电力通信网络单点故障的分析与处理.pdf

第 2 9卷 第 1 8 7期 电力 系统通信 2 0 0 8年 5月 1 0日T e l e c o mmu n i c a t i o n s f o r E l e c t r i c P o w e r S y s t e m V0 l _ 29 No 1 8 7 Ma y 1 0， 200 8 35 电力通信 网络单点故 障的分 析与处 理 孙 磊 ( 佛 山供 电局 ， 广东 佛 山 5 2 8 1 3 5 ) 摘要 ： 电力通信 网作 为电 力 系统安全 运行 的 支柱 之 一 ， 其 最 重要 的 任 务是 保 障继 电保 护信 号 、 安 全控制信号以及远动信号的可靠传输。文章对电力通信 网络 中常见的通信 网络设计缺 陷以及存 在的单点故障情况进行 了分析和讨论 ， 在此基础上提 出处理方法和建议 。 关键词 ： 通信网； 单点故障 ； 分析 ； 处理 中图分 类号 ： T N 9 1 5 8 5 3 文献标志码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 5 7 6 4 1 ( 2 0 0 8 ) 0 5 0 0 3 5 0 3 0 引言 近 年来 ， 随 着 电力 需 求 的不 断 增 加 ， 电力 系 统 发 展十 分迅 速 ， 电力 通 信 网络 也 随 之 发 展 ， 特 别 是 随着新建变电站的不断投产 ， 电力通信网络 的覆盖 范围也不断扩 大。为了保证整个通信 网络 的可靠 运行 ， 中国南 方 电网不 断 出 台一 些 相关 的规 定和 安 全措施 ， 提高了通信专业准确辨别故 障与超前控制 风 险 的能 力 。在 近期 开展 的生 产 实 时 控 制 业 务 通 道单点故障安全隐患分析工作 中， 又对 目前运行的 通信网络单点故障隐患问题进行 了查找和分析 。 1 电源 系统 单点 故障隐患分析及处理 通 信 电源 系统 是 整 个 通信 网络 中最 基础 的部 分 ， 是保障所有电力设备可靠运行 的前提。因此在 排除单点故障隐患时首先要考虑的是电源系统。 早期 变 电站 电源 系统 的设计 ， 一 般 都 只 设 计 1 套供 电系统。随着相关规定和安全措施 中对 电力 通信 电源 可靠性 、 稳定性 的要 求不 断提高 ， 现 在 2 2 0 k V及 以上等级 变 电站 已经逐 步改 为 双 电 源 系 统供电。但是由于改造时的整改方案不一样 ， 因此 改造 后 的形 式也 有所 不 同 。 相对 而 言 ， 比较完 善 的一 种改造 方 式是 针对 那 些 已经 到 了退 运 年 限 的 电源 设 备 。该 类设 备 改 造 后一般都是采用变 电站 内双路交流电引入 ， 同时接 人 2套整流屏进行整流 ， 然后分别供电至同一个交 直流配 电屏 ， 最后将站内原有 的通信设备均改为从 该 交直 流配 电屏 取 电 ， 接 线模 型如 图 1所示 。这 种 供电方式可以被认为 电源系统不存在单点故 障问 收 稿 日期 ：2 0 0 71 12 6； 修 回 日期 ： 2 0 0 8一O 11 8 题 ， 在双 交 流 、 双 整 流配 电供 电情 况下 ， 整个 电源 系 统供 电失效的几率非常小 。 交流输入1 交流输入2 【 第 1 套 电 源 系 统 一 交 直 流 配 电 屏 第2 套电 源系统卜 _ 一 图 1 双交流输入带 配电屏分配直流供 电 Fi g 1 Do ubl e AC i nput wi t h d i s t r i bu t i o n powe r s uppl y 此 外还 有 一种 常见 的改 造方 式 ， 是对 原来 只有 1套电源系统且其仍需继续运行 的设备进行改造。 通常的做法是增加 1套新 的电源系统 ， 但不增加交 直 流配 电屏 ， 在 这 种改 造 方案 中 ， 容 易 发生 单 点 故 障的隐患。当通 信设 备本 身 支持双 电源输入 时 ( 如 S D H设备) ， 这时只需将 S D H的第 2路输入取 电改接至新安装 的电源屏 中即可。但是容易被忽 略的是本身只提供一路 电源输入 的设备 ( 如 P C M 设备) ， 很可能仍然维持 2套 P C M取电于原来 的电 源 系统 。特 别是 远 动要 求双 通 道 ， 一 般 分别 经 由 2 套 P C M设备回传 ， 但是如果 P C M 的电源没有注意 分开取电的话 ， 实际上远动双通道存在 电源单点故 障的隐患 ， 接线模型如 图 2所示 。 因此 ， 在改造后没有交直流配电屏 的情况下 ， 对于 2套 电源系统 ， 正确 的取 电方式应该是将承载 重要业务的设备供电分开， 特别对于要求双通道运 行 的实 时控 制业 务。 比如 2套 主保 护分别 经 由 S D H光纤复用传输和载波传 输 ， 那么 S D H设备 电 源和 载波 机设 备 电源 要分 开 取 电 ， 要 注意 电源部 分 不能形成独木桥。 比较合理 的取 电方式如 图 3所 示 。按照这样的取 电接线方式 ， 远动通道不会再 因 维普资讯 http:/ 3 6 电 力 重 伤 c 童 僧 ( a ) 改造前 ( b ) 改造君 图 2 改造后仍然存在 隐患 的供 电方式 Fi g 2 Hi dde n t r o ubl e af t e r powe r s uppl y r e c o ns t r uc t 为某套电源系统的失效而同时中断。 图 3 无配 电屏 的供 电方式 Fi g 3 Po we r s uppl y wi t ho ut d i s t r i bui t o n 2 光设备单点故障隐患及处理 目前运行 中的安全控制装置信号主要采用的 是光纤复用方式 ， 即经由 MU X( 6 4 k 2 M) 复接 设 备将电信号转为光信号再传输。继 电保护信号的 光传输方式分为光纤专用和光纤复用 2种 。远动 信号不论是经 由 P C M设备或数据 网络设备接入 ， 最终仍是通过光纤复用进行传输。因此 ， 绝 大多 数的实时控制业务终将经 由光设备传输 ， 由此 可 看 出 ， 光设备的单点故障对实 时控制业 务的影 响 最 大 。 容易出现 单点故障 隐患 的地方首先 是光缆 。 在 早期 的光 网络 建设 中 ， 变 电站之 间一般 只有 单光 缆路由。随着重要电力线路双 回线路的改造 ， 通信 也逐步搭建起了站与站之间双光缆不 同路由的传 输通道 ， 但是由于原来 的一些业务仍然经由原有的 路径进行传输。虽然在光设备部分已经分开 ， 但是 在光缆部分却没有分开成独立路 由。比较 常见 的 情况是 ， 站与站间的光缆传输路 由虽然已经独立分 开 ， 但是从通信室至 主控室的室内光缆往往忽略考 虑了独立性。比如在 5 0 0 k V罗洞站至 2 2 0 k V仙溪 站 的罗仙 甲乙线 光 纤专 用保 护通 道 中 ， 甲乙线 2套 主保护的通道分别走原有 的 1 2芯 A D S S光缆和新 敷设 的 2 4芯 O P G W 光缆 ， 但 是 在 从 通 信室 至 主 控 室的室内光缆却没有做到独立区分 ， 甲乙线 的 2套 主保护全部经 由同一根光缆传输至主控 室保护接 口装置 ， 接线模型如图 4所示。这样当该段光缆故 障时， 就会引起 2条线路的 2套保护 同时 中断 ， 是 一 个很 大 的安 全 隐患 。 继 保 室 丝 l 主一保护 芏一保护专 用光纤通道 I 接口 装置 0 0 D F O D F I 主二保护 同一根室内光缆 J 接口 装置 主二保护专 用光纤通道 图 4 非 完全独立 光缆 路由造成单点故障隐患 Fi g 4 N0 t c o m pl e t e l y s e pa r at e o pt i c a l pa t h c a us e t he hi dde n t r oubl e 至 对 端 站 消除这种隐患的方法很简单 ， 就是多敷设 1根 室内光缆连接通信室与继保室 ， 让甲线 的主一保护 与 主二保 护分 别走 不 同的光 缆 ， 乙线也 是 如此 。这 样 当任意一条室内光缆 中断时， 2条 电力线路将仅 有 1 套 主保护受到影响而不会导致全部 中断。 其次要考虑的是 S D H P D H光设备板件本身 产生 的单 点故 障。在 现有 运行 的线路 中存 在着 这 样 的隐 患 ： 虽 然 2 M 支 路 业 务 是 分 开 走 ， 但 是 由于纵联差动保护业 务本身对 承载它 的 S D H网 要求不能成环保护 ， 如果此时 2套保 护经 由一个 方 向的光板 传输 ， 就会 产生 单点 故 障隐患 ， 模 型 如 图 5所示 。 纵联差 动保护1 纵联差 动保护2 M U X 一 2 M L 墨 燮 墨 尸 不同的2 M 业务 S D H 而 复 接 装 置F 至 一 站 图 5 非独立 S D H路 由造成 单点故障隐患 Fi g 5 No t c o m p l e t e l y s e par at e SDH c aus e t he hi dde n tro ubl e 根据纵联差动保护原理 ， 如果保护通道收发方 向传输时延不一致 ， 会导致保护装置采样不 同步 ， 有 可能造 成保 护误 动 。 因此 纵 联 差 动 保 护 在经 由 复用光纤通道时， 是无法 采用 S D H环 网的 自愈功 能。实际上接入 S D H环网的该保护通道为点对点 方式 。考虑到这个 因素， 2套纵联差动保护应避免 接入 同一套 S D H设备 ( 特别是通过 同一方向的光 板 ) 进行传输。 维普资讯 http:/ 网络建设 孙 磊 电力通 信网络单点故 障的分析与处理 3 7 3载波设备 单点 故障隐患及处理 载波设备主要是用于传输继 电保护信号 ， 其在 任意一个环节上 出现故障都会造成该条载波通 道 承载的保护业务 中断。 目前载波通信 已经作 为辅 助传输手段， 其承载业务对应 的主通信手段一般采 用 光纤传 输 。 因此 ， 当载波设备 出现故障时很少会产生单点 故障隐患 ， 但是也有一些线路保护通道在改造时不 完善 ， 仍然 存在 着 隐患。 比如 5 0 0 k V罗 洞 站 至 5 0 0 k V贺州站 的主三保 护， 就是完全 采用载波进 行传输而无备用通道 ， 如果该载波通道 中的任意环 节出现故 障， 都将导致该保护业务 的中断。 对 于此类 通道 的改造 方法 ， 应 该考 虑在 保 护装 置侧多并接 1套导引缆走线至另一条保护通信通 道 ， 以确保载波设备 出现故障时 ， 其承载 的保护业 务不会 完 全 中断 。 4单点故障隐患分析总结 在 电力通信网络改造过程中， 不可避免地会产 生一些盲点 ， 及时分析改造后仍然存在的一些单点 故障隐患十分必要。可以采取分段方式 ， 对整个传 输通道的每个环节进行假设分析 ， 逐级检查 ， 即假 设设备供电电源故 障、 设备 的板卡故 障、 光缆 断缆 故障、 连接的光纤跳纤故障、 载波高频电缆故障等。 针对各个环节 ， 分析单点故障对生产实时控制业务 的影 响状况 。 在 分析单点故 障隐患时 ， 要熟悉保 护信号在 通信通道 中传输 的过 程 以及保护相关 的原理 ， 如 同样是光纤 复用保 护通道 ， 承载的保护信号 类型 不 同， 采用 S D H 自愈 环保护方 式 的选取 也不 同 ， 只有更好地掌握这些知识 ， 才能及 时发现通信 网 络 中的 隐 患 。 5 结束语 在电力通信 网的 日常运行维护工作中， 处理解 决故障只是基本要求 。因此 ， 要站在整个通信网络 组 网结 构 的层 面上 ， 对现 有运 行 的 网络 通道 进行 分 析 ， 把握 承 载重要 业 务 的通 道 可靠 性 ， 提 前 发 现缺 陷和隐患， 防患于未然 ， 这样才 能使我们 的工作做 到更 有前 瞻性 和计 划 性 。 ( G) 参考 文献 ： 1 曾