全光口互联的2M复用保护通道及其应用实践

范勇锋，赖程伟，程锦云，张新勇

（国网荆门供电公司，湖北 荆门 448000）

1 光纤保护通道应用现状

传输继电保护信息的光纤通信通道有专用通道和复用通道两类。2M复用保护通道因具有占用纤芯资源少、传输距离不受限、运行方式调整灵活以及支持远程监控等特点，一般作为线路保护的迂回通道广泛应用于通信行业。但这种通道下，保护装置与同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）设备间存在的2M光/电转换设备会出现工程实施复杂、可维护性差、投资大以及可靠性低问题[1]。

2 光接口复用通道研究策略

2.1 2M光接口互联技术

随着技术进步，2M光接口互联技术提供了一种新的问题解决思路，即将传统的光/电转换环节前置于SDH传输设备内部，实现保护装置与传输设备间的直连互通，以提高保护通道的可靠性。

2.2 光接口编码

光接口对保护侧信号的要求是保护装置信号编码符合相应规范，光信号速率为2.048±50×10-6Mb/s，并且信号中必须包含时钟信息，且不能出现长连“0”或长连“1”。

2.3 应用框架

首先，测试和调试光接口的传输性能，并结合网络拓扑结构，研究SDH网络在不同保护方式下2M复用通道的脆弱性[2]。其次，根据不同电压等级继电保护信号对通信指标的要求，建立SDH网络的故障损失计算模型。最后，根据2M复用通道的风险评估模型计算风险值[3]。光接口2M复用通道应用框架示意如图1所示。

3 测试平台方案

3.1 测试平台搭建

选取实际运行线路及保护装置搭建通道进行测试。搭建2台中兴S385 SDH设备，对设备进行上电、开局、入网，通过跳纤将保护装置分别与2台SDH进行对接，测试2台SDH直连情况下的各项参数和连入电力通信网情况下的各项参数。保护装置采用许继WXH-813A/B1/R1，版本V1.13，CRC码33F5，保护类型为光差保护。SDH设备为中兴zxmp-S385，支持2M光接口板。光接口2M复用通道测试平台如图2所示。

图2 光接口2M复用通道测试平台

3.2 参数测试

对保护装置与通信设备互连光接口的测试包括光接口的参数测试、网管监测功能测试、互通性测试以及稳定性测试等。第一，光接口参数测试。对光接口的数字信号标称传输速率、工作波长、最大RMS宽度、发射功率、最小灵敏度以及最小过载点等参数进行测试。第二，网管监测功能测试。对保护装置告警和通信设备网管功能进行测试。第三，稳定性测试。测试保护装置与通信设备光接口长时间工作下的误帧数和误码数。第四，互通性测试。测试保护装置与通信设备光接口互通性、模拟实际工程应用。

3.2.1 光接口参数测试

2021年11月18日09:00利用中兴S385 SDH配套的网管系统对光接口进行测试，测试结果如表1所示。

表1 光接口板参数测试表

3.2.2 网络性能参数

将设备都接入通信网，对通道的延时进行记录，同时观察保护装置是否存在“通道异常”告警，通道状态中的各个状态计数器如误帧总数、报文异常数、丢帧总数以及丢步次数等。利用传输网管及保护装置读取并记录，测试结果记录结果如表2所示。

表2 保护通道性能参数测试表

通过表2的测试结果，光接口板性能参数满足继电保护装置全光对接要求，网络性能满足保护信号传输要求[4]。

4 实践应用案例

4.1 传统复用通道改造

220 kV枣山至长林线路复用保护通道采用2M迂回方式。因枣山机房主控室与通信独立机房位置相距较远，超过了2M线缆的传输距离，因此该通道的2M光/电转换装置安装在通信机房。在枣山侧机房内，该复用通道经历了多个线缆跳接点：主控室保护机柜内保护装置→柜内尾缆光配单元→通信机房保护用光纤配线柜→继电保护接口柜光配单元→继电保护装置→数字配线柜→光传输机柜。改造后一根尾缆直接从主控室保护装置连接至SDH传输设备[5]。传统复用通道改造示意如图3所示。

图3 传统复用通道改造

4.2 新建变电站适应性调整

新建110 kV龙井变Ⅱ接110 kV枣宝线。但因枣山至龙井变光缆通道未形成导致110 kV枣龙线的专用纤芯保护无法实现，因此通过东宝变迂回。通过“枣山-响岭-东宝-龙井”实现业务路径迂回，以此保障工期，确保线路及时送电。新建变电站线路如图4所示。

图4 新建变电站适应性调整

4.3 保护通道应急保障

牌楼电厂至柳河变光缆全长约180 km，采用传统2M复用保护通道方式，即牌楼电厂至柳河变SDH 2M业务直达。因雷击导致牌楼电厂至柳河变线路的光纤架空地线复合缆（Optical Power Ground Wire，OPGW）光缆中断，导致该保护通道中断。作为临时紧急抢修措施，在牌楼电厂附近雍冲变架设1 km的临时光缆，通过牌楼电厂的保护装置与雍冲变的SDH直连，然后通过SDH地县联网迂回路由打通牌楼电厂与柳河变的线路保护通道。保护通道应急保障改造结构示意如图5所示。

图5 保护通道应急保障

5 结 论

光接口互联技术将保护装置与SDH发送装置直接通过光纤连接，信号通过2M光通路直接进行传输，不仅能够解决光电转换器的运维问题，而且提高了通道的可靠性和业务调整的灵活性，为继电保护业务的全光路支撑奠定了基础。