基于OLP的2M光接口承载继电保护通道方案研究

朱尤祥，孙 超，韩光明，周 洁，马 良

（国网山东省电力公司信息通信公司，山东 济南 250001）

0 引言

随着经济发展对电力需求的增加，电网规模越来越大、结构越来越复杂。由于自然条件、设备及人为因素的影响，电网运行会出现不正常运行状态和各种故障，若不及时正确处理，可能引发事故。继电保护是电网安全运行的第一道保护屏障［1］，因此需提高继电保护运行的可靠性。

继电保护装置之间通常采用光接口的通信方式，而现网中受制于光缆线路较长等原因，继电保护通道通常采用 SDH （Synchronous Digital Hierarchy，简称SDH）设备2M电接口方式承载，因此继电保护装置和SDH设备之间需通过复用接口装置进行光电转换，这就增加了安全风险点。2M光接口能解决继电保护装置和SDH设备之间不能直接通信的问题，为继电保护装置提供专用的2M光接口通信方式，既避免了转换风险点又简化了通道。

目前通信厂家的2M光接口板卡普遍采用出线板和处理板在同一板卡的方式。如果单板卡故障，将引起该板卡承载的继电保护通道全部中断。本文提出了一种基于OLP技术的2M光接口承载继电保护通道方案，避免了单板卡故障时继电保护业务全停的情况。

1 电接口与光接口承载继电保护通道特点

继电保护装置之间需要进行2M光接口的通信，而传统的通信传输设备无法直接提供，必须在收发两端外接光电转换器，在完成光电／电光转换的同时还要实现线路编码方式的转换。采用新型的2M光接口方案能在继电保护装置和通信传输设备之间直接用2M光接口进行通信，减少了中间转换环节，可提供更高效的服务。电接口与光接口承载继电保护通道示意图如图1所示。

图1 电接口与光接口承载继电保护通道示意图

采用传统2M电接口的承载方式，每台继电保护装置需配置1套2M复用接口设备，用来进行光电转换，因此增加了故障风险点，同时 2M复用接口设备会占用较大的通信机房空间，影响通信设备和系统的扩容。而2M光接口的应用具有以下优点：

1）节省光电转换器，减少故障风险点，便于设备维护和故障定位。

2）中间传输节点由网管统一监控。

3）简化网络架构，提升网络运维效率。

4）避免了复用接口设备大量占用机房空间。

5）当电源需要进行消缺或者扩容时，避免了复用接口设备需要48 V直流电源单路供电造成的本套保护装置非计划退出的情况。

传统2M电接口在传输设备侧具有TPS（Tributary Protect Switch，简称TPS）保护功能，可以在单板故障的情况下切换至备用单板，保证业务的不间断运行。新型2M光接口因其本身具有线路板的属性，直接接入继电保护设备，所以不具备板卡保护的功能。一旦2M光接口板发生故障，将导致该板卡承载的所有继电保护业务中断，造成严重的电网事件。

综上，现有技术中2M光接口承载继电保护业务的模式，存在单板故障导致业务中断的风险，尚缺乏有效的解决方案。

2 基于OLP的2M光接口

2.1 SDH设备典型配置

SDH设备由上下两层组成，上层为出线区，主要包括2M出线板、以太网出线区、电源接入板、公务版、主控板、风扇单元等；下层为信号处理区，主要包括交叉矩阵板、不同速率的线路板、2M处理板、以太网业务处理板等［2］。

2M光接口板既具有业务处理功能，又具有接线板属性。实际应用时，该板卡作为处理板接入SDH设备下层，每块板卡有8个端口，可以提供8路输出，输出信号为标准的2M光信号，为NRZ码，可以为继电保护装置提供透明的通信传输［3］。

2.2 OLP双路切换技术

OLP是一种光缆自动切换的保护系统，单个面板具备 6 个光口，TX、T1、T2 和 RX、R1、R2。 其中，TX、RX是连接光终端设备的接口，T1／R1连接主用光缆，T2／R2连接备用光缆。OLP双路切换示意图如图2所示。

图2 OLP双路切换示意图

正常运行时，业务信号运行于主用光缆。当OLP设备监测到主用光缆衰耗增大或低于预先设定的切换阈值时，会触发保护切换机制，在50 ms内自动切换至备用光缆运行，从而实现整个光传输系统的自动保护［4］。

2.3 基于OLP的2M光接口承载继电保护通道方案

为了充分发挥2M光接口自身优势，又避免其单板卡配置对运行可靠性带来的隐患，提出一种基于OLP的继电保护2M光接口承载继电保护通道方案。本方案针对2M光接口板自身没有保护功能的现状，利用OLP具有的双路切换功能，为继电保护业务提供了冗余路径，有效解决了2M光接口板无保护的难题［5-7］。

根据OLP的双路切换功能，在继电保护通道中开通两条独立路径的2M光接口业务，业务采用不同路由，不同板卡，完全独立。在保护通道两侧站点分别配置一套OLP设备，将两条独立的2M光接口信号作为输入，OLP可以选择其中任意一条运行正常的信号作为输出。当两路输入信号的任意一路发生故障时，OLP设备检测不到2M光接口板或保护设备发来的光信号，将切断该路故障信号，选择另一路正常信号作为输出，保证光接口承载的继电保护业务不因故障而中断。

基于OLP的2M光接口承载继电保护通道方案示意图如图3所示，该系统由两个站点之间的SDH传输系统、站点内部的继电保护设备和提供冗余保护的OLP设备构成。SDH系统为不同站点提供通信通道，可根据组网情况提供不同路由的2M光接口业务。2M光接口板一旦故障，OLP设备作为光切换装置，可以选择两路输入信号之一作为输出信号。

图3 基于OLP的2M光接口承载继电保护通道方案示意图

站点A的SDH板卡和OLP设备的连接如图4所示，来自两台SDH设备的2M光接口板的1口输出分别作为OLP设备的两路输入，接入R1／T1和R2／T2。OLP设备的输出RX／TX作为继电保护接口装置的输入。站点B设备之间的连接关系与站点A相同。网管开通站点A至站点B的2条2M通道分别在站点A和B的两套SDH设备落地。

图4 站点A的SDH板卡和OLP设备的连接

继电保护设备和OLP设备位于站内保护室，SDH设备位于通信机房。通信机房与保护室之间通过联络光缆通信，为保障联络的可靠性，可在保护室和通信机房之间敷设不同路由的光缆，以加强继电保护业务在站内的可靠性。

2.4 应用效果

2020年，结合省网通信设备国产化改造进行线路继电保护通道割接，采用基于OLP的2M光接口承载继电保护通道的方式，未发生板卡故障导致的线路单保护运行。可见，该方案可有效避免传输设备不具备板卡保护功能造成的通道意外中断。同时OLP设备位于保护室内，通信机房至保护室的光缆采用双路由，进一步降低了站内光缆故障对线路保护通道的影响，有效提高了继电保护通道运行的可靠性。

3 结语

2M光接口承载继电保护通道弥补了传统的基于2M电接口复用通道中间环节多、需要电源接入和占用机房空间大的缺陷，但2M光接口也存在一定的不足，即通信接口和业务处理一体的板卡不具备板卡保护的功能。基于OLP的2M光接口承载继电保护通道方案弥补了传统的2M光接口不具备板卡保护的缺陷，实现了变电站通信机房至保护室光路的双光缆双路由的冗余保护，提高了继电保护通道运行的可靠性。