光旁路以太網(wǎng)的可靠性分析

李健 蔣琛瓔 胡瑞勇

1、引言

要增加光纖網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性，往往需要采用增加并聯(lián)分支的組網(wǎng)方式，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組網(wǎng)成本大幅度提高。本文討論在電力系統(tǒng)采用光旁路以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式，意欲兼顧低成本和高可靠性的經(jīng)濟技術(shù)目標(biāo)。

電力通信組網(wǎng)與電力系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求有關(guān)，其最重要的需求之一是配電線路的分布式保護需求。根據(jù)配電線路分布式保護原理，當(dāng)配電線路發(fā)生故障時，有故障電流經(jīng)過的任一分段開關(guān)處的保護終端都通過本處及左右相鄰開關(guān)處的通信設(shè)備與相對應(yīng)的保護終端進行數(shù)據(jù)交流，從而判定該故障是否位于本開關(guān)供電范圍。因此，本文在定量分析通信組網(wǎng)的可靠率時，都以滿足分布式保護的通信條件為估算依據(jù)。

2、傳統(tǒng)光纖通信組網(wǎng)的可靠性分析

傳統(tǒng)的光纖通信主要指使用范圍較為廣泛的無源光纖網(wǎng)絡(luò)PON和以太網(wǎng)兩種組網(wǎng)方式。

這兩種組網(wǎng)方式的可靠率分析如下：

Bypass Switch--OBS）為基本單元，其結(jié)構(gòu)主要由交換機主電路、熱驅(qū)動電路、光開關(guān)和分光器四部分組成，如圖3所示。正常運行時，光旁路處于斷開狀態(tài)，由交換機主電路進行數(shù)據(jù)的交換傳輸；當(dāng)主電路失電或者出現(xiàn)故障時，熱驅(qū)動電路依靠熱備用電池或高能電容所儲存的電能驅(qū)動光開關(guān)，快速接通旁路光通道，從而保障相鄰交換機的光通道暢通。雖然，旁路光通道包含一定的光功率損耗，但對于傳輸距離相對短的配電網(wǎng)光纖通信來說，該損耗在兩相鄰以太網(wǎng)交換機光通道之間，所占比例較小。

4、光旁路以太網(wǎng)的應(yīng)用案例分析

江西瑞昌220kV裕豐變電站供電的10kV裕福線與10kV黃金西線形成配電環(huán)網(wǎng)，該環(huán)網(wǎng)在兩電源側(cè)分別裝備了1臺線路出口開關(guān)和1臺分段開關(guān)用來分段供電；環(huán)網(wǎng)中間裝備了1臺聯(lián)絡(luò)開關(guān)，以便為分段運行的線路提供互為備用電源。配電環(huán)網(wǎng)在進行饋線自動化的改造當(dāng)中，配套的通信環(huán)網(wǎng)采用了多波長物理隔離的以太網(wǎng)技術(shù)，解決了提高通信系統(tǒng)利用率和分類傳輸數(shù)據(jù)的可靠性問題。

該配電環(huán)網(wǎng)與三層通信環(huán)網(wǎng)的配套關(guān)系如圖5所示，每臺電力開關(guān)的保護監(jiān)控終端配套一臺交換機，該線路通信環(huán)網(wǎng)共有5臺三層交換機L3S與變電站的兩臺二層交換機L2S相連接組成三層通信環(huán)網(wǎng)?，F(xiàn)在估算該三層通信環(huán)網(wǎng)的通信可靠率。

設(shè)L3S1主用、L3S2備用，并設(shè)在黃金西線出口開關(guān)斷開、聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘的運行方式下，線路故障發(fā)生在L2S4與L2S5所在電力開關(guān)之間，此時，有n=4對相鄰開關(guān)的交換機交互傳輸故障信息，則該通信環(huán)網(wǎng)傳輸故障信息的可靠率為：