SDH光网络下分层区域式保护通信系统的可靠性分析

2017-10-22金虎

中国新通信 2017年18期

金虎

【摘要】在建设电力系统广域保护通信系统时，还要对系统的可靠性进行分析，从而为电力系统的安全运行提供保障。而就目前来看，在分层区域式保护通信系统中，主要采取的是SDH光网络结构。基于这种认识，本文对SDH光网络结构展开了分析，并对SDH光网络下分层区域式保护通信系统的可靠性分析问题进行了探讨。通过分析可以发现，采用SDH自愈环网结构，能够使光纤故障对系统可靠性的影响得到减小。

【关键词】 SDH光网络分层区域式保护通信系统可靠性

引言

在电力系统中，需要利用广域保护系统进行设备运行状态的实时监控和保护。在这一过程中，系统需要利用专用通信网络进行各监测点动态实时信息的获取和传输，以便对系统故障进行综合判断。结合判断结果，系统则可以采取相应控制措施进行故障消除或损害控制，进而使电力系统保持稳定运行。加强对保护通信系统的可靠性分析，则能使系统运行的可靠性得到提高，从而为电力系统的安全运行提供更多保障。

一、SDH光网络的结构分析

在电力通信网络系统中，通信主干网和广域保护的区域网络采用的是SDH光网络。而SDH为在光纤上实现信号传输的网络，拥有统一网络接口标准，并多采用自愈环网结构进行组网。如下图1所示，为以自SDH愈环网为基础结构的广域保护系统。在该系统中，主要利用合并器进行各变电站内信息的传输，在保护子站接收到信息后，则可以采取相应保护措施，并利用SDH设备将信息传送至SDH网络。通过SDH网络，各子站和保护中心都能获得需要的信息[1]。结合获得的广域信息，保护中心则能制定相应的保护控制决策，从而控制子站执行相应保护命令。

二、SDH光网络下分层区域式保护通信系统的可靠性分析

2.1分层区域式保护通信网络系统结构分析

现阶段，广域保护系统有分布式、分层区域式和集中式三种形式。采取分层区域式结构，能够实现全局最优决策，并摆脱系统对保护中心的过度依赖。而该种系统需要借助专用通信网络实现保护功能，网络则由主干网和区域网构成。其中，主干网可以用于进行系统保护中心与区域保护中心的连接，区域网则用于进行变电站与区域保护中心的连接[2]。在广域保护区域网络中，目前可以采用的SDH光网络主要有两种结构，即SDH自愈环网结构和SDH星型网结构。具体选用哪种网络结构，还要根据连接的厂站类型及数量确定。

2.2分层区域式保护通信网络系统的可靠性分析

广域保护系统能否保持可靠运行，主要取决于专用通信网络是否具有较强的可靠性。而使用SDH光网络进行通信网络构建，可以利用光通信原理和状态空间法完成网络可靠性模型的构建，并对网络的可靠性展开分析。

2.2.1自愈环网结构的可靠性分析

采取自愈环网结构实现广域保护，可以采用两种组网方式，即通道保护环和复用段保护环。相比较而言，通道保护环组网方式采用的协议更加简单。而在该种组网方式中，二纤单向通道保护环的传输延时较小，所以得到了广泛应用。该种网络是由两路光纤和两路独立环网构成，网络业务和数据信号能够实现双发选收，并借助光发送设备得到发送[3]。通过倒换开关，光接收设备则能完成其中质量相对要好的一路信号的接收。如果光纤某段发生故障，通过倒换开关切换信号，则能接入备用光纤进行数据传输，所以能够使信号的连续性得到保障。IU为系统通信接口，由保护倒换模块和复用模块构成，如果一个IU出现故障，就会对信号传输产生影响。倒换开关多为并联冗余结构，可认为完全可靠，所以单个接口可用度可以利用下式（1）表示，式中λIU为接口故障率，μIU为修复率。

在对主干网进行可靠性评估时，可以利用如下图2所示的模型。该模型为利用状态空间法和网络法构建的模型，由独立故障和共同故障模型组成，能够反映一个区段光纤状态。图中，μL为一根光纤的修复率，对应的λL则为该光纤故障率。λ1则为光纤及备用光纤的共模故障率。

具体对广域保护通信网的可靠性进行飞行时，可以IEEE14母线系统为例。在电力系统中，通常使用复合地线光缆或自承式光缆进行网络构建，需要将通信线路与输电线路并行铺设[7]。所以一旦有电力线路存在，就有通信线路存在。在进行分层区域式广域保护通信网建设时，可以将系统划分为三个分层区域，即区域1、区域2和区域3，对应的保护中心分别为站2、站4和站5，利用光纤环网连接，从而完成系统通信主干网的建设，而各区域网络采用星型网结构。如下表1所示，为系统基本参数。