智能光通道切换装置在电网继电保护中的应用

智能光通道切换装置在电网继电保护中的应用
向新宇;陈海;王剑;付璇;杨帆;王湛
【摘要】OPSD(智能光通道切换装置)由OLP(光线路保护设备)和操作维护终端组成，具有光功率监测、光路自动切换以及网络管理等功能。

在光通信网络中，OLP实时监测工作光纤和备用光纤上的光功率，当监测到工作光纤上的光功率值低于设定的切换门限时，立即发出告警提示并自动切换到备用光纤，从而实现对光传输系统线路的保护。

以OPSD在杭州地区电力通信中的应用实践为例，探讨了其在电力通信尤其是电网继电保护中的应用前景，为组建一个无阻断、高可靠性、安全灵活、抗灾害能力强的光通信网提供技术支撑。

%OPSD(optical path switching device), comprising OLP(optical line protection) equipment and the operation and maintenance terminals, owns the functions of light power monitoring, automatic optical path switching and networks management. In optical communication network, OLP monitors optical power of work-ing optical fiber and spare optical fiber in real time. When the monitored optical power of the working optical fiber is lower than the preset switching threshold, there are alarm and automatic switching to the spare optical fiber so as to protect lines of optical transmission system. The paper takes the application of OPSD in Hangzhou electric power communication as an example and discusses its application prospect in electric power commu-nication, in particular power system relay protection, providing technical support for construction of non-blocking, highly reliable, flexible and safe and strongly disaster-resistant optical communication networks.
【期刊名称】《浙江电力》
【年(卷),期】2015(000)010
【总页数】3页(P48-50)
【关键词】OPSD;OLP;光通信网;光开关;复用保护
【作者】向新宇;陈海;王剑;付璇;杨帆;王湛
【作者单位】国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009;国网浙江省电力
公司杭州供电公司，杭州 310009;国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州310009;国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009;国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009;国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.853
电力系统通信在电网安全中扮演着非常重要的角色，以电力系统继电保护为例，它由通信提供通道，可分专用保护和复用保护两类。

专用保护一般采用四芯光纤，两芯在用、两芯备用，当光缆故障导致继电保护专用光纤中断时，需立即投入备用光纤，并派工作人员到现场进行光配调整。

复用保护经通信传输设备连接至继电保护装置，在通道发生故障时也需网管在第一时间进行电路调整。

因此，提供一种快速、高效、可靠的光纤通道切换方法具有重要的现实意义。

在有关文献报道中，文献[1]介绍了光线路保护系统在广西移动传输网的简单应用，文献[2]介绍了机械式光开关的特性及其常见分类，文献[3-8]阐明了光纤在电力行业应用的广泛性，但有关智能光纤通道切换技术在电力通信中的应用却鲜有报道。

事实上，智能光通道切换装置对专用保护的作用十分明显，其实用性和高效性显而
易见。

本文以杭州电网复用保护为例，对智能光通道切换装置在电力通信中的应用进行了探索。

1.1 OPSD系统组成
OPSD（智能光通道切换设备）由OLP（光线路保护设备）和操作维护终端组成，具有光功率监测、光路自动切换以及网络管理等功能。

在光通信网络中，OLP实
时监测工作光纤和备用光纤上的光功率，当监测到工作光纤上的光功率值低于设定的切换门限时，立即发出告警提示并自动切换到备用光纤，从而实现对光传输系统线路的保护。

利用OLP可以简单、经济地构成各种通路、干线的保护方案，也可
以对各种需要光路切换的网络进行保护，从而组建一个无阻断、高可靠性、安全灵活、抗灾害能力强的光通信网。

其连接结构示意图如图1所示。

1.2 OLP工作原理
OLP工作原理如图2所示。

对于光纤上的光功率，通过光监控模块，由光分路器
分离出来的部分光功率，由PIN光探测器检测转换为光电流，再由后续斩波稳零
程控放大器将电流信号转换成电压信号并放大，经程控滤波器滤除斩波附加分量及干扰信号后，送至A/D转换器，转换成对应于输入光功率电平的数字信号，交由CPU（微处理器）进行数据处理。

CPU可根据注入光功率的大小自动设置量程状
态和滤波器状态，同时可接受输入指令，当检测信号低于设定值时，完成切换工作。

结合图2所示系统，对于站点A光接收端：由对端送来的主、备光信号接至本设
备的R1和R2光口，若R1光信号正常，该路光信号由RX输送至本地光端机进
行信号处理；若R1光信号异常，设备内部进行光路切换，将R2光路的光信号由RX输送至本地光端机进行信号处理，从而实现光线路保护功能。

同理，对于站点A光发送端：本地光端机输出的光信号接至本设备的TX端口，若接收的R1光信号正常，TX的光信号经T1输出至对端，同时，为了保证对端设备能够正常进行光路切换，本设备内部送出1个1 310 nm或1 550 nm的激光信
号并经T2发出；若接收的R1光信号异常，通过光路切换，TX的光信号经T2输出至对端，同时本设备内部送出的激光信号经T1发出。

OLP设备大小为1U，采用可插拔式板卡结构，安装方便，还可根据使用要求进行调节。

端口光纤为LC型，实物如图3所示。

现场测试时，在国网杭州供电公司（简称杭州局）调度中心和距离较近的望江变电站各装设1台OLP设备，并经杭州地区传输网将网管传送至供电公司。

试验模拟开断场景10次，采用不同的指令进行远程、近程控制操作，试验项目与结果如表1所示。

3.1 OLP安装情况
考虑到杭州地区范围广阔，在偏远的区县如富阳、桐庐等地常有光缆中断情况发生，使用OPSD可以大大提高工作效率，提升电力通信的可靠性。

在杭州富阳县调（简称富调）至220 kV中埠变电站（简称中埠变）之间分别接入OLP设备，以便对杭州电力通信传输网富调至中埠10 G光路进行保护（该光路承载众多重要业务，包括阳金线、阳桥线的保护，以及杭州地区环网的重要业务），连接拓扑如图4所示。

图中富调和220 kV中埠变采用思科SDH15454设备，分
别从S12-1和S6-1处接入OLP设备。

由于中埠变、长春变电站（简称长春变）
距离较近，在各自收光功率上分别加5 dB无源衰耗器，传输设备运行良好。

3.2 OPSD运行情况
安装完成以后，两侧OLP设备都设为AUTO（自动）模式，当光路发生故障时会自动进行切换并返回。

假设富调中心至中埠变直通光路发生故障或者中断，则设备会自动切换到经长春变的迂回路由，即：光路正常时路由为富调—中埠变，光路
异常时路由切换为富调—长春变—中埠变，并经杭州地区光通信传输网，将网管
接至杭州局端站。

网管软件界面如图5所示。

经现场切换测试，可以得出：切换时间为毫秒级，在传输网管未见LOS（信号丢失）告警，说明OPSD在电力通信中可实现无缝切换。

当主用通道发生故障或有
检修需要时，可自动切换至迂回通道，同时也可从迂回通道返回至主用通道，并可自由设置时间，操作方便。

3.3 应用情况探索
以在电网专用保护通道安装OPSD为例，在相应光路发生故障时，可在数十毫秒内完成通道切换，而采用传统方式至少需要3～4 h。

就电网继电保护复用通道而言，在发生故障时也无需网管立即进行操作，大大减少了诸如继电保护通道故障等重要业务的中断时间；同时，在计划检修时，无需工作人员到现场进行光纤跳接即可直接自动完成通道切换，极大节省了相应的人力、财力和物力。

（1）可将OPSD装置应用到更加广泛的层面，实现对通信传输网的骨干环网的保护，甚至是特高压线路继电保护通道的保护。

（2）OPSD可以使用在电力通信中，实现对重要业务的无缝保护，避免直接利用SDH倒换时因路由过长再次出现故障的风险。

（3）电力通信采用OPSD时，需事先做好光路设计工作，考虑好光路发生故障时可供选择的迂回路由。

【相关文献】
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