SDH多业务节点设备传输跨网故障集中监控管理研究

国网江苏省电力有限公司信息通信分公司 洪 涛 顾 彬 郭 焘 吴子辰 李瑾辉

SDH 作为一种主流技术，可在远距离传输过程中有效地实现与客户的连接，特别是在接入网站镜像站点的建立上形成了多业务城域网模式。在整个业务流程中SDH 可形成强大的经济驱动力，极大提升整个运营公司的竞争力。220千伏线路继电保护业务关系着线路乃至电网安全，目前电网220千伏线路保护业务大部分采用专用纤芯通道承载，少量采用高频载波通道承载，无法满足国网220千伏线路保护通道典型方式要求，通道发生故障难以快速恢复，严重影响电网的安全稳定。

而采用SDH 设备2M 电接口传输时需要额外配置保护接口装置进行光电转换，需要额外的屏柜资源和设备成本，并带来了多余的运维节点和隐患环节[1]。在国调中心的指导下，江苏公司率先开展继电保护复用通道2M 光接口技术应用，通过定制开发SDH 2M 光接口板传输220千伏线路保护业务[2]，实现该技术的可靠应用，有效解决专纤通道、高频通道和基于2M 电接口的复用通道产生的弊端[3]，并推广至所有220千伏线路，实现全省220千伏线路保护业务的精益化管理，根本上提升一次线路的安全和稳定。为确保相关节点传输的稳定性，对其实施有效的监控管理是十分必要的。

1 SDH 多业务节点设备传输跨网故障监控管理方法设计

1.1 SDH多业务节点设备传输差动修正

为实现对SDH 多业务节点设备传输故障的有效监控，首先需对继电保护扩展成区域的差动情况作出准确计算。在广义上，SDH 节点在差动保护的作用下不会出现明显的信号传输波动，但由于在跨网传输的过程中广义节点受配电网中的量测装置运行效果影响，可执行差动的保护会在一定程度上出现扩展情况，由此引发SDH 节点无法从单个量测装置中实现对邻近两个量测装置的传输信号的定值差动保护。

本文利用目标SDH 节点对应量测装置之间的测量结果差值实现对差动保护的修正处理，将各个测试结果的差值作为扩展修正标准。以此为基础，多个量测装置构成的差动保护修正值可表示为Δ=(xi-xi-1)/n，其中，Δ 表示差动保护修正值，n 表示SDH 业务节点数量，xi表示量测装置的实际结果，xi-1表示顺次下与xi 邻近量测装置的结果。

在实际的运行环境中，为降低外界干扰因素对量测结果的影响，需对数据进行初步的过滤处理。量测装置的测量结果中，部分偏差会在容忍量的处理作用下实现对采样异常数据的隐藏，这也是造成后备差动保护修正结果与SDH 多业务节点设备传输只能够实际的修正需求存在一定差异。为此，本文在上式中融入了容忍量参数，此时的差动保护修正值可表示为Δ=((xi-xi-1)/(1-λ))/n，其中λ 表示量测装置的容忍量参数。

以此为基础，将计算结果作为差动保护修正值。考虑到由SDH 多业务节点设备构成的传输环境中，任意SDH 节点对应的传输任务并非以单一形式存在的，这种多业务相互交叉的传输方式要求对差动保护的修正要充分结合节点对应传输任务的构成。假设某SDH 多业务节点设备执行的传输任务为C={c1,c2,…,cj}，那么对应各任务占用SDH 节点传输功率的情况可表示为wj=bdecm/cj。其中，wj表示cj节点传输功率，b 表示传输任务的目标路径长度，d 表示传输带宽，e 表示传输任务的规模总量。通过这样的方式即可得到SDH 多业务节点设备上各任务对节点的占用情况。按照该结果，将上述的差动保护修正值分配到对应的任务传输链路上，确保对SDH 多业务节点差动的修正与实际偏差结果保持高度一致。

1.2 SDH多业务节点设备故障监控

在上述基础上，完成对SDH 多业务节点设备传输的差动修正处理后，即可根据其实现对SDH 多业务节点设备故障的监控管理。本文利用IE 作为监控管理的智能终端装置，将整个传输系统中最基本的差动保护SDH 节点分割成包含不同支路的次级差动保护SDH2，并将SDH 节点传输主线作为母线差动保护，通过这样的方式构建出以单个SDH 多业务节点设备为核心传输子系统。按照这样的方式，传输系统转化为由SDH 多业务节点设备子系统构成的广义节点传输环境。在此基础上，本文按照图1所示的方式实现对SDH 多业务节点设备故障的集中监控管理。

图1 SDH 多业务节点设备故障的集中监控管理模式图

从图1中可看出，本文是以集中管理的方式实现对SDH 多业务节点设备的监控管理的。按照图1所示的方式，将SDH 多业务节点设备作为o，也就是对应集中管理的中心，集中管理的半径为距离中心最近节点与最远节点距离的均值，以此确保集中管理的范围可实现对广义节点最大限度覆盖。其计算方式可表示为r=(Dmax+Dmin)/2，其中：r 表示集中监控管理范围的半径，Dmax表示距离中心最远节点到中心的距离，Dmin表示距离中心最近节点到中心的距离。

对应地，集中管理的范围可表示为S=πr2/2，其中S 表示集中管理的覆盖范围。由此不难看出，各个SDH 多业务节点对应覆盖面积是不同的，其与传输支路的次级差动保护节点直接相关，这样的管理方式也为监控结果的全面性提供了保障。但需注意的是，在基尔霍夫定律的作用下各个节点间会存在一定的影响，本文设置在任何一个广义节点电流之和没有超过整定值时，则认定该广义节点不存在传输跨网故障；反之，若某一广义节点电流之和超过整定值，判定该广义节点存在传输跨网故障。

上文已实现了对广义节点内部量测装置差动保护的修正，因此传输跨网故障存在于广义节点上将会间接表现为包含该异常SDH 多业务节点设备的上级广义节点出现验证错误。在此基础上，本文在利用SDH 多业务广义节点及其扩展SDH 多业务节点进行传输跨网故障监控时，按照以下原则进行：首先，确保SDH 多业务节点设备的传输差动保护得到可靠状态，修正后误差范围不超过0.01%；其次，在正常情况下，所有SDH 多业务节点的传输功率之和不等于零，且不大于节点的最大传输功率；再有就是对于任一SDH 多业务节点，判定出现传输跨网故障的标准以综合指标为基础。通过这样的方式，实现对SDH 多业务节点设备传输跨网故障的监控管理。

2 试验测试与分析

为测试本文设计监控管理方法在SDH 多业务节点设备传输中的实际应用效果，并采用文献[1]、文献[2]以及文献[3]提出的方法作为本次测试的对照组，在对比条件下客观分析本文设计方法的价值。

2.1 测试环境与参数设置

本文设计的实验环境是利用C++语言进行开发的，使用Eclipse 工具作为主要辅助工具，结合Oracle10g+ArcGIS 实现SDH 多业务节点设备的定位数据管理。对于实验数据，本文将易观数据库（http://www.analysys.cn/）作为本文测试的基础数据，测试数据的覆盖范围遍布全网，且SDH 多业务节点设备在GPS 辅助下实现了定位精准同步，通过这样的方式确保采集到的SDH 多业务节点设备传输线路电压和电流信号参数具有较高的可靠性。为最大限度还原SDH 多业务节点设备在实际工作中的运行状态，在每个节点周围设置了4个次级节点，其主要作用是负荷SDH 多业务节点设备的传输冗余。

其中跨网故障设置如下：SDH 多业务节点设备数量/跨网故障节点数量分别为20/1、50/3、80/9、100/12、150/20。以此为基础，分别采用4种测试方法对测试环境内的SDH 多业务节点设备传输情况进行管理。

2.2 实验结果

在上述基础上，本文对三种方法在跨网故障管理效果的评价，主要是从故障识别用时和故障识别准确性两个角度进行的。

通过观察表1和表2可看出，本文设计管理方法不仅实现了对SDH 多业务节点设备传输跨网故障的快速识别，同时也具有较高的识别准确性。其中，对于200个SDH 多业务节点设备构成的测试环境中，其完成跨网故障识别的用时仅为0.65s，文献[1]～[3]方法耗时分别达到了2.97s、1.72s 和1.95s。在识别准确度上，本文方法的识别结果准确度始终在98.00%以上，而对照方法随着测试数据规模的增加，准确率仅为85.43%、83.21%和87.26。由此可证明，本文设计方法可实现对SDH 多业务节点设备传输跨网故障的有效管理。

表1 跨网故障识别用时对比表

表2 跨网故障识别准确性对比表