2M、155M光接口穩(wěn)控系統(tǒng)雙通道直連技術(shù)應(yīng)用

林禮華

（中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司天生橋局，貴州 興義 562400）

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來越高。穩(wěn)控系統(tǒng)是保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備，站間穩(wěn)控裝置通過光纖數(shù)據(jù)通道連接并交換信息，識別系統(tǒng)的運(yùn)行方式，判別系統(tǒng)的故障形態(tài)，按照預(yù)先指定的控制策略執(zhí)行切機(jī)、切負(fù)荷或聯(lián)解等控制措施，是防止發(fā)生電網(wǎng)穩(wěn)定破壞和大面積停電事故的重要防線。

穩(wěn)控系統(tǒng)站間通信通道作為穩(wěn)控系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性是保證穩(wěn)控系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件。目前，電力系統(tǒng)中各廠站A、B套穩(wěn)控系統(tǒng)站間通信通道普遍采用2M電接口方式，且每套穩(wěn)控系統(tǒng)通道均為單通道運(yùn)行，可靠性較低，通道故障后將直接導(dǎo)致單套穩(wěn)控系統(tǒng)退出運(yùn)行。

為了提高區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)控業(yè)務(wù)的可靠性，天生橋局試點應(yīng)用穩(wěn)控系統(tǒng)通道雙重化配置以及2M、155M光接口技術(shù)，成功解決了目前穩(wěn)控系統(tǒng)通道存在的問題。

1 穩(wěn)控系統(tǒng)通道現(xiàn)狀

穩(wěn)控系統(tǒng)利用光傳輸網(wǎng)絡(luò)中的2M通道進(jìn)行裝置間的有效通信，通道正常運(yùn)行時正確傳輸控制信息，通道異常時不進(jìn)行任何操作，通道恢復(fù)正常狀態(tài)后迅速恢復(fù)裝置所有功能。

如圖1所示，A站和B站均配置了A、B套穩(wěn)控裝置，2套穩(wěn)控裝置的通信通道由2套獨立的光傳輸網(wǎng)設(shè)備提供，分別承載于光傳輸A網(wǎng)和光傳輸B網(wǎng)。每條通道在傳輸網(wǎng)部分均開通了自愈功能，即在光傳輸網(wǎng)中配置了通道的主用路由和備用路由，或者在具備自動交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）技術(shù)功能的光傳輸網(wǎng)絡(luò)中配置了穩(wěn)控系統(tǒng)通道ASON 永久1+1，始終保證有1條主用路由和1條備用路由，當(dāng)主用路由故障時自動切換至備用路由，同時觸發(fā)動態(tài)路由方法建立1條新的保護(hù)路由，直至路由無法重構(gòu)，確保穩(wěn)控系統(tǒng)通道在光傳輸網(wǎng)絡(luò)部分滿足“-1”的要求，在一定程度上提高了穩(wěn)控系統(tǒng)通道的可靠性。

圖1 典型穩(wěn)控系統(tǒng)通道示意圖

另外，為保障冬季冰區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，許多廠站充分利用電信等運(yùn)營商公網(wǎng)資源，在廠站間租用1條公網(wǎng)2M應(yīng)急通道作為冷備用通道，須定期對該通道進(jìn)行測試，確保應(yīng)急通道保持可用狀態(tài)，能按需及時投入。當(dāng)其中一套穩(wěn)控系統(tǒng)在用通道中斷后，可以現(xiàn)場通過手動方式將穩(wěn)控業(yè)務(wù)切換至公網(wǎng)2M應(yīng)急通道上運(yùn)行，有效避免了該穩(wěn)控裝置業(yè)務(wù)長時間中斷的風(fēng)險。

由圖1可知，傳統(tǒng)的站間A、B套穩(wěn)控系統(tǒng)通道及公網(wǎng)應(yīng)急通道均為2M電接口復(fù)用方式，即2 048 kbit/s帶寬，ITU-T G.703 E1電接口。

2 穩(wěn)控系統(tǒng)通道存在的問題

2.1 單通道運(yùn)行（可靠性低）

站間A、B套穩(wěn)控系統(tǒng)通道均為單通道運(yùn)行，雖然每條通道均已配置自愈功能，但是該方式僅能保證通道在光傳輸網(wǎng)絡(luò)部分運(yùn)行的可靠性。從穩(wěn)控裝置至光傳輸設(shè)備的2M端子板間，任何設(shè)備、線纜或者端子故障都將直接導(dǎo)致穩(wěn)控裝置通信失敗，不能實現(xiàn)穩(wěn)控系統(tǒng)通道全路徑“-1”的保護(hù)功能。

另外，雖然站間A、B套穩(wěn)控系統(tǒng)增加了公網(wǎng)應(yīng)急通道作為冷備用，當(dāng)其中一套穩(wěn)控系統(tǒng)在用通道中斷后，可臨時切換至2M應(yīng)急通道上恢復(fù)運(yùn)行，但是從業(yè)務(wù)中斷至臨時恢復(fù)運(yùn)行的處理過程仍需要花費較長的時間，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)實時控制業(yè)務(wù)通信通道中斷的考核指標(biāo)，而且還可能導(dǎo)致出現(xiàn)穩(wěn)控系統(tǒng)拒動的風(fēng)險。當(dāng)穩(wěn)控系統(tǒng)原通道修復(fù)后，又需要手動將穩(wěn)控裝置業(yè)務(wù)從2M應(yīng)急通道恢復(fù)至原通道上運(yùn)行，不僅費時費力，而且在切換過程中還可能會造成單套穩(wěn)控裝置業(yè)務(wù)再次中斷。

2.2 通道節(jié)點設(shè)備較多（故障率高）

如圖2所示，采用2M電接口的穩(wěn)控系統(tǒng)通道，穩(wěn)控裝置發(fā)出的2M光信號經(jīng)穩(wěn)控系統(tǒng)通信接口裝置轉(zhuǎn)換成2M電信號，再復(fù)用進(jìn)電力傳輸專網(wǎng)SDH中，對端SDH設(shè)備解復(fù)用出2M電信號后，同樣要經(jīng)過穩(wěn)控系統(tǒng)通信接口裝置轉(zhuǎn)換成2M光信號送至穩(wěn)控裝置。從穩(wěn)控裝置到SDH設(shè)備間，包括ODF單元、穩(wěn)控系統(tǒng)通信接口裝置以及DDF數(shù)字配線架等設(shè)備，通道信號經(jīng)過的中間節(jié)點較多，傳輸效率低，故障風(fēng)險點多，存在一定安全隱患。另外，通道異常后只能通過分段自環(huán)的方式檢查，故障定位困難。

圖2 穩(wěn)控系統(tǒng)2M 電接口通道連接圖

3 穩(wěn)控系統(tǒng)通道可靠性提升方案

3.1 配置雙重化的穩(wěn)控系統(tǒng)通道

通過前文的分析可知，站間穩(wěn)控系統(tǒng)受通信通道的限制，經(jīng)常因通道異常、檢修而退出運(yùn)行。為降低因單一通道異常中斷而導(dǎo)致穩(wěn)控系統(tǒng)退出運(yùn)行的概率，天生橋局開展穩(wěn)控裝置雙通道接入與通道多路由互備應(yīng)用，實現(xiàn)在1條穩(wěn)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)通道故障的情況下，2套穩(wěn)控系統(tǒng)能夠同時在線運(yùn)行，提高穩(wěn)控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

根據(jù)穩(wěn)控系統(tǒng)雙通道策略數(shù)據(jù)處理機(jī)制，當(dāng)雙通道均正常時，采用通道一的信息或雙套數(shù)據(jù)實時交換；當(dāng)其中一條通道異常時（連續(xù)5 ms不能接收有效數(shù)據(jù)），則采用另一條正常運(yùn)行的通道信息；當(dāng)2個通道均異常時，默認(rèn)采用通道一的信息，此時穩(wěn)控業(yè)務(wù)通信失敗。

通常在條件具備的前提下，提供單套穩(wěn)控系統(tǒng)2個獨立通信通道的設(shè)備應(yīng)采用不同電源、不同光傳輸網(wǎng)設(shè)備、不同板卡插件和不同光纖，保證站間穩(wěn)控裝置通道全路徑始終滿足“-1”的要求。

3.2 采用2M、155M光接口傳輸模型

隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是2M光接口技術(shù)在繼電保護(hù)業(yè)務(wù)中的推廣應(yīng)用，為2M光接口在穩(wěn)控系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。155M光接口與2M光接口傳輸模式的區(qū)別僅在于傳輸帶寬顆粒度的大小，根據(jù)SDH設(shè)備基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，即1個155M包括63個2M。155M光接口一般用于穩(wěn)控系統(tǒng)控制主站，通過配置時隙與多個子站或執(zhí)行站之間2M光接口傳輸控制信息。

如圖3所示，在穩(wěn)控系統(tǒng)采用2M、155M光接口的傳輸模式后，與2M電接口方式相比，其穩(wěn)控系統(tǒng)通信接口屏、DDF數(shù)字配線架以及光傳輸網(wǎng)2M端子板等節(jié)點設(shè)備設(shè)施減少，不僅有效節(jié)省了機(jī)房屏位空間，簡化了穩(wěn)控業(yè)務(wù)信號的編解碼環(huán)節(jié)，減少了設(shè)備連接線纜的數(shù)量，而且還解決了光電轉(zhuǎn)換設(shè)備不能遠(yuǎn)程網(wǎng)管監(jiān)控的問題，不會因中間線纜或光電轉(zhuǎn)換裝置發(fā)生故障而影響穩(wěn)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)。

圖3 穩(wěn)控系統(tǒng)2M、155M光接口通道連接圖

4 2M、155M光接口穩(wěn)控系統(tǒng)雙通道直連技術(shù)應(yīng)用

4.1 應(yīng)用實例

該文介紹了一種2M、155M光接口穩(wěn)控系統(tǒng)雙通道直連技術(shù)應(yīng)用實例，A站穩(wěn)控裝置與B站、C站穩(wěn)控裝置通信，A站A套穩(wěn)控裝置通過二個155M光接口與B站、C站A套穩(wěn)控裝置4個2M光接口直連通信，A站B套穩(wěn)控裝置通過4個2M光接口與B站、C站B套穩(wěn)控裝置4個2M光接口直連通信。

如圖4所示，A站A套穩(wěn)控裝置的第一個155M光接口經(jīng)過光傳輸A網(wǎng)的155M光接口通道，第一個時隙與B站A套穩(wěn)控裝置的第一個2M光接口通信，第二個時隙與C站A套穩(wěn)控裝置的第一個2M光接口通信。同樣，A站A套穩(wěn)控裝置的第二個155M光接口經(jīng)過光傳輸B網(wǎng)的155M光接口通道，第一個時隙與B站A套穩(wěn)控裝置的第二個2M光接口通信，第二個時隙與C站A套穩(wěn)控裝置的第二個2M光接口通信。

圖4 A套穩(wěn)控系統(tǒng)雙通道應(yīng)用連接圖

如圖5所示，A站B套穩(wěn)控裝置的第一個2M光接口經(jīng)過光傳輸A網(wǎng)與B站B套穩(wěn)控裝置的第一個2M光接口通信，第二個2M光接口經(jīng)過光傳輸A網(wǎng)與C站B套穩(wěn)控裝置的第一個2M光接口通信。同樣，A站B套穩(wěn)控裝置的第三個2M光接口經(jīng)過光傳輸B網(wǎng)與B站B套穩(wěn)控裝置的第二個2M光接口通信，第四個2M光接口經(jīng)過光傳輸B網(wǎng)與C站B套穩(wěn)控裝置的第二個2M光接口通信。

圖5 B套穩(wěn)控系統(tǒng)雙通道應(yīng)用連接圖

A站、B站和C站光傳輸A網(wǎng)設(shè)備具備ASON功能，因此在光傳輸A網(wǎng)中每條穩(wěn)控系統(tǒng)通道均配置了“ASON永久1+1”保護(hù)功能，光傳輸B網(wǎng)設(shè)備不具備ASON功能，但是在光傳輸B網(wǎng)中均配置了主用路由和備用路由。因此，穩(wěn)控系統(tǒng)雙通道在光傳輸網(wǎng)絡(luò)中均具備自愈恢復(fù)功能。

4.2 通道測試

穩(wěn)控系統(tǒng)通道開通前須保證通道傳輸時延及誤碼率等性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求，根據(jù)設(shè)備檢驗周期須定期開展穩(wěn)控裝置通道檢查測試，通道故障處理時須逐段環(huán)回測試定位故障點等。因此，通道測試是穩(wěn)控系統(tǒng)檢修維護(hù)中重要的內(nèi)容之一。

2M光接口通道測試與常規(guī)2M電接口通道測試方法類似，都要用到2M誤碼儀，不同的是2M光接口誤碼儀可以直接測試光信號。如圖6所示，如果A站需要測試一個2M光接口通道，就需要對端B站運(yùn)維人員在相應(yīng)2M光接口處使用跳纖進(jìn)行光口硬件環(huán)回或者通過光傳輸設(shè)備網(wǎng)管軟件環(huán)回，然后在A站2M光接口接入2M光接口誤碼測試儀，即可測試2M光接口通道的通斷、傳輸時延及誤碼率等性能指標(biāo)，從而分析判斷2M光接口通道的運(yùn)行質(zhì)量。

圖6 2M光接口通道測試示意圖

對A站采用155M光接口分別與B、C 站2M光接口通信的情況，可在A站155M光接口板的收發(fā)端口使用跳纖進(jìn)行硬件環(huán)回，然后分別在B站和C站2M光接口板上相應(yīng)的通道收發(fā)端口接入2M光接口誤碼儀進(jìn)行測試。

4.3 應(yīng)用效果

穩(wěn)控系統(tǒng)在采用2M、155M光接口雙通道直連技術(shù)后，其穩(wěn)控系統(tǒng)通信接口裝置以及DDF子架等傳輸通道鏈路節(jié)點的數(shù)量減少，不僅節(jié)省了通信機(jī)房屏柜資源，為后期通信網(wǎng)建設(shè)預(yù)留空間，而且還減少了穩(wěn)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)信號的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和故障風(fēng)險點，同時穩(wěn)控系統(tǒng)通道實現(xiàn)了雙重化配置，即單套穩(wěn)控系統(tǒng)的通信通道均為“雙設(shè)備、雙路由、雙電源”，在單一通道異常處理或檢修過程中均不會影響穩(wěn)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

5 結(jié)語

該文分析了傳統(tǒng)復(fù)用2M電接口穩(wěn)控系統(tǒng)單通道存在的一些問題，介紹了一種2M、155M光接口穩(wěn)控系統(tǒng)雙通道直連技術(shù)應(yīng)用實例以及2M、155M光接口通道測試基本方法，該新技術(shù)在實際運(yùn)用中帶來的效果顯著。目前，穩(wěn)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)通信通道單種通信方式接入仍是造成生產(chǎn)實時控制業(yè)務(wù)通信通道中斷的主要原因，因此，根據(jù)南方電網(wǎng)生產(chǎn)實時控制業(yè)務(wù)通信通道“永不中斷”的行動方案，將繼續(xù)推廣穩(wěn)控系統(tǒng)通道雙重化配置以及2M光接口技術(shù)應(yīng)用，全面提高穩(wěn)控裝置通信通道的可靠性，確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。