同步数字体系光纤通信通道保护环在电力系统中的应用

2023-01-10路成龙

上海电气技术 2022年4期

路成龙

山东广域科技有限责任公司山东东营 257081

同步数字体系自愈保护一般可以通过多种手段实现,主要包括线路保护倒换、二纤单向通道保护环、二纤单向复用段保护环、二纤双向复用段保护环、四纤双向复用段保护环。笔者介绍同步数字体系光纤通信通道保护环在电力系统中的应用,采用二纤双向复用段保护环方式进行自愈保护。

1 二纤双向复用段保护环

环网由两根光纤组成,两根光纤分别记为S1/P2、S2/P1。每根光纤传输容量的一半作为工作通道S,另一半作为保护通道P,并且为另一根光纤的工作通道提供反方向保护。具体而言,光纤S1/P2的一半容量S1传输业务,另一半容量P2为光纤S2/P1的工作通道S2提供反方向保护,光纤S2/P1类似。

正常工作时二纤双向复用段保护如图1所示。从节点A到节点C的业务信号AC,在节点A馈入光纤S1/P2的工作通道S1,并沿顺时针方向经节点B传送到节点C。从节点C到节点A的业务信号CA,在节点C馈入光纤S2/P1的工作通道S2,并在同一区段沿逆时针方向经节点B传送到节点A。

图1 正常工作时二纤双向复用段保护

故障时二纤双向复用段保护如图2所示。节点B、节点C间的光缆被切断,节点B和节点C分别执行时隙交叉功能,在节点B将业务信号AC从光纤S1/P2的工作通道S1交叉到光纤S2/P1的保护通道P1,并使其沿逆时针方向经节点A、节点D到达节点C。在节点C也利用时隙交叉功能将业务信号CA从光纤S2/P1的工作通道S2交叉到光纤S1/P2的保护通道P2,并使其沿顺时针方向经节点D到达节点A。

图2 故障时二纤双向复用段保护

2 环链间业务

环带链网络拓扑如图3所示。节点A、节点B、节点C、节点D组成环,若节点A与节点E存在业务信号,则在下列三种情况发生时,可以对业务信号进行保护:节点A、节点B、节点D间断纤,节点A、节点C、节点D间断纤,节点B、节点C失效。

图3 环带链网络拓扑

环带链正常工作如图4所示。采用子网连接保护1+1单端保护方式,业务信号AE在节点A双发,一路通过工作通道S,沿逆时针方向经节点B传送到节点D,另一路通过保护通道P,沿顺时针方向经节点C传送到节点D,在节点D处通过通道选择器选择一路最佳的信号传送至节点E。同理,业务信号EA经节点E传送至节点D后双发,分别经工作通道S和保护通道P传送至节点A,再选择一路最佳的信号接收。

图4 环带链正常工作

环带链发生故障如图5所示。节点C、节点D之间断纤,节点A检测到工作通道S信号故障,在节点A倒换到保护通道P,选择保护通道P的业务,保证链上到环上的业务不会丢失。

图5 环带链发生故障

胜东供电管理区如图6所示。

图6 胜东供电管理区

以永二变至辛安集控站通信业务为例,做相应说明。永二变部分通信业务传送至辛安集控站,工作路由为永二变、永一变、永三变、九分场变、辛安集控站,保护路由为永二变、永一变、辛安集控站。当永一变—永三变—九分场变—辛安集控站任意站段发生通信中断时,通信会自动切换至保护路由,永二变通信不会受到影响。

3 双环间业务

由于传输设备组网的灵活性,在实际应用中,一个同步数字体系网络可能由相交环、相切环、环带链等各种组网方式组合,形成一个复杂网络。

3.1 相切环

所谓相切环,指两个或者两个以上的单环相交,每两个环的交点只有一个。典型相切环网络拓扑如图7所示。节点A、节点B、节点C组成环一,节点C、节点D、节点E组成环二,节点A与节点D有业务信号,则在下列多种情况发生时,可以对业务信号进行保护:节点A、节点B、节点C间断纤,节点A、节点C间断纤,节点C、节点E、节点D间断纤,节点C、节点D间断纤。

图7 典型相切环网络拓扑

相切环正常工作如图8所示。采用子网连接保护1+1单端保护方式,业务信号AF在节点A双发,一路通过工作通道S沿逆时针方向传送至节点D,另一路通过保护通道P传送至节点D,在节点D通过通道选择器选择一路最佳的信号发送,经过节点G传送至节点F。业务信号FA在节点F由工作通道S1经节点G传送至节点D,在节点D双发,分别通过工作通道S和保护通道P传送至节点A,再选择一路最佳的信号接收。

相切环发生故障的情况有多种,单处断纤的情况可参照前述每种保护方式的原理应对,此处仅对异侧光纤同时发生断纤时的保护进行说明,如图9所示。业务信号AF在节点A双发,节点D对两个方向传送来的业务信号进行比较,由于工作通道故障,节点D的通道选择器将倒换到保护通道P,接收从保护通道P传送来的业务信号,然后再经节点G传送至节点F。业务信号FA则不受影响。如果复用段保护环节点F、节点G、节点D之间某段光纤同时断,则再在复用段保护环中启动复用段保护。

图8 相切环正常工作

图9 相切环发生故障

以胜东供电管理区广一变至九分场变通信业务为例,做相应说明。广一变部分通信业务传送至九分场变,工作路由为广一变、莱一变、莱东变、辛安集控站、永一变、永三变、九分场变,保护路由为广一变、王岗变、田庄变、胜利电厂、锦华变、辛六变、东区公司、辛安集控站、九分场变。当永一变—永三变—九分场变任意站段发生通信中断时,通信会自动切换至保护路由,广一变通信不会受到影响。

3.2 相交环

相交环网络拓扑如图10所示。节点A、节点B、节点C、节点D组成环一,节点C、节点D、节点E、节点F组成环二,节点A与节点F有业务信号,则在下列多种情况发生时,可以对业务信号进行保护:节点A、节点B、节点C间断纤,节点A、节点D、节点C间断纤,节点D、节点E、节点F间断纤,节点D、节点C、节点F间断纤,节点C或节点D掉电。

图10 相交环网络拓扑

链路状态为同侧自愈保护,正常工作如图11所示,利用工作通道S1与S2传送业务信号。业务信号AE在节点A馈入光纤S1/P2的工作通道S1,沿逆时针方向经节点C、主节点、节点D传送至节点E。同理,业务信号EA在节点E馈入光纤S2/P1的工作通道S2,沿顺时针方向经节点D、主节点、节点C传送至节点A。保护通道P1与P2可传送额外业务信号,同时在保护节点采用业务信号穿通方式至主节点,作为备选业务信号。

图11 同侧自愈保护正常工作

主节点故障如图12所示。主节点失效时,业务信号在相邻主节点的站点实现交叉环回,节点C将业务信号AE从工作通道S1交叉到保护通道P1,业务信号AE由节点A经节点C、节点A、节点B、保护节点、节点F、节点E、节点D传送至节点E,节点D将业务信号EA从工作通道S2交叉到保护通道P2,业务信号EA由节点E经节点D、节点E、节点F、保护节点、节点B、节点A、节点C传送至节点A。保护节点故障时,维持原有的传送路径,原有业务信号不受任何影响。

链路状态为异侧自愈保护,正常工作如图13所示,利用工作通道S1与S2传送业务信号。业务信号AE在节点A馈入光纤S1/P2的工作通道S1,沿逆时针方向经节点C、主节点、节点F传送至节点E。同理,业务信号EA在节点E馈入光纤S2/P1的工作通道S2,沿顺时针方向经节点F、主节点、节点C传送至节点A。保护通道P1与P2可传送额外业务信号,同时在保护节点采用业务信号穿通方式至主节点,作为备选业务信号。