近年来，内蒙古包头地区电网发展迅速，已成为内蒙古西部网络覆盖面积最大的地区电网，随之建成的光纤通信网络自1999年投运后，历经扩建、整合、优化等过程，在服务包头地区电网，减少电网事故中发挥了重要的作用。

光纤通信网络以其频带宽、可传输信息容量大、传输损耗低、中继距离长、抗干扰性强、质量轻、体积小等优点被广泛应用于电力行业^[1]。如今，包头地区电网的光纤通信网络已发展到同时承载内蒙古电力（集团）有限责任公司（以下简称内蒙古电力公司）财务营销、人力资源管理、办公自动化、生产调度数据信息、视频会议等多种宽带数据业务，被认为是传输继电保护信号的最佳通道。截至2014年年底，包头供电局管辖范围内有150多条保护线路，近300套保护装置的400多条通道在光纤通信网络中传输（1条电力线路根据不同的电压等级分别配有1套或2套保护装置，通信部门根据保护装置的重要程度及保护装置所在通信网络安全程度，分别为每套保护配置1—3条甚至4条通信通道）。

当电力系统内发生故障时，继电保护装置能够自动、迅速、有选择地切除故障，隔离故障区域，保证电力系统非故障设备的安全稳定运行。因此，要求继电保护装置在技术上满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性四项性能^[2]的同时，对传输继电保护信号的通道提出了更高的要求。本文针对如何选择并完善通信通道进行分析，保证继电保护信号迅速、准确传输，确保电力系统安全、稳定、经济运行。

20世纪80年代，包头供电局电力调度主要采用载波通信方式，但由于其容易受电力线路干扰，传输容量小，载波通道较少，很少被用于传输继电保护信号。90年代，以无线传输为特点的微波通信得到广泛应用，但是当线路较长时，信号会随之衰落，限制了继电保护信号在微波通道中的广泛应用，现已将其作为辅助应急通道。

进入21世纪，包头地区电网开始迅猛发展，提高了对继电保护及安全稳定控制装置的要求。SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）技术的成功应用，使光纤通信占据了不可动摇的主导地位。光纤通信依附电力线路传输，不受电磁干扰，成为传输继电保护信号的首选通道。目前，光纤通道根据连接形式不同分为专用通道和复用通道。根据传输速率不同，复用通道又分为2 Mbit/s复用通道和64 kbit/s复用通道。

随着内蒙古电网智能电网建设的发展壮大，“十三五”期间，包头供电局110 kV以上线路保护业务需求数量预计将迅速增长，因此，要求及时优化整合光纤传输网络及电力继电保护传输通道，以满足继电保护的要求。

在包头供电局光纤通信网络建设初期，由于资金与经验不足，欠缺对继电保护小室光缆的保护，导致继电保护专用光缆经常被老鼠咬断，冬季（尤其是晚上）光缆被冻断，时常导致线路保护告警。对变电站门型架构或通信室至继电保护小室的光缆加装保护套管，且套管两端严密封堵后，再未出现类似情况。

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）^[3]指出：直接影响电网安全稳定运行的同1条线路的2套继电保护装置和同1系统的2套安全自动装置应配置2套独立的通信设备，并分别由2套独立的通信电源供电，2套通信设备和通信电源在物理上应完全隔离，即满足“双设备、双电源”的配置。2010年，包头供电局对已建成的220 kV变电站逐步完善设备及电源配置，以满足电网安全稳定运行的要求。对于新建220 kV变电站，在变电站基础建设时期就已达到硬件配置的要求，有效地提高了220 kV及以上变电站每条线路供电的可靠性。

2012年，为了使包头地区通信系统业务与内蒙古电网通信主系统业务分离，达到互不影响的目的，提高通信的安全性，特增设了包头地区华为光纤传输网络，并替换掉原有的诺基亚网络。在部分业务较多的通信站也额外增加1台华为光端机。在拥有西门子、华为2套光纤网络后，继电保护信息即可实现“双网络”传输，更加保障了传输的安全性。

MSP（Multiplex Section Protection，复用段保护）是将同个通信设备上的多个STM-N光接口组织起来，形成1个保护组，端口之间互相进行保护。对于处在链路上且携带继电保护等重要信息的2个变电站光端设备之间，各配置2块相同容量光口板与对端站对应。1块光口板的所有带宽由另1块光口板保护，即当工作板故障时，可由保护板负责传输全部业务。该方法可以显著提高传输的运行效率。

该方法可以确保当主用纤芯故障时，备用纤芯能够迅速投运，缩短故障时间。

包头供电局220 kV及以上电压等级的变电站“双设备、双电源”配置的实现，为继电保护等各类业务“双通道”配置提供了基础。目前220 kV同1条线路的2套继电保护通道配置原则为：

（1） 2套继电保护通道均为光纤专用通道：采用不同光缆，且光缆不在同1个路由（将光缆从起点运送至终点的电力线路或缆沟）上。前提是2个变电站之间线路长度小于50 km。

（2） 1套继电保护通道为光纤专用通道，另1套为光纤复用2 Mbit/s通道。

（3） 1套继电保护通道为光纤专用通道，另1套PCM终端64 kbit/s通道。

（4） 1套继电保护通道为光纤复用2 Mbit/s通道，另1套电力线专用通道。

（5） 2套继电保护通道均为光纤复用2 Mbit/s通道：由2套不同通信设备提供2个不同路由（此时的路由是指将保护信号从起点运送至终点的通信通道）。

这种混合使用的“双通道”配置方式为包头地区不同节点间的继电保护业务提供了丰富、安全的网络通道，提高了电力线路的可靠性。

为确保每套保护装置安全运行，特别为单套保护配置2条通道，且2端落地2 Mbit/s端口相同。可根据网管交叉连接设置VC12（Virtual Container，低阶虚容器）级别通道的自动、强制、人工切换，使业务既可在主用通道传输，又可在子网通道中传输。

例如，沙召Ⅱ回线路RCS-931保护装置的主用通道为：沙河2（402.1）—召庙（1.13），子网通道：沙河2（402.1）—包北2—威俊2—古城2—张家营2—召庙（1.13）。通常1+1通道SNCP（Subnetwork Con⁃nection Protection，子网连接保护）配置为“自动”，若1条通道故障，可自动切换至另1通道，无需人工干预，继电保护安全性显著提高。因此，这种光纤复用2 Mbit/s配置方式应用非常广泛。

对于500 kV变电站继电保护装置，在子网通道的基础上，增加应急通道，必要时再增加应急子网通道，即1套保护装置的4条通道“双设备、双电源”配置，使应急通道成为可能。由于500 kV线路较长，光功率衰减大，光纤专用难以保证通道质量，只能采用光纤复用2 Mbit/s通道。为保证安全可靠，增加了应急通道。例如包新RCS-931A+远跳2纵联差动保护装置的主用通道为高新2—包北1，子网通道为高新2—高新3—包北2—包北1，应急通道为高新3—响沙湾2—永圣域1—旗下营2—春坤山2—包北2，应急子网为高新3——包北2。其中，主用通道与子网通道两端落地点的2 Mbit/s 端口相同，均为1+1通道保护。应急与应急子网两端落地点2 Mbit/s端口相同，均为1+1通道保护。

正常情况下，继电保护信号只在主用通道、子网通道中传输与切换，只有二者全部中断时，才会启用应急通道。但是应急通道属于硬连接，需要通信人员到达现场将保护信号端口与主用通道端口断开，与应急通道2 Mbit/s端口对接方可运行。

组建2个西门子、1个华为2.5 Gbit/s双纤自愈环及多个622 Mbit/s、155 Mbit/s环网：西门子通信网络运行多年，部分220 kV变电站业务出现“瓶颈”问题。2008年包头供电局联合内蒙古电力信息通信中心对西门子光纤通信网络进行优化整合，除部分变电站光端机扩容、升级、更换外，根据各站业务重要性，将原西门子2.5 Gbit/s双纤自愈环兴胜1—麻池1—高新1—张家营1—古城1解环，变更为兴胜1—麻池1—高新2—民胜2—张家营1—区调2—沙河1—古城3共8个站组成。2013年为保证包头供电局后山偏远地区220 kV及以上变电站业务安全可靠运行，由春坤山2—望海2—红塔3—固北2—万胜2共5个站组建了后山2.5 Gbit/s双纤自愈环^[4]。

华为2.5 Gbit/s双纤自愈环由区调—兴胜—麻池—昆河—鹿钢共5个220 kV变电站光端设备组成。包头供电局2.5 Gbit/s自愈环光纤网络连接图如图 1所示。

图 1

图 1 包头供电局2.5 Gbit/s自愈环光纤网络连接图

2.5 Gbit/s双纤自愈环内业务一般只需配置主用通道，无需再配置子网或应急通道。当环内某段线路故障时，数据信号经保护通道在有故障的复用段两端环回，在整个线路段上所有主通道业务都将自动切换到保护通道上，环内业务不受影响。这样既合理利用了光纤资源，又增强了通信的可靠性。例如，张胜线CSC-101D保护装置只配置单通道：张家营1—民胜2。

复用方式如图 2所示。PCM（Pulse Code Modu⁃lation，脉冲编码调制）终端64 kbit/s通道方式中硬件连接节点多，PCM设备稳定性较差，故障频发，已逐步由复用2 Mbit/s方式取代。

图 2

图 2 复用方式

系统监视级别用户无法查看西门子网管HIT7070 3.0版本光端机交叉连接等信息，难以判断继电保护业务故障。

2014年4月，张胜线光缆中断，自愈环内张家营1个光端机死机，网元并不能进行东西方向的切换操作，造成环内张河线CSC-103B、张胜线RCS-931B保护装置业务中断。之后，将张家营1光端机版本由HIT7070 3.0升级到HIT7070 3.4后切换正常。同时，将环内原高新2、麻池1、区调光端设备版本均由HIT7070 3.0升级到HIT7070 3.4，方便系统监视用户查看网元业务，快速正确判断故障。因此，保证自愈环内网元型号与版本不过于复杂、落后，才能确保自愈环在某段光缆或设备故障时正确切换，发挥其应有的作用。

对于采用1+1通道SNCP配置的保护，定期巡检光纤复用2 Mbit/s通道状态，确保1套保护通道两端使用状态一致。2014年年底，检修公司继电保护维护人员反映：沙召Ⅰ回线路RCS-931 保护装置报警，检查保护装置正常。通信网管检查该保护两端落地点2 Mbit/s端口无告警，但交叉连接显示沙河端信号走“working”通道，即主用通道，召庙端走“protecting”通道，即子网通道。通信人员改为一致后，保护报警恢复。经检查，共有13套保护存在类似情况，为防患于未然，均已进行更改。

光纤、尾纤的连接头熔接质量、2 Mbit/s 连接头焊接质量不高，长时间运行会造成损耗增加，通道误码率增大甚至出现断纤现象。应提高工作人员安全意识、责任心及业务素质，尽量避免因人为因素造成的业务中断。

加强与继电保护工作人员的沟通协调，发生故障避免出现推诿现象，导致故障时间延长^[5]。

例如：土美牵线RCS-931B保护装置通道为土右1（西门子）—土右2—古城3—沙河1—包北1—包北2—春坤山2—呼供（西门子）—呼供（大唐）—呼供（华为）—美岱牵引站（华为）（途经通信站名称，括弧里为此通信站光端机厂家）。1套保护装置通道的通信站采用3种不同厂家设备，若干节点（指若干台通信站的通信设备）故障概率高，查找、判断困难，不易修复。在实际配置通道时，尽量减少网元节点数，缩短通信距离，使网络结构尽量简单，模式不复杂，优化设计路由，减小复用2 Mbit/s通道传输主保护信息的传输延时，保证继电保护可靠运行。

在包头供电局管辖范围内，只有达滨Ⅰ线、Ⅱ线CSC-103D 保护装置具有A、B 通道自动互切功能，为1套保护配置“双通道”，即2条通道不同落地点。光纤复用2 Mbit/s切换方式如图 3所示。 通常，该光纤复用2 Mbit/s切换方式可靠性应该更高，但是，具有A、B通道互切功能的光、电转换装置起不到应有的作用，当A通道故障时，无法正常切换至B通道，导致信息传输中断，保护退出。

图 3

图 3 光纤复用2 Mbit/s切换方式

包头供电局在通信光缆切改时仅使用检修工作票，应借鉴变电检修管理经验，建议增加检修操作票，配合唱票复诵制度，以完善包头供电局通信检修管理制度，提升通信专业管理水平。

此外，在切改光缆线路时，如该光缆线路继电保护通道在自愈环内，或有子网通道而无需退出时，在断纤试验过程中，需要耐心检查该继电保护通道自愈环沿路网元切换是否正常或1+1 SNCP通道两端状态是否一致，必要时询问两端变电人员此时保护状态并写入操作票。严格按步骤执行，避免光缆切改造成不应退出的继电保护装置受到影响。

内蒙古地区光纤通信网络初具规模，为配合地区经济建设，各区域电力线路光缆经常需要切改。通信光缆切改工作影响因素繁多，与电网安全紧密相连（尤其是500 kV线路，直接影响到华北电网），稍有疏忽就会造成不可弥补的后果。

由于500 kV线路较长，其通信通道一般都跨区域运行，光缆切改需要各区域与内蒙古电力信息通信中心、内蒙古超高压供电局乃至华北电网有限公司的通信与强电专业协同配合才能圆满完成。但实际工作中，没有统一的标准进行规范和管理，造成切改工作拖沓、无序，对电网安全极为不利。

西门子网管中部分网元（指网管系统中的网元，简单理解就是网络中的元素，网络中的设备）无法正常登录，还有未添加的网元，需要进行网元光通道、DCN（Data Communication Network，数据通信网）配置检查、设备软件升级。还有许多网元及现场2 Mbit/s端口标志不清、网元名称不统一、无用通道占用系统容量等情况，都需要尽快解决，否则，业务故障判断会非常困难，造成故障时间延长。

对于重要站点、光路、业务，一定要完善事故应急预案机制，防患于未然。

提高现有通信监控系统可靠性，否则各站数据无法及时上传，不能及时发现并处理由设备故障引起的业务中断。建议分配专人专管资源管理系统，实时更新系统内容，才能及时、准确提取所需数据，提高故障处理效率及工作效率。

包头地区电网的光纤通信网络通过逐步优化网络结构，已基本建成了智能通信网络。相信随着技术的进步，实现包头地区电网通信网络的多点保护，保证继电保护信号迅速、可靠传输，可为包头供电局通信网络高效、经济、安全运行提供更有力的保障。