(xiàn)明顯的信號(hào)傳輸波動(dòng)，但由于在跨網(wǎng)傳輸?shù)倪^(guò)程中廣義節(jié)點(diǎn)受配電網(wǎng)中的量測(cè)裝置運(yùn)行效果影響，可執(zhí)行差動(dòng)的保護(hù)會(huì)在一定程度上出現(xiàn)擴(kuò)展情況，由此引發(fā)SDH 節(jié)點(diǎn)無(wú)法從單個(gè)量測(cè)裝置中實(shí)現(xiàn)對(duì)鄰近兩個(gè)量測(cè)裝置的傳輸信號(hào)的定值差動(dòng)保護(hù)。

本文利用目標(biāo)SDH 節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)量測(cè)裝置之間的測(cè)量結(jié)果差值實(shí)現(xiàn)對(duì)差動(dòng)保護(hù)的修正處理，將各個(gè)測(cè)試結(jié)果的差值作為擴(kuò)展修正標(biāo)準(zhǔn)。以此為基礎(chǔ)，多個(gè)量測(cè)裝置構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)修正值可表示為Δ=(xi-xi-1)/n，其中，Δ 表示差動(dòng)保護(hù)修正值，n 表示SDH 業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，xi表示量測(cè)裝置的實(shí)際結(jié)果，xi-1表示順次下與xi 鄰近量測(cè)裝置的結(jié)果。

在實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境中，為降低外界干擾因素對(duì)量測(cè)結(jié)果的影響，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的過(guò)濾處理。量測(cè)裝置的測(cè)量結(jié)果中，部分偏差會(huì)在容忍量的處理作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣異常數(shù)據(jù)的隱藏，這也是造成后備差動(dòng)保護(hù)修正結(jié)果與SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸只能夠?qū)嶋H的修正需求存在一定差異。為此，本文在上式中融入了容忍量參數(shù)，此時(shí)的差動(dòng)保護(hù)修正值可表示為Δ=((xi-xi-1)/(1-λ))/n，其中λ 表示量測(cè)裝置的容忍量參數(shù)。

以此為基礎(chǔ)，將計(jì)算結(jié)果作為差動(dòng)保護(hù)修正值。考慮到由SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備構(gòu)成的傳輸環(huán)境中，任意SDH 節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的傳輸任務(wù)并非以單一形式存在的，這種多業(yè)務(wù)相互交叉的傳輸方式要求對(duì)差動(dòng)保護(hù)的修正要充分結(jié)合節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)傳輸任務(wù)的構(gòu)成。假設(shè)某SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備執(zhí)行的傳輸任務(wù)為C={c1,c2,…,cj}，那么對(duì)應(yīng)各任務(wù)占用SDH 節(jié)點(diǎn)傳輸功率的情況可表示為wj=bdecm/cj。其中，wj表示cj節(jié)點(diǎn)傳輸功率，b 表示傳輸任務(wù)的目標(biāo)路徑長(zhǎng)度，d 表示傳輸帶寬，e 表示傳輸任務(wù)的規(guī)?？偭俊Ｍㄟ^(guò)這樣的方式即可得到SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備上各任務(wù)對(duì)節(jié)點(diǎn)的占用情況。按照該結(jié)果，將上述的差動(dòng)保護(hù)修正值分配到對(duì)應(yīng)的任務(wù)傳輸鏈路上，確保對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)差動(dòng)的修正與實(shí)際偏差結(jié)果保持高度一致。

1.2 SDH多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障監(jiān)控

在上述基礎(chǔ)上，完成對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸?shù)牟顒?dòng)修正處理后，即可根據(jù)其實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障的監(jiān)控管理。本文利用IE 作為監(jiān)控管理的智能終端裝置，將整個(gè)傳輸系統(tǒng)中最基本的差動(dòng)保護(hù)SDH 節(jié)點(diǎn)分割成包含不同支路的次級(jí)差動(dòng)保護(hù)SDH2，并將SDH 節(jié)點(diǎn)傳輸主線作為母線差動(dòng)保護(hù)，通過(guò)這樣的方式構(gòu)建出以單個(gè)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備為核心傳輸子系統(tǒng)。按照這樣的方式，傳輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為由SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備子系統(tǒng)構(gòu)成的廣義節(jié)點(diǎn)傳輸環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，本文按照?qǐng)D1所示的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障的集中監(jiān)控管理。

圖1 SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備故障的集中監(jiān)控管理模式圖

從圖1中可看出，本文是以集中管理的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的監(jiān)控管理的。按照?qǐng)D1所示的方式，將SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備作為o，也就是對(duì)應(yīng)集中管理的中心，集中管理的半徑為距離中心最近節(jié)點(diǎn)與最遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)距離的均值，以此確保集中管理的范圍可實(shí)現(xiàn)對(duì)廣義節(jié)點(diǎn)最大限度覆蓋。其計(jì)算方式可表示為r=(Dmax+Dmin)/2，其中：r 表示集中監(jiān)控管理范圍的半徑，Dmax表示距離中心最遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)到中心的距離，Dmin表示距離中心最近節(jié)點(diǎn)到中心的距離。

對(duì)應(yīng)地，集中管理的范圍可表示為S=πr2/2，其中S 表示集中管理的覆蓋范圍。由此不難看出，各個(gè)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)覆蓋面積是不同的，其與傳輸支路的次級(jí)差動(dòng)保護(hù)節(jié)點(diǎn)直接相關(guān)，這樣的管理方式也為監(jiān)控結(jié)果的全面性提供了保障。但需注意的是，在基爾霍夫定律的作用下各個(gè)節(jié)點(diǎn)間會(huì)存在一定的影響，本文設(shè)置在任何一個(gè)廣義節(jié)點(diǎn)電流之和沒(méi)有超過(guò)整定值時(shí)，則認(rèn)定該廣義節(jié)點(diǎn)不存在傳輸跨網(wǎng)故障；反之，若某一廣義節(jié)點(diǎn)電流之和超過(guò)整定值，判定該廣義節(jié)點(diǎn)存在傳輸跨網(wǎng)故障。

上文已實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣義節(jié)點(diǎn)內(nèi)部量測(cè)裝置差動(dòng)保護(hù)的修正，因此傳輸跨網(wǎng)故障存在于廣義節(jié)點(diǎn)上將會(huì)間接表現(xiàn)為包含該異常SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的上級(jí)廣義節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)驗(yàn)證錯(cuò)誤。在此基礎(chǔ)上，本文在利用SDH 多業(yè)務(wù)廣義節(jié)點(diǎn)及其擴(kuò)展SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸跨網(wǎng)故障監(jiān)控時(shí)，按照以下原則進(jìn)行：首先，確保SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的傳輸差動(dòng)保護(hù)得到可靠狀態(tài)，修正后誤差范圍不超過(guò)0.01%；其次，在正常情況下，所有SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的傳輸功率之和不等于零，且不大于節(jié)點(diǎn)的最大傳輸功率；再有就是對(duì)于任一SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，判定出現(xiàn)傳輸跨網(wǎng)故障的標(biāo)準(zhǔn)以綜合指標(biāo)為基礎(chǔ)。通過(guò)這樣的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸跨網(wǎng)故障的監(jiān)控管理。

2 試驗(yàn)測(cè)試與分析

為測(cè)試本文設(shè)計(jì)監(jiān)控管理方法在SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸中的實(shí)際應(yīng)用效果，并采用文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]以及文獻(xiàn)[3]提出的方法作為本次測(cè)試的對(duì)照組，在對(duì)比條件下客觀分析本文設(shè)計(jì)方法的價(jià)值。

2.1 測(cè)試環(huán)境與參數(shù)設(shè)置

本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是利用C++語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，使用Eclipse 工具作為主要輔助工具，結(jié)合Oracle10g+ArcGIS 實(shí)現(xiàn)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的定位數(shù)據(jù)管理。對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文將易觀數(shù)據(jù)庫(kù)（http://www.analysys.cn/）作為本文測(cè)試的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，測(cè)試數(shù)據(jù)的覆蓋范圍遍布全網(wǎng)，且SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備在GPS 輔助下實(shí)現(xiàn)了定位精準(zhǔn)同步，通過(guò)這樣的方式確保采集到的SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸線路電壓和電流信號(hào)參數(shù)具有較高的可靠性。為最大限度還原SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備在實(shí)際工作中的運(yùn)行狀態(tài)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)周圍設(shè)置了4個(gè)次級(jí)節(jié)點(diǎn)，其主要作用是負(fù)荷SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的傳輸冗余。

其中跨網(wǎng)故障設(shè)置如下：SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)量/跨網(wǎng)故障節(jié)點(diǎn)數(shù)量分別為20/1、50/3、80/9、100/12、150/20。以此為基礎(chǔ)，分別采用4種測(cè)試方法對(duì)測(cè)試環(huán)境內(nèi)的SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸情況進(jìn)行管理。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在上述基礎(chǔ)上，本文對(duì)三種方法在跨網(wǎng)故障管理效果的評(píng)價(jià)，主要是從故障識(shí)別用時(shí)和故障識(shí)別準(zhǔn)確性兩個(gè)角度進(jìn)行的。

通過(guò)觀察表1和表2可看出，本文設(shè)計(jì)管理方法不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸跨網(wǎng)故障的快速識(shí)別，同時(shí)也具有較高的識(shí)別準(zhǔn)確性。其中，對(duì)于200個(gè)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備構(gòu)成的測(cè)試環(huán)境中，其完成跨網(wǎng)故障識(shí)別的用時(shí)僅為0.65s，文獻(xiàn)[1]～[3]方法耗時(shí)分別達(dá)到了2.97s、1.72s 和1.95s。在識(shí)別準(zhǔn)確度上，本文方法的識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確度始終在98.00%以上，而對(duì)照方法隨著測(cè)試數(shù)據(jù)規(guī)模的增加，準(zhǔn)確率僅為85.43%、83.21%和87.26。由此可證明，本文設(shè)計(jì)方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH 多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)設(shè)備傳輸跨網(wǎng)故障的有效管理。

表1 跨網(wǎng)故障識(shí)別用時(shí)對(duì)比表

表2 跨網(wǎng)故障識(shí)別準(zhǔn)確性對(duì)比表