1、光纤自动切换保护技术在电力系统中的应用摘要 光纤自动切换保护系统是针对光缆传输线路故障设计而成的，完全独立于 SDH 系统和 DWDM 的网元设备，在光纤物理层完成路由切换，结合备用光纤路由的情况下而组建的保护切换网络，可以很好地解决大容量长距离无阻断通信，为电力系统安全生产提供保障。 关键词 自动切换保护;光层;无阻断通信;防光缆外破 Abstract: The optical fiber automatic protection switching system is designed for fault cable transmission line, network element e
2、quipment is completely independent of SDH system and DWDM, to complete the routing and switching in the optical physical layer, protection switching network and spare fiber routing scenario and the formation, which can well solve the large capacity and long distance communication without blocking, t
3、o provide protection for electric power system safe production. Key words: automatic switched optical layer protection; without blocking; communication; optical burst prevention 中图分类号：TU994 0 引言 光纤通信技术作为现代信息社会的主要载体，在电力系统中得到了广泛应用。随着电力通信网络的逐步扩容和承载业务量的增加，要实现大容量长距离无阻断通信，为电力系统安全生产提供保障，传统的做法是提高传输设备的性能、利用网
4、络的自愈功能或故障时备用路由的人工倒换，这些办法因受到条件的限制而无法得到有效保障。因此，考虑将光传输物理路由的自动保护技术应用到电力光纤网络中。光纤自动切换保护系统是一个集监测、保护和管理为一体的、独立于传输系统的、完全建立在光缆物理层上的自动监测保护系统。该系统能进行光纤运行状态、性能指标的实时、在线、远程、自动监测与主备光缆的切换保护，保证光缆网络安全可靠地运行。 1 光纤自动切换保护技术 1.1 技术简介 光纤自动切换保护技术（简称 OLP）是通过对光缆中传输光功率变化的实时监测、告警信息的自动分析，及时地发现故障及隐患，当光纤传输线路上主用光纤/光缆意外中断或性能劣化时，在光纤线路自
5、动保护切换装置或系统作用下，能够自动快速地将工作光路由主用光纤/光缆自动切换到备用光纤/光缆上，在极短的时间内（单端切换小于 20ms）恢复通信，完成对光缆故障的快速反应和恢复机制。 光纤自动切换保护技术是在光层完成路由切换操作，同时随着11、22 光开关器件的应用而产生的，保护对象是光纤物理路由，应用前提是具备备用的光路由。 1.2 切换原理 OLP 是用于构建基于光纤线路进行自动切换保护的子系统，该器件单元共有 6 个光端口，如图所示： 其光路上功能包括：（1） 、TX 进入的光由 T1、T2 均分输出（双发） ，或选择输出（选发） ；（2） 、R1、R2 输入的光选择一路，经 RX 输出
6、（选收） ；（3） 、建立路由的端口对速率、接口是透明的，其切换路由均建立于光域范畴；（4） 、通常利用两个相同保护方式（双发选收或选发双收）的 OLP 结合两端局收发设备及端局之间的主备双向四纤路由构成一套线路自动切换保护系统。 该自动切换保护系统中的光功率监测电路实时监测主备光纤上光功率值的变化，内置光电传感器和 12 分光器，分光比一般为 97:3。光切换电路内置 12 或 22 光开关，受控在主备光通道之间自动切换。切换控制过程如下：光功率监测电路实时采集主备光纤上的光功率值并上报给控制电路分析；发现光功率变化值超过预设切换门限时，控制电路立即向光切换电路发出切换指令；光切换电路收到指
7、令后完成切换。 1.3 系统功能 1.3.1 主纤至备纤的自动保护切换功能 设备切换速度小于 20ms,达到了传输系统自愈业务的保护水平。 1.3.2.备纤至主纤的自动回切功能 回切等待时间为光开关置于备用路由时，待主用路由恢复正常后到自动回切时间发生时的等待时间，该时间可在网关上任意设置。 1.3.3.传输系统侧无光锁定 通过发纤监测，OASN 系统具备自动识别是线路侧无光，还是传输设备无光，当传输系统光板无光时，OASN 系统可自动锁定在当前路由，保护设备不做切换动作。 该系统还具备带稳定光源及远端设备测试光控制、远端告警音控制及光功率分级告警、网管系统指令切换及手动开关切换等功能。 1.
8、4 系统特点 光纤自动切换保护系统是针对光缆传输线路故障设计而成的，完全独立于 SDH 系统和 DWDM 的网元设备，在结合备用光纤路由的情况下而组建的保护切换网络。同时光纤自动切换保护系统网管与 SDH 系统网管配合使用，在 SDH 或 DWDM 系统中，某一中继段阻断时，相邻中继站会向网管系统上报传输无光告警信号，如传输系统网管将这一信号传给切换系统网管，切换系统网管会即刻控制相应切换站点执行保护动作，整个过程是自动的，完全在网管层控制切换，为干线无阻断通信提供了适用、经济的解决方案，也确保了线路考核指标的完成。 2.项目实施 2.1 实施背景 2011 年初，湖北电力公司根据全省电力通信
9、骨干网现状，为了保证湖北电力主干网通信系统安全，减少各地市公司因市政施工、外力破坏造成接入省主干通信网普缆中断给电网安全运行带来的影响，减轻主干通信光缆线路的运行维护压力，决定对通信主干网经由城区普缆接入各地市公司，计划建设光缆自动切换系统，即 2011 年重点项目“湖北电力光纤线路自动切换保护系统”在全省开始实施。各地市公司遵循光纤线路自动切换系统光路电平储备要求、主备用路由无重合且长度和衰耗相近要求，优化光缆路由组合，按期完成了“湖北电力光纤线路自动切换保护系统 ”工程的施工，该系统采用武汉光迅公司提供的设备和技术保障，于当年 7 月投入使用。 2.2 荆州公司光切系统的应用 荆州光切系统
10、分别在荆州中心站、220KV 周家岭变、纪南变各安装了1 台光切终端装置，为 8 条主干线路提供光纤双路由无损伤切换，光切网管系统安装于荆州中心站，网管系统通过网络远程实时监控光切终端的运行状态，并连续监测主备光缆的光功率变化，及时发出告警信息，为通信运行维护人员分析处理故障提供了极大的方便，其双路由无损伤倒换的准确率大大提高了网络运行的可靠性和稳定性。 本次项目实施共安排了 8 条电路接入光切系统，其中荆州公司周家岭变有 6 条电路，荆州公司纪南变有 2 条电路，每条电路分别建立主备不同的光纤通道，根据主备光缆累加衰耗差值不超过 3dB 的原则，选用荆州公司至周家岭变、纪南变的备调光缆作为主
11、用光缆，原架空光缆作为备用光缆，满足了上述要求，上述 8 条电路都是荆州公司至省 10G网 、省 2.5G 网、备调 10G 和荆州华为 2.5G 网出城区的主干通信电路，由于受到城区光缆运行环境不良的影响而经常中断，以前发生光缆故障时，只能是依靠人工备用通道倒换或进行光缆故障抢修，因恢复缓慢造成考核事件的情况时有发生，光切系统实现了光缆双路由在物理层的可靠切换，大大缓解了通信检修人员的压力。 2.3 运用效果 2011 下半年至今，荆州公司按照重点工程节点要求，进行了多项工程建设，包括纪南变智能化改造、周家岭变综合整治、配网调度系统机房搬迁、城区光缆入地改造等，涉及到主城区多条光缆线路的迁改
12、割接。由于有光切系统的支撑，大大减少了通信系统中断运行和业务停用的几率，为电网安全运行提供了保障。 据不完全统计，在荆州光切系统正式投入运行后的一年时间中，荆州公司因工作需要完成了 43 根光缆割接任务，涉及到光切系统骨干光缆的有 16 次， 由于光切系统的投运没有造成网络中断、电路停运的情况。 同时，该系统在光缆线路抗外力破坏及线路故障方面发挥的作用尤为明显，荆州公司主城区光缆每年遭受光缆线路外力破坏的事件有 20 多起，在发生光缆中断事件后往往是通过备用路由倒换、故障光缆抢修的方式，恢复的时间至少需要 1 个小时以上，给电力安全生产带来了严重影响，在光切系统投运后，上述 8 条主干电路还没
13、有因光缆故障发生的中断事件，光切系统大大减轻了通信维护人员的压力。 OLP 光纤自动切换保护网管系统，提供了系统管理、安全管理、性能管理、告警管理、路由管理及视图管理等六大管理功能，投运一年多来，该系统很好地实现了在线监测、主备路由切换等功能，网管监测各类性能事件 38 起，其中主备路由倒换事件 23 起，能准确区分线路故障和传输设备光板故障，未发生误告警、误倒换事件，系统运行状态良好。 3.应用前景 目前，光纤自动切换保护系统在电力系统中的应用只是局限于少部分省干电路，各地市只安排了几条出城区至省网的电路，但从该系统一年多的运行情况看，其系统的稳定性、动作的可靠性和投入的经济性都是值得在电力
14、系统推广应用的。 荆州公司不仅是省干网鄂西环的重要枢纽，也是省备调中心的所在地，其自身庞大的通信网兼具“大运行”体系建设面临的压力，原先各县市建成的通信网络由于设备厂家、型号各异无法接入荆州主城网，为了实现对全区 110kv 以上站点的统一管理，势必对现有通信网络进行总体规划。由于信通公司负责维护全区 110kv 以上站点的通信光缆和设备，在受到交通偏远、维护人员不够等因素的制约下，业务恢复的时效性难以得到保障，因此，在尽量完善网络的情况下应考虑多种技术投入。 今年底，荆州公司所有 110kv 站点将实现了光缆全覆盖，许多站点已具备备用光缆路由，除少部分站点外，通信网规划都可以按环路设计，各县市与地区网光缆线路之间互为备用的格局逐步形成，多数光缆可实现缆间的光纤调度，所以实现光纤切换保护系统的前提条件已经具备。同时，一条光切电路的投入大致在 10 万元左右，远低于其它光设备、光缆线路的建设和维护费用，其投入效益比是非常可期的。
