一种光纤纵联保护通道的检测方法与流程

本发明涉及继电保护检测领域，尤其是一种光纤纵联保护通道的检测方法。

背景技术：

在高压、超高压输电线路上，广泛采用双重化配置的光纤纵联保护。光纤纵联保护是借助光纤通道交换两侧线路保护的信息，通过比较两侧信息的特性量来判断故障类型(区内故障、区外故障)，从而决定是否切除被保护线路。作为保护信息的载体，光纤纵联保护通道在整套保护中发挥着巨大的作用，光纤通道的好坏直接影响保护装置的动作行为。常见的光纤纵联保护通道异常情况有通道中断、通道自环、通道交叉、数据丢包、通道失步等。快速可靠地检测出通道异常，以便尽早启动相应的应对措施，这对于增强电力系统的安全稳定运行具有极大的现实意义。

目前，对于光纤纵联保护通道的监测工作通常由保护装置来实现，其基本原理为：保护装置通过实时检测光纤通道物理层参数(如光发功率、光收功率)、链路层参数(如通道误码率)、应用层信息(如两侧通道识别码)等，当上述参数不满足设定的定值门槛时，装置告警并闭锁纵联保护。上述做法能够检测绝大多数的通道异常，但对于以下问题尚未有比较完善的解决方案：(1)主从通道的交叉连接检测；(2)两侧保护程序版本的一致性检测。

关于问题(1)，常见的通道交叉连接情况有：相邻线路的交叉连接(如图1)、双回线路的交叉连接(如图2)、主从通道的交叉连接(如图3)。在上述图中，a)表示正确的连接方式，b)表示错误的连接方式。对于通道交叉连接，通用的做法为：在保护装置定值中，分别为本侧、对侧通道设定一个唯一的识别码，通过实时检测收发通道的识别码信息来判断通道是否交叉。此方案可以判出图(1)、图(2)所示的单通道交叉故障；但图(3)所示的主从通道识别码相同，因为通道识别码按保护装置来配置，一台装置对应一个识别码，一台装置的主从通道共用一个识别码，故无法判出主从通道交叉故障。由于主从通道交叉故障隐蔽性极强，给检修人员增加了很大的工作量。

关于问题(2)，常规的做法是由运行人员确认两侧保护程序版本的一致性。这种由人工干预的做法存在运行风险，现场出现过多起因为两侧保护程序版本不一致导致的运行事故。

因此，有必要完善现有的光纤纵联保护通道检测方案，以方便光纤纵联保护的日常运维、现场故障检修。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种光纤纵联保护通道的检测方法，能够解决现有方案无法检测主从通道交叉的问题，消除了人工确认程序版本可能引起的运行风险。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光纤纵联保护通道的检测方法，包括如下步骤：

(1)发送方和接收方分别对应两侧保护装置，本侧保护装置采用crc-16算法对装置应用程序进行求和校验，生成16位程序校验信息；

(2)根据保护装置中的本侧通道识别码定值，生成代表本侧通道的16位识别码；

(3)根据通道类型，结合程序校验信息和本侧通道识别码，生成唯一的32位通道信息字；

(4)发送信息字并检测光发功率，光发功率实时显示在装置监视菜单下；

(5)对侧保护装置判断接收光功率是否满足要求，当光纤传输通道中断或通道衰耗超标时，对侧保护装置报“通道中断”或“通道延时过大”，此时闭锁纵联保护；当光接收功率在正常范围内时，启动下一步检测；

(6)对侧保护装置判断通信误码率及信息有效性：当接收信息帧数与发送信息帧数差值超过设定门槛或信息校验码连续5次出现不匹配时，判为“通道失步”，闭锁纵联保护；当上述情况不满足时，判为数据链路层正常，启动下一步检测；

(7)对侧保护装置解析接收到的信息字，分别提取出对侧通道识别码、对侧程序版本信息；

(8)对侧保护装置判断对侧通道识别码是否与保护装置内的“对侧通道识别码”定值匹配；当通道自环或单通道交叉时，上述2个识别码不匹配；当通道正常时，上述识别码匹配，启动下一步检测；当通道正常时，上述识别码匹配，启动下一步检测；

(9)判断对侧程序版本与本侧程序版本是否一致，其中本侧程序版本校验信息已经由步骤(1)计算得出；当两侧校验信息不一致时，判为两侧程序不一致，闭锁纵联保护；反之，判为程序版本一致，开放纵联保护。

优选的，步骤(1)中，crc-16算法具体包括如下步骤：读取本侧保护装置固化程序，将其存放于一个数组内，记录程序的字节数progsize，按照生成多项式g(x)＝x¹⁶+x¹²+x²+1逐一对该数组内的字节进行crc码的生成；为了提高crc码的生成速度，采用查表法进行处理，具体处理过程如下：(1)预置一个16位的crc值，其初始值为0x0；(2)提取数组中的第n个字节，n的取值范围为1～progsize，将该字节与crc的低8位异或得到一个索引值，并根据该索引值在crc-16表中找到对应的crc值；(3)保留步骤(2)值的高8位不变，将其低8位与原值的高8位异或作为新的低8位值，组合高8位、低8位得到一个新的16位值，并执行n＝n+1；重复执行流程(2)、(3)直至完成所有程序字节的校验，最终可以得到本侧程序的crc校验值。

优选的，步骤(3)中，通道信息字采用如下规则生成：单通道模式下，信息字为高16位为本侧通道识别码，低16位为本侧程序校验码；主从通道模式下，主通道信息字为高16位为本侧通道识别码，低16位为本侧程序校验码，从通道信息字为高16位为本侧通道识别码，低16位为本侧程序校验码的反码。

优选的，步骤(9)中，当两侧校验信息出现互为补码特性时，说明出现了主从通道交叉连接故障，这同时也验证了两侧程序版本一致。

优选的，步骤(4)与步骤(5)在物理层进行；步骤(6)在数据链路层进行；其他步骤都在应用层进行。

本发明的有益效果为：具有较好的检测完备性，分类考虑了物理层、数据链路层、应用层的各类通道故障，与现有设计规范兼容性好；整个方案在没有增加用户定值的前提下，实现了通道的唯一性标识，解决了现有方案无法区分主从通道的问题；该检测方案可以自动完成两侧保护装置程序版本的校验，确保两侧程序版本的一致性，消除了人工校对版本存在的运行风险；信息编码效率高，一个信息字同时包含了通道标识、程序版本2类信息，仅仅增加了2个字节的传输量，对保护程序的影响极小。

附图说明

图1是本发明的相邻线路的光纤纵联保护通道交叉连接示意图。

图2是本发明的双回线路的光纤纵联保护通道交叉连接示意图。

图3是本发明的光纤纵联保护主从通道交叉连接示意图。

图4是本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

如图4所示，一种光纤纵联保护通道的检测方法，包括如下步骤：

(1)发送方和接收方分别对应两侧保护装置，本侧保护装置采用crc-16算法对装置应用程序进行求和校验，生成16位程序校验信息；

(2)根据保护装置中的本侧通道识别码定值，生成代表本侧通道的16位识别码；

(3)根据通道类型，结合程序校验信息和本侧通道识别码，生成唯一的32位通道信息字；

(4)发送信息字并检测光发功率，光发功率实时显示在装置监视菜单下；

(5)对侧保护装置判断接收光功率是否满足要求，当光纤传输通道中断或通道衰耗超标时，对侧保护装置报“通道中断”或“通道延时过大”，此时闭锁纵联保护；当光接收功率在正常范围内时，启动下一步检测；

(6)对侧保护装置判断通信误码率及信息有效性：当接收信息帧数与发送信息帧数差值超过设定门槛或信息校验码连续5次出现不匹配时，判为“通道失步”，闭锁纵联保护；当上述情况不满足时，判为数据链路层正常，启动下一步检测；

(7)对侧保护装置解析接收到的信息字，分别提取出对侧通道识别码、对侧程序版本信息；

(8)对侧保护装置判断对侧通道识别码是否与保护装置内的“对侧通道识别码”定值匹配；当通道自环或单通道交叉时，上述2个识别码不匹配；当通道正常时，上述识别码匹配，启动下一步检测；

(9)判断对侧程序版本与本侧程序版本是否一致，其中本侧程序版本校验信息已经由步骤(1)计算得出；当两侧校验信息不一致时，判为两侧程序不一致，闭锁纵联保护；反之，判为程序版本一致，开放纵联保护。

目前，相关电力公司制定了保护装置的标准化设计规范，统一了保护装置功能、定值、菜单等用户接口。为了兼容标准化设计规范，同时又能增强保护装置的光纤通道检测等性能，采用分层检测的思路，分别对通道物理层、数据链路层、应用层进行检测。只要上述任意一层出现通道异常，保护装置给出相关告警信息，并闭锁光纤纵联保护。通过设定一个信息字(字长为32位)，以便唯一性地标识各类光纤通道。综合考虑现场光纤通道的配置情况，信息字的组成做如下规定：单通道模式的信息字为：高16位为本侧通道识别码，低16位为本侧程序校验码；主从通道模式下，主通道信息字为：高16位为本侧通道识别码，低16位为本侧程序校验码；从通道信息字为：高16位本侧通道识别码，低16位为本侧程序校验码的反码。

采用交换信息字的方式实现通道检测、版本校验。本侧保护装置通过提取对侧保护装置传递的信息字(通道识别码、程序校验码)，分别与装置内部对侧通道识别码定值、本侧程序校验码进行比较，从而得到当前的通道连接状态、程序版本一致性信息。根据判断结果，保护装置启动后续的处理程序。

整个检测过程由发送方和接收方一起配合完成，两者分别在物理层、数据链路层、应用层对光纤纵联保护通道进行检测。发送方、接收方分别对应两侧保护装置。任意一侧保护装置都经历了发送、接收2个过程，本侧保护装置需要将信息发送给对侧保护装置，同时也需要接收对侧保护装置传递的信息。

上述检测方案兼容现有的技术设计规范，通过两侧保护装置交互信息字，可以完备地检测出各种光纤纵联保护通道故障，同时可以自动对两侧保护程序版本进行一致性校验，提高了检测效率，消除了人工校对程序版本存在的运行风险，具备较强的工程实用性。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。