0 引言

電力通信網是實現電網自動化、信息化、智能化的基礎性支撐手段,承載著重要的電網生產控制類業務及管理信息類業務,涉及電網運行的各個環節^[1-3]。

當前隨著電網建設的增速,500 kV和220 kV網架頻繁改動,造成了省級骨干網絡隨時面臨開環運行的局面,尤其是核心環上重要光纜斷面進行檢修或搶修時,中斷的光路級別高、數量大,影響的業務重要性高、范圍廣^[4]。相較于逐條割接受影響業務耗時長、工作量大,迂回光路可以快速、有效的恢復受影響業務。目前與電網運行生產密切相關的線路繼電保護、安控通道、調度數據網等調度生產業務主要承載于SDH網絡上^[5]。根據應急處置總體原則,遵循“先國網、后省網;先生產,后行政;先主干,后支線;先搶通,后修復”的原則,盡可能組織迂回電路恢復重要生產電路,防止發生由于通信原因而引起的電網事故。

SDH光路迂回目前主要通過利用不同路由的光纜資源實現,但是光纜資源部分缺乏,通常途徑的跳接點多,加大了光路傳輸損耗,不利于SDH光路的迂回。通過OTN網絡可以方便、快速地將SDH網絡中中斷的光路進行迂回導通,從邏輯上恢復SDH的環網業務,可以有效減小檢修和搶修工作對主干SDH光纖網絡的影響,降低光纖傳輸網絡運行的安全隱患^[6]。

 1 網架結構

河南省級骨干傳輸網按省網A平面（SW-A）、省網B平面（SW-B）雙平面架構建設,兩個傳輸平面相互獨立,生產控制類業務承載以SW-A平面為主,管理信息類業務承載以SW-B平面為主^[5]。SW-A平面采用SDH技術體制,包括省網ECI 10 Gbit/s 核心環網、省網華為10 Gbit/s核心環網和周邊若干個2.5 Gbit/s骨干環網,SW-B平面采用OTN技術體制,構建40×10 Gbit/s大容量傳輸系統,覆蓋省公司（含東區辦公樓）、洛陽公司（備調）、其他16 個地市公司（不含鄭州）、環網路徑上的23個500 kV變電站（鄭州、祥符、莊周、香山、白河、湛河、邵陵、周口、花都、嵖岈、浉河、塔鋪、倉頡、洹安、獲嘉、竹賢、濟源、牡丹、陜州、獲嘉、嵩山、官渡、朝歌）,主干環網共分為5個子環網。其中省公司（含東區辦公樓）、洛陽公司（備調）、16個地市公司（不含鄭州）通過兩點或雙鏈路就近接入主干環網,其中安陽、鶴壁、濮陽、焦作、開封、商丘、許昌、漯河、周口、駐馬店、信陽、白河和三門峽13個地市公司至接入點、浉河變至嵖岈變、嵖岈變至邵陵變和周口變至邵陵變區段采用光層1+1保護,省公司西區至省公司東區業務采用電層子網連接保護^[7],網絡結構拓撲如圖1所示。

圖1 省網OTN網絡結構拓撲Fig.1 The network topology of Henan province OTN networks for electric power system

河南省電力通信網的OTN網絡為40×10 Gbit/s大容量傳輸系統,使用OTN網絡迂回SDH光路只需占用少數波道,且主干環使用河南電力500 kV主網架環上的光纜資源,當對其中一段光纜或光纜上承載的光路進行檢修或搶修時,可以有效將承載有生產控制類業務的一、二、三級SDH網絡光路復用進河南電力OTN網絡主干環進行迂回恢復,有效減少業務中斷時間,縮小電力傳輸網絡受影響范圍。

 2 技術方案

鄭州變至香山變光纜是省網光纜網架的重要斷面,因為該段光纜承載多條重要光路,且業務較多,故對應急搶通時長提出了較高的要求。以鄭州至香山段光纜為例,對OTN迂回方式進行分析。

2.1 預留備用波道實現光路迂回

SDH通過OTN系統進行迂回,通常是開通一個專屬波道,為兩站點提供另一條路由的光路實現迂回。該種方式需要前往途經的各個站點進行波道的跳接,僅能在端站點上下業務,為開斷光纜提供專屬迂回通道。在實際工作中,如果迂回路徑途經站點較多,會增加人力和時間的投入,并且波道被占用,再次使用還需重新跳纖,靈活性較低。

為提升波道的利用率,降低工作復雜度,在OTN系統的每2個相鄰節點之間,均開通一個備用波道,使該波道在每個站點都能進行電交叉,在每個站點將SDH設備與OTN系統相連,如圖2所示。在OTN的相應環網中,通過交叉連接,可配置任意2個節點之間的光路^[8-10]。

圖2 SDH與OTN連接Fig.2 The connection between SDH and OTN

河南省500 kV站點內配置有一級、二級、三級通信網的相應設備,在主干傳輸通道上一般為SDH的10 G或2.5 G光路,為充分利用OTN的承載能力,開通3個備用波道,最高可提供30 G的傳輸容量。SDH的10 G光路連接至OTN的CQ2板卡,SDH的2.5 G光路連接至OTN的CH1板卡,在每個站點OTN的電子架內實現大顆粒業務的交叉連接^[11-13]。光板連接如圖3所示。

圖3 SDH與OTN光板連接Fig.3 The connection between SDH optical line board and OTN optical line board

備用波道是該環網的共享波道,處于預留狀態,需要對某段光路進行應急搶通或檢修工作中需要開斷光纜時,再進行實時波道配置,開通相應節點之間的迂回光路。當發生某個SDH光路纖芯中斷故障時,可將SDH光路調整至同路由的OTN系統;當檢修工作中需要開斷光纜時,可將該段光纜承載的所有SDH光路通過OTN系統的其他路由進行迂回^[14-15]。香山至鄭州段光纜承載的光路及迂回措施見表1所列。

表1 香山至鄭州段光纜承載的光路及迂回措施Tab.1 The roundabout measures for the optical channels on the optical cable between Xiangshan substation and Zhengzhou substation

2.2 光切換裝置實現光路自動倒換

通過預留備用波道可實時配置環網中任意兩節點間的光路,但SDH光路與OTN的站內對接還需人員前往現場進行跳纖,工作量較大、耗時較長,嚴重影響了光路搶通時間。通過一種光切換裝置,可實現SDH光路與OTN系統迂回光路的自動倒換,SDH自動迂回連接如圖4所示。

圖4 SDH自動迂回連接Fig.4 The connection diagram for SDH optical channel automatic roundabout

當主用光路中斷時,根據迂回方案,在OTN網管側將備用波道進行配置,待迂回路由的通道建立后,遠程將光路切換到OTN迂回通道。整個過程僅需根據預制方案在網管側配置通道,再將光路遠程切換后即可實現搶通。通過自動倒換不需人員前往現場,大幅縮短了光路中斷時間。

待中斷光路恢復后,可通過光切換裝置將SDH光路倒換回原路徑。因為光切換裝置的倒換時間小于50 ms,故迂回方式恢復時可避免業務的再次中斷,減少了工作流程,降低了工作復雜度。

 3 經濟效益及可靠性分析

采用OTN系統進行SDH光路的迂回,相比于傳統的光纖迂回、光路對接迂回方式極大縮短了中斷搶通時間。以鄭香段光纜為例,其承載的國網ECI 2.5 G光路由于OPGW光纜纖芯問題造成中斷時,因不具備立即修復的條件,且無備用纖芯可用,只能通過省網ECI SDH光傳輸系統進行緊急迂回。綜合制定方案的時間、光板及工具的準備時間、搶修人員前往站點的時間、現場作業與網管配置時間,共耗時近5 h才將光路搶通。

采用OTN系統進行迂回,在確認故障后,根據既定迂回方案,在網管側將OTN備用波道配置為迂回通道,并遠程將主用光路切換至迂回光路,搶通過程僅需不到半個小時,遠小于傳統迂回方式的耗時。

傳統迂回方式中需要協調人員、車輛,受客觀因素影響較大,且備纖狀態、光板性能等需要到現場進行二次確認,方案中的風險點較多,可能會對故障搶通時間造成影響。而采用OTN的迂回方式,由于光切換裝置與OTN系統的性能均有相應網管進行實時監控,可有效保證迂回通道的性能,提高故障搶修的可靠性。

目前河南省網僅省調與鄭州變配置有光切換裝置,對出口光纜進行保護,若按本方案進行網絡優化,將配置OTN設備的其余22個站點全部增加光切換裝置,造價估算需要200萬的資金,后期僅需加強各套設備的維護。利用OTN迂回方式,可大幅降低應急搶通與檢修工作的資金投入,關鍵能提升工作的可靠性,防止意外情況造成電網事故引發重大損失。

通過綜合對比,得出采用OTN系統的迂回方式相較于傳統方式有更高的可靠性與顯著的經濟效益。

 4 結語

本文基于電力骨干通信網的應急搶通與光纜開斷檢修工作,結合實際情況,詳細論述了SDH光路通過OTN系統的迂回方案,提出了預留備用波道與遠程自動切換裝置的技術方案,將光路迂回工作實現遠程控制,無需人員前往現場。本方案大幅降低了光路迂回作業時間,降低了光纜運維成本,增加了安全與可靠性,并提升了通信運維的自動化水平,實現了精益運維的目標,保障了電網的安全生產與穩定運行。