SDH技术在电力通信接入网中的应用

电力委锈c至谨2002年第9期SDH技术在电力通信接入网中的应用朱发强(浙江电力公司调度通信中心，浙江杭州310007)摘要：根据电力系统通信业务的特点，分析目前电力通信网中业务传输存在的问题。文中还论述了将类似于ABB公司FOX515／512开发思路的SDH用户接入设备，综合应用于电力系统通信的接入网，不但保证了通信的高可靠性、高可用性，还降低了造价，以及设备配置简洁、运行管理也简单方便。并且220kV的线路保护信号，在线路自身不具备OPGW的条件下，也能利用SDH自愈网实现可靠传输。关键词：电力通信；接入网；SDH技术；电力通信业务；解决方案中圈分类号：TN914．332文献标识码：B文章编号：1005—7641(2002)09—00016—040前言信息网络是信息社会的重要支撑。在同一网络平台上传输各种业务，减少网络建设和运营费用，是21世纪通信发展的重要方向。为适应电力体制改革，加快电网智能化建设的步伐，电力通信网的规划建设也正朝着这一方向努力发展。但是，怎样保证电网调度通信业务在这个网络平台上满足可用性及可靠性传输，是目前各级电力通信的技术管理部门积极研究的课题，也是国内外设备制造厂商关注的焦点。对于电力系统通信的技术管理部门而言，怎样科学、合理地运用公网设备解决电力通信网的业务传输，既要满足公网业务和专网特种业务的要求，又要降低投资成本，有多种解决方式。本文介绍一种应用SDH技术的解决方案。电网的调度通信业务主要有调度电话、远动(Sa蛾～系统)、负荷管理、远方保护及电力市场交易信息。这些业务的共同特点是：业务量小、传输质量和可靠性要求高、点对点或点对多点的业务流向、层层分级的业务性质、传输时至少需按排两路完全独立的传输通道。1目前存在的问题在目前的电力系统通信接入网中，设备应用和系统设计对传输业务的特性、要求、流向、业务量、保护倒换等方面的综合考虑不充分，造成系统设备配置不合理，特别是资源共享性不佳、重复投资现象严重，主要体现在以下几个方面：收稿日期：2002—06—17作者简介：朱发强(1961一)，男，浙江临安人，工程师，长期从事电力通信技术和管理工作(1)自从SDH引入电力系统接入网，用PCM设备分叉、复接64kb／S话路和(或)数据，愈来愈显示其不足。因为它不能实现重组2Mb／s中的64kb,Is通道、不能疏导和集散64kb／s业务信号、不能实现2Mb／s与64kb／s通道问信号的任意分叉和复接，这样一方面增加了设备的投资，另一方面通信资源得不到充分利用，使用也不方便。根据目前情况，通信业务的配置、通路连接及测试只有到现场才能完成，长途业务通路要进行多次音频转接，模／数转换次数多，造成传输质量低劣、可靠性差、不便于业务性能指标的管理、运维工作量大、造价高。并且，在一定程度上限制了通信新业务的发展。根据电力系统接入网64kb／S业务信号的特性，需要不同容量的满足2Mb／s之间、2Mb／s与64kb／S之间、64kb／s与64kb／S之间全交叉的数字交叉复接设备。(2)在电力通信网的建设中，大多220kV变电所通信站和地区通信网的结点，是以两条独立的光缆路由将通信业务接入通信网的终端站，相邻的220kV变电所之间具备SDH自愈倒换的路由，线路保护信号完全可以通过SDH接入网高质量地传输。但是，目前由于设备制式和其他方面的原因，220kV线路保护信号只有在本线路具备OPGW的条件下才考虑采用光纤传输方案，以满足可靠性指标。这样，造成了电力通信资源得不到合理利用。(3)从目前技术和制造水平方面来看，500kV线路保护所采用的通信接口设备及配置至少相对存在下列问题：所配置的接口设备大多为非专业型，提供的组屏工艺不规范；信号传输过程中串联设备多；多种因素造成信号联接的可靠性不高；设备相对造价高；多条线路的保护通信设备占用的机房屏位多、设备型号多、维护工作量大及不能实现智能化管理。(4)电力通信网在应用公网传输设备的前提下，万方数据2002年第9期电力蠹铯c丕僧·17·在设备选择和网络建设中没有针对业务的特性加强系统级的可靠性和可用性研究和设计，对通信系统的硬件故障、软件故障、软件病毒侵害、系统升级过程中软件的不兼容、设备扩容过程中的硬件和软件调试、系统扩建增加新站点过程中的硬件和软件调试及障碍处理、设备更新和设备搬迁移位等各种情况下，导致系统中的业务传输中断的严重后果没有充分认识。(5)业务接人设备功能不全，特别是很少考虑将线路保护信号及系统稳定控制信号的传输纳入接入网的业务传输范围。2SDH用户接入设备的基本要求(1)对性能的基本要求SDH用户接入设备，其基本(平台)是一套高性能的STM一1SDH传输设备，多台SDH用户接入设备能够组成STM一1的SDH网，并能够接入到sTM一4或STM一16的网络中组成SDH子网。SDH传输与复用部分应符合ITU建议G．782～G．784，G．707，G．957，G．958，G．703，G．825，G．826，G．813。群路侧可提供STM一1的光接口，光接口应不低于4个(在两个及两个以上的光板上)。支路侧STM一1的光接口应不低于6个。支路接口在支路侧应可以进行任意配置，在改变和增减支路口时不应对其他支路业务产生任何影响。对SI)H系统，交叉连接的能力是4×VC4；对PDH系统，它能够最大对128×2Mb／s(N×64kb,Is和2Mb／s)信号进行交叉连接。网同步采用主从同步方式，第一主时钟来自GPS或2MB时钟输出，第二主时钟来自2MB时钟输出或E1线路。2048kb／s电接口参数和155520kb,Is电接口参数均符合ITU建议G．703中的各项要求。在通路平均误比特率(BER)为1×10_9的条件下，远方保护系统的性能指标为：安全性(虚假命令概率)≥1×10。6；可靠性(丢失命令概率)≥1×10-6；传输时间(不包括通道传输时间)10～5．0ms(可调)。(2)对接口的要求用户侧接口至少应包括：用于调度电话分机、行政电话分机的二线用户电路接口；用于四线远动信号传输和四线E似电话中继的V型(4W+E似)中继器电路接口(当用于四线远动信号传输时不需要信令信号)；用于远动信号和通信监控信号及计算机联网信息传输的64kb／S数据接口；用于允许式、直跳式、闭锁式／解除闭锁式远方保护信号传输的64kb／s(或N×64kb／s)光接口或接点信号接口。一台设备应具有可扩展的多个用户接口。用于允许式、直跳式、闭锁式／解除闭锁式远方保护信号系统，应符合IEC834—1标准的传输远方保护命令的各项要求。每个保护信号应有安全监护功能，保护数据应有错误检测功能，对各命令能独立进行试验，试验是通过软件设置后自动进行的、也可以是手动进行。保护信号传输的所有事件都应有精确记录，并带有高精度的时标，在500kV变电所，其时钟同步于变电所的GPS。(3)对网管系统的基本要求能够自动地按设置地点建立两点间的VC通道及64kb／S通路；能够使这些通道及通路维持很高的可用性，能自动地恢复失效通道及通路并达到服务质量；系统不应该有任何预防性的维护；能够在不中断业务的情况下连续地监视所分配通道及通路的性能，并能确认是否遵守所约定的服务质量；实现全网各站的时隙分配；实现业务接口的电平控制和调整；能够提供网络结构的简单远端维护，包括故障设备的识别和定位；能够产生设备使用情况的信息；网管系统设备配置简洁；网络中纳入新站点方便；能够支持一系列辅助管理功能；能满足网络最终容量的管理需求；对全网设备配置的管理；人一机界面友好；满足多重的分级管理；可设立本地维护终端，本地维护终端能提供本地维护功能。(4)对软件的基本要求应采用分层模块化设计结构，任何一层的任何一个模块的维护和更新及模块的增加都不影响其他模块；软件应有容错能力，一般小的软件故障不应引起各类严重的系统再起动；软件设计应有防护性能，某一软件模块的软件错误应限制在本模块内，而不应造成其他软件模块的错误；增加新业务的软件包应不影响正常通信；应具有在不中断系统的情况下，完成程序打补丁的功能；在不中断系统的情况下应能对系统数据和用户数据进行查询、修改、追加、批量引入、暂存、重新运行、删除等操作。除上述要求以外，通常还要求：软件应采用面向对象的结构设计要求，按模块方式组成，每个模块彼此独立。而且每个模块的改变和升级不得影响其他模块；应具有较高的安全性，软件系统应有保护机制防止过载引起的差错，特定元件的过载不应对设备或功能单元产生有害影响、程序和只读数据必须有保护、内部测试机制能测试其主要功能、发现故障并产生告警信号；软件修改工作不应影响控制活动和业已存在的数字信号连接；网元应具有内部管理软件的更新和升级能力，该更新和升级应在在线条件下通过上级网管中心用软件下载方式完成；支持远端设置和软件下载工作。(5)对结构和工艺的基本要求设备的总机械结构应充分考虑安装维护的方便和万方数据·18·电力孽锈c至僧2002年第9期扩充容量或调整设备的灵活性，实现硬件模块化。安装两个及两个以上子框的机柜，应有配电单元，并可由两路相互独立的供电电源作“二路或”供电。电源和中央控制模块可以冗余配置。对结构和工艺的基本要求是：结构紧凑，可靠性高，维护性好，维护便利。与光板连接的尾纤应有足够好的安全保护。机柜采用标准ETSI19”结构，机柜内可灵活安装19”子框。(6)其他要求设备具有较强的电磁兼容性。系统本身在500kV变电所的运行环境下受到电磁干扰时，不出现故障和性能下降。在电源线对和信号线对受到外界电磁波干扰时，应不出现故障和性能下降。系统的二次电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能被有效抑制，不会造成明显的传导干扰和辐射干扰。设备及系统必须经过元件级、单元级、系统级的可靠性设计，以确保高稳定性和高可靠性。3应用举例电力输电网的网架结构，决定了电力通信网分级、分层、分区的传输网络拓扑结构。国调中心至各大区(省)调度中心的电力通信为一级传输网、大区调度中心至各省级调度中心的电力通信为二级传输网、省级调度中心至各地区级调度中心的电力通信为三级传输网、地区级调度中心至各县级调度所的电力通信为四级传输网、各县级调度通信网便是电力通信的五级传输网。电图1电力通信网(相邻三级)的典型传输网络拓朴结构图力通信网的典型传输网络拓扑结构如图1所示。，下面以省级通信网、地区级通信网和县级通信网为例，说明SDH用户接入设备在电力通信网中的应用。就省级通信网和每一个地区级通信网的传输网络之拓朴结构而言，它们是相交的。第一个相交点肯定是在地区调度中心，第二个相交点设在网络的枢纽站，一般是一个500kV变电所的通信站。地区级通信网和每一个县级通信网在传输网络的拓朴结构上，它们原则上也是相交的。第一个相交点肯定是在县级调度所，第二个相交点设在网络的枢纽站，一般是一个220kV变电所的通信站。(1)SDH用户接人设备的布置省调配置一套SDH用户接入设备(或交叉连接的复接设备)，将各地区通信网至省调及上级调度的主通道业务信号进行分叉／复接，实现业务重组；区调配置一套SDH用户接入设备(或交叉连接的复接设备)，将各县通信网、发电厂至区调、省调的主通500kV变电所省网sDH设备【．!!塑第一路由纤芯省级通信网光接口区调侧省网SDH设备光接口500kv变电所地区网sDH设备地区通信网2Mb／s接口医困ll区调侧轰蕊第二路由纤芯区调侧地区网SDH设备元嗣220kVOPGW光缆220kVOPGW光缆!!!!!苎里IsDH接人设备I(500kV)l!!!!!堡芝垄堡!llIl!!!!：堡竺兰苎!生囊赭1311生囊黼13ll嶝黯1：3lI调嚣13据l雨网I而接l|接|l接||接l保护光接口|Ill保护光接口sDH接入设备Ⅱ(500kv)【_!!苎旦l调度数据ll调度话音接口接口显窑菇籍I|盖窑髦籍¨盖譬鬈蒜¨盖窑髦蒜||黼|l黼II黼l|黼II盖譬鬈蒜lI蓝窑鬈藉图2500kV变电所的两套SDH用户接入设备配置框图万方数据2002年第9期电力孽锯c童秸·19·道业务信号进行分叉／复接，实现业务重组；县调配置一套SDH用户接入设备(或交叉连