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摘要：现如今，配电通信网络在传送业务方面讲求安全可靠性与融合性，这也成为其保护机制中的重要属性。本文就简要阐述了目前电力通信网在保护方式与倒换时间方面的相关概念，并介绍了现阶段相对重要的几种通信保护链路方式，同时引入拖延计时机制，希望实现对网络可靠性的大幅度提高，最后加以实验验证其可行性。
关键词：电力通信保护机制；倒换时间；层间保护协调实验；拖延计时机制
现如今，城乡智能配电通信网在承载业务与传送形式方面更加丰富多元化，诸如TMD业务传送、波分传送以及分组业务传送等多技术混合应用也已经越来越常见。它们多通过独立组网运行模式来实现传输网络设备保护，而且也采用了点多面广的1+1通道模式，它充分考虑到通道资源运用饱和这一特征，对传统网络中的点对点组网结构弊端进行了相应调度和自愈能力改善，提出了诸如PTN、OTN等传输技术。基于它们的自动切换保护、子网连接保护与光复用段保护功能使新型的保护机制与组网能力更加高效灵活，确保了保护机制的安全可靠性。
一、电力通信保护方式以及倒换时间
（一）保护方式分析
对电力通信配电网络而言，保护就是指为光纤网络所承载的正常业务预留相应保护资源。因为如果一旦光纤网络发生任何节点或链路故障，它的整个系统业务都会受到影响，就比如说预先分配好的保护路由传送信息出现问题，进而影响电力通信业务的正常运转。本文所指代的保护常常处于本地网元或远端网元区域范围控制下，不再需要任何外部网络管理系统介入，所以在保护运营过程中，它的保护倒换时间可以相当快速。比如在光层保护体系中，就采用到了诸如SNCP、OMSP、OLP等保护方式，它们都拥有先进高效且快速的保护机制，以下具体阐述这3种保护方式的主要功能与技术应用。
首先是OLP（Optical Fiber Line Auto Switch Protection Equipment），即光纤线路自动切换保护装置。它所采用的是1：1保护机制的选定选发传输方式，亦或是1+1保护方式的双发选收传输方式。如果主干路传输网络发生任何意外故障，它就会选择自动切换线路，并对保护光纤进行光纤保护设置。从技术保护角度讲，OLP所提供的是以主用光纤线路为核心的物理保护模式，它并不需要任何全网倒换协议，而且其倒换时间也普遍小于50ms，比较适用于那些拥有备用光缆路由的相邻电力通信网络站点。
其次是SNCP（subnetwork connection protection）子网连接保护，它是典型的点对点保护机制，它的保护通道与故障通道在实际运营过程中会选择流通于不同路由中，所以它所采用双发选收工作模式。SNCP不存在太大的网络拓扑关系，可适用网络结构类型较广，也可以根据现实需求来对部分节点展开相应的保护性措施，比如说从发送端向两子网接收端发送电力通信业务数据，而接收端也能通过倒换开关来相应选择可接收业务类型。
第三是OMSP（Optical Multiplex Section Project）光复用段保护，它在光路上所采用的也是1+1保护模式，但它在终端线路上并没有增设额外保护。该保护机制的基本原理就是在发送端、接收端两端设置规格为1x2的光分路器与光开关。具体来说就是在发送端分离合路光信号，在接收端对光信号实施选路处理。其所选出的两路信号分别提供给光工作复用段和光保护复用段。如果发生工作段故障，接收端就能立即实现倒换选择功能，通过复用段来继续传送信号。总体而言，在OMSP系统中要注意对光缆WDM线路系统的有效备份，而诸如解复用器、终端站复用器以及业务终端则不需要备份。
（二）倒换时间分析
电力供电公司在他们的电力配电通信系统中会采用倒换时间这一概念，它是重要的质量衡量保护指标，它的倒换时间越短，所实现的保护方式就越安全可靠。一般来说，倒换时间性能主要通过APS处理自动保护倒换速度来实现，它能够做到对线路告警所上报倒换模块速度的有效解析，也能在信息传输过程中解决传输时延与传输交叉模块切换时间问题。从该指标的基本性能来看，它一般会将保护时间划分为3部分来阐述。
第一部分技术主要阐述处于损坏段两端的节点监测直到SF信号时效或SD信号劣化告警。为此，设备会通过解析线路来上报APS处理完成告警功能，假设处理时间为t1，它在检测告警过程中的转发时间就为3帧信号，且每一帧的转发速率可以达到0.125ms，则可以计算处理时间t1为：
t1=0.125x3=0.375ms
再看APS传输处理时间，这一时间的总和表示就涵盖了电力通信网络节点处理APS信息的所用时间t2以及电力数据长距离传输时延长t3。这其中t2与设备性能存在直接关系，经过长期工作实践经验认定t2应该在2~3ms范围内。传输长距离传输时延则可以通过下列公式计算：
t3=n/c x L
公式中n代表光纤芯区折射率，c表示真空光速，L表示电力通信数据的实际传输距离。如果L传输距离较近，则长距离传输时延完全可以忽略不计。
最后就是时间切换，它是基于倒换节点的交叉线路时间切换，考虑到电力通信网络系统中每一个直通节点都会预先构建保护线路交叉通道，因此当倒换节点进行切换时其交叉线路与直通节点交叉线路所消耗的时间应该是一致的，如果设置每一个节点的倒换时延为t4，那么按照过往经验值来估算t4应该在3~4ms之间[1]。
二、层间保护协调实验探究
（一）构件保护架构模型
层间保护协调实验中有关构件的保护架构模型多采用环网结构，它可以实现对重要节点链路的OMSP保护机制有效实施。从技术层面来看，该保护机制的主要核心就是光层倒换。它的优势就在于如果某一层出现业务错误而没有产生任何复用段信号告警，它就不会作出任何倒换动作，此时需要在电层中人工引入SNCP来对保护机制中的每一个业务实施针对性保护。
在OMSP保护机制中可以配合OTN设备，并与SNCP协调保护模型实现多建模传送业务，如图1。
如图1所示，这其中从节点1~6之间都会配置OMSP保护机制，并且还在节点2~5之间接入了业务分析测试仪，它的作用就是检测电力通信数据业务一级保护机制的具体倒换时间与恢复时间。
（二）保护倒换过程
保护倒换过程主要基于节点倒换过程展开，它还采用了APS协议，如图2。
在上述图中，倒换节点a所对应的就是节点1，而倒换节点b所对应的就是节点6，以下给出基于OMSP保护机制下的具体倒换流程：
首先在节点1、T1时刻检测到倒换信号，在节点1、T2时刻上报APS信息并针对其进行相应处理，得出以下算式：
T2-T1=t1+t2+t4
此时，在T3时刻传递APS信号到节点6，得出：
T3=t3
如果传输长距离传输时延t3距离较短，就可以忽略不计。再看T4时刻则对应节点6的APS信息，可实施基于通信信息的处理和时间到换，并得出：
T4-T3=t2+t4
由此计算出该系统的总倒换时间应该为[2]：
T倒换=t1+2t2+t3+2t4
（三）实验分析
如上文对电力通信保护机制中的倒换过程进行了分析，并得出SNCP与OMSP的保护倒换时间理论值。以下进行实验来验证分析其理论值的正确性，包括所采用拖延计时机制的有效性。
当实验过程中不设置拖延计时时，它的节点1、2间就可插入告警设计，并实施电层倒换，进而得到倒换时间。此时可以将从节点1到节点6的主用光纤切断，实施电层倒换配合光层倒换机制，进而得出最后的倒换时间。如果在SNCP设置拖延计时时间为100ms，则当节点1插入告警状态时，就会实施自动电层倒换，得到最终的保护倒换时间。
考虑到实验中拓扑结构相对简单，所以在实际的电力通信传送网络传输过程中，网络拓扑会相对复杂，业务量也相当巨大。在这种情况，二次倒换过程就会为网络带来极大不稳定性，也会影响网络本身的安全可靠性。如果能够设置垫层拖延计时就可以有效增加倒换时间，即使业务出错，其倒换时间也会保持在标准所设定的50~60ms左右，实现对网络底层的倒换效率提升[3]。
结论：本文主要研究了电力通信网络保护机制中OLP、OMSP、SNCP的设计流程及其功能有效性，同时也提出了基于保护机制的拖延计时机制，以实验证明引入它来防止二次倒换现象的优越作用。这些研究都可以为电力通信企业人员在未来的通信网络链路保护模式发展研究提供有效参考。
参考文献：
[1] 王建磊.电力通信网的通道保障体系[J].光通信技术，2010，34（11）：43-45.
[2] 尧昱，周秋雁，李彬等.电力通信系统中的新型多重环保护机制[C].//2008全国博士生学术论坛——电气工程论文集.2008：774-779.
[3] 李洋，郭晋祥，张丽霞等.基于电力通信网保护机制的研究 [J].光通信技术.2016：9-11.
论文作者:秦隆
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/5
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