电力光纤通信环网的可靠路由与可靠性测评

电力光纤通信环网的可靠路由与可靠性测评

曾阳发

（惠州市鸿业电力信息科技 有限公司，广东惠州 ， 516000）

摘要：光纤传输是目前电力系统通信中主要的通信手段，其优点较多，但是在光纤传输过程中也会受到信号损伤的影响，因此会影响通信网络的性能。除此之外，其他网络元件也可能会影响到通信的质量。所有这些对通信网络构成的损害，都会降低通信链路的传输质量，从而影响数据传输速率和信号传输效率。信号传输过程中受到的影响可以分为一般影响和严重影响。基于此，本篇文章对电力光纤通信环网的可靠路由与可靠性测评进行研究，以供参考。

关键词：电力光纤；通信环网；可靠路由；可靠性测评

引言

随着电力系统的网络不断发展，光通信的容量逐渐扩大，变得更加复杂。而光纤通信网络在网络的动态特性中存在一些传输的问题，包括损耗、色散补偿、非线性补偿和各类噪声抑制等。在数据传输方面，服务的中断可能导致信息的灾难性后果。因此，针对电力光交换系统通信的监测显得十分重要。实现高质量的网络状态监测，不仅对于通信网络的控制、管理和运维有着重要意义，而且能够提升电力系统安全可靠的运维。由此可见，在动态复杂的通信网络中，性能评估以及监测是必不可少的环节。针对通信网络状态监测，针对电力光纤通信环网的可靠路由与可靠性测评进行了研究。

1光纤接入技术

目前，通信网光纤接入技术可以被分为两大类，即宽带有源光接入、宽带无源光接入。简单来说，这两种接入技术可以被阐释为，运用SDH传输技术的通信网对应接入系统为有源光接入系统，运用ATM传输技术的通信网对应接入系统为无源光接入系统。其中，有源接入技术能够有效利用SDH技术所具备的带宽优势，以及光接口标准化、网络拓扑灵活优势，使接入系统在后续的建设中长期受益。而无源光接入技术的优势则主要在于，其可以同时支持传统业务、先进多媒体业务的供给。此外，由于该技术下的PON业务具有良好的透明性，因此，该技术在原则上，能够支持所有制式、速率信号的传输。但从总体上来看，光纤接入技术的起步较晚，属于近年来的新兴技术，所以其技术体系、架构还不够成熟，需要不断的运用和完善，才能使该技术的潜力得到充分发挥。

2通信通道的需求

通信通道的性能表现在两个方面:精度。也就是传输错误导致信息传输错误的概率，该测量通常包括丢失的帧速率、代码错误率和信道设备的可靠性。根据DL/364光纤通道传输保护信息的一般技术条件5.10:传输中继保护信息的光纤通道必须达到或低于108通道位错误率。第二个是传输时间。保护设备对审判时间非常敏感，因为需要在发生故障时尽早采取保护措施，以便在发生灾害时尽量减少损失。DL/364光纤通道传输信息保护的一般技术条件规定，中继保护通信通道的单向延迟不得超过10毫秒。通道保护方法需要更改恢复时间和恢复时间小于50毫秒；对于重用段保护方法，切换时间和恢复时间必须小于100毫秒。“”。传输时间应满足以下要求:传输线路在线保护信息的数字通道传输时间不得超过12毫秒；点对点数字通道传输时间不得超过5毫秒。”。有鉴于此，光纤通道技术是一种可靠、低延迟的通信手段，非常适合于线路保护信号的传输，并广泛应用于电力系统。

3配电通信网组网架构

一个配电网复盖全省110kV/35kV及以下变电站、开关站(开关站)、柱形开关、网络单元(网络柜)、配电室、配电变压器、配电站、电动汽车充电站以及通信线路和设备群网总体方案由终端层、接入层、变电站通信层和主站控制层四层组成。终端层主要由终端站设备(DTU)、终端电源设备(FTU)和终端配电设备(TTU)等网络终端设备组成，实现配电自动化信息收集。其中DTU从开口、网柜和配电室收集监测数据，FTU从柱上的开关收集监测数据，TTU从配电箱和箱式变压器收集监测数据。接入层(AL)主要通过接入各种配电自动化终端设备实现配电终端与电子配电站之间的通信。AL子系统通过两种方式实现:有线接入(被动以太网光纤网络、工业以太网、电力线通信)和无线接入(专用无线网络、公共无线网络)。变电站通信层为骨干通信网，由光传输网和数据网组成。河北电力目前采用同步数字光传输网络实现通信主站与通信副站之间的通信。其中，主要通信站按区域调度中心或者区域调度中心设置，可以在省级企业调度中心设置；通信变电站通常安装在110kV变电站或220kV变电站(如有必要)。主站控制层包括配电自动化主站和配电自动化通信网络管理系统等。其中配电自动化主站对配电网进行监控管理，配电自动化通信网络管理系统实现。

4可靠路由及可靠性测评方案

在进行可靠路由和可靠性测评时，采用基于割集的可靠路由方法保证环网所有链接不经过同一光缆，此时环网仍保持连通，从而使业务在单光缆故障下始终存在替代路由，即实现单光缆故障下１００％的生存性，提高可靠性；依据可靠路由结果，用多部件等效法分析每个环网链接的可用度，用可靠性框图法计算光纤环网可靠性能。具体包含如下步骤：

步骤１找出环网的有效边割集；

步骤２为环网每一链接的源目的节点对计算底层光缆网上的Ｋ条最短路径；

步骤３进行环网映射到底层光缆网络的可靠路由。采用整数线性规划算法，把步骤１所得割集中的每一环网链接映射到它的Ｋ条光缆路径之一，要求任一割集中所有环网链接不经过同一光缆，并最小化环网链接经过的总光缆数（也就最小化了经过的光节点数）；

步骤４依据环网链接的可靠路由结果，用多部件等效法建立环网链接的可靠性模型，计算环网每一链接的可用度、故障率和修复率；

步骤５依据光纤通信环网单节点和双链接失效导致环网失效的特点，建立环网可靠型模型，用可靠性框图法计算光纤环网的可靠性能。步骤１中可以取任两环网链接作为环网的一个边割集，这样的边割集会把环网分成两个独立的连通分支，从而使检测的边割集总数减少为Ｎ（Ｎ－１）／２个，简化问题的求解。步骤２中的Ｋ条最短路径采用Ｙｅｎ算法，它先求出节点对间的最短路径，再采用递归的方法迭代求出剩余的Ｋ－１条路径。在求Ｋ条最短路径时，计算的依据为环网链接经过的跳数，这样选择的原因是因为跳数对应路径经过的光缆数，跳数越小，则光缆路径经过的光缆数和光节点数越少，环网链接被中断的可能性（概率）越小，可用度越高。步骤１和２通过高级语言编程进行预处理实现，步骤３的可靠路由通过整数线性规划算法求解实现，而步骤４和５的环网及其链接的可靠性能采用可靠性框图法计算。

结束语

综上所述，本文提出的基于电力光纤通信环网的可靠路由与可靠性测评方法，能够提升状态监测的质量和效率，提升通信网络运行质量。

参考文献

[1]郭政莼.电力通信光传输网需求预测与组网方式研究[D].东南大学,2019.

[2]徐振杰.光纤通信技术在配电网中的应用设计研究[D].内蒙古大学,2019.

[3]黎洋.配电自动化系统通信网组网设计与实现[D].电子科技大学,2019.

[4]徐麦.基于继电保护通信通道运行可靠率与经济性的分析[J].通信电源技术,2019,36(02):185-186+188.

[5]谭红君.光纤通信技术在电力系统调度自动化中的应用[J].智库时代,2018(28):199+201.