一種電力骨幹OTN傳輸性能的評估系統及方法與流程

2024-03-25 04:34:05

本發明涉及一種對電力骨幹OTN傳輸系統的性能進行快速評估的系統和方法，屬於輸配電技術領域。

背景技術：

電力骨幹OTN傳輸系統(開放傳輸網絡Open Transport Network)對原有電力SDH傳輸系統(同步數據系列Synchronous Digital Hierarchy)進行了極大的提升，為急劇增長的信息智能化業務提供了足夠的帶寬空間。電力骨幹OTN傳輸系統是實現智能電網的網絡基礎，為智能電網提供了安全穩定的傳輸通道，它將發電、輸電、變電、配電、用電與調度六個環節緊密高效地聯繫在一起，具有高度開放性、可用性和信息安全性,使電網的運行和管理達到最優化。OTN傳輸系統是智能電網信息傳遞的「神經系統」，在智能電網的「神經系統」上搭載「思維器官」，就形成了智能電網骨幹OTN傳輸性能評估系統。

現有的OTN設備只有網管信息，對線路等信息一無所知，給傳輸性能的評估造成很大的困難。一旦傳輸系統發生故障，需由有經驗的網管專責進行分析，對仍不能確定的故障需專人赴現場勘察測試，費時費力。例如，當AB站點間的光路中斷時，網管側只能看到一側收光Los，無法判斷是光板、光模塊、尾纖還是線路光纜出現故障，需派人赴現場用專業儀器進行測試，如果是線路光纜故障，則需維修人員沿著線路進行巡線找故障點，效率極低。而且現有電力骨幹OTN傳輸系統的各個節點與不同環節之間缺少交互性，缺少模式統一，傳輸模式數據結構統一的性能評估技術，使得整個電力骨幹OTN傳輸系統缺少整體傳輸性能評估，造成整個系統的控制性較差，缺乏對系統傳輸性能的整體評估，穩定性與智能性水平偏低。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術之弊端，提供一種電力骨幹OTN傳輸性能的評估系統及方法，以提高OTN傳輸系統的評估效率和評估質量，增強電力骨幹OTN傳輸系統的可控性，實現電力骨幹OTN傳輸系統的智能化。

本發明所述問題是以下述技術方案解決的：

一種電力骨幹OTN傳輸性能的評估系統，構成中包括沿光纜線路布置的線路杆塔傳感器、安裝在各杆塔上的站點採集器、位於相鄰站點之間的多個光纜線路採集器、智能電網信息通信雲平臺以及與雲平臺連接的多個區域伺服器和多個功能伺服器，所述線路杆塔傳感器通過無線網絡將採集的信息上傳給臨近的光纜線路採集器，每個站點採集器通過無線網絡接收臨近光纜線路採集器發送的信息並通過網線與對應的OTN設備通信，每個區域伺服器通過信息內網與對應區域內的站點採集器交換信息。

上述電力骨幹OTN傳輸性能的評估系統，所述功能伺服器包括光纜路徑信息伺服器、光纜狀態監測伺服器、電力OTN網管伺服器和區域狀態信息伺服器。

一種電力骨幹OTN傳輸性能的評估方法，上述電力骨幹OTN傳輸性能的評估系統對電力骨幹OTN傳輸系統的性能進行評估的具體方法如下：

a.各線路杆塔傳感器實時採集光纜線路及線路杆塔的運行數據，並通過WSN無線傳感器網絡將採集的數據上傳至架設在杆塔上的光纜線路採集器；

b.各光纜線路採集器通過無線網絡將收到的數據傳送至臨近的站點採集器；

c.各站點採集器通過網線讀取對應OTN設備採集的數據，將讀取的數據與光纜線路採集器傳送的數據匯總裝載至數據幀內，並通過電力信息內網將數據幀傳送至對應的區域伺服器；

d.各區域伺服器將區域內各站點採集器傳送的信息進行處理，對數據進行分類裝載，然後將處理好的數據幀全部上傳至智能電網信息通信雲平臺上；

e.雲平臺根據每個數據幀類型的不同將數據幀轉發至對應的功能伺服器內；

f.各功能伺服器將收到的數據與理想數據、歷史數據進行對比，產生比對信息，將比對信息裝載至數據幀中，再將數據幀傳送至雲平臺；

g.雲平臺將所有數據幀匯總後開始進行雲計算與大數據分析，綜合評估每一項數據及比對信息；通過資料庫比對，例如收光功率採集到的數據為-20dB，理想數值是-18dB，比對信息為收光功率該項數值比理想值低2dB，雲平臺通過分析OTN基本參數要求、數值超出比例等，生成判斷正常、一般告警、重要告警等等，並將判斷結果裝載至數據幀內；

h.雲平臺根據數據幀內所有數據的判斷結果生成該數據幀的智能評估結果，將智能評估結果裝載到數據幀內，再將所有生成智能評估結果的數據幀發送至OTN系統中的各個環節，實現雲平臺與各設備、環節等進行交互式管理，同時也為之後的智能電網的進一步處理，實現更多功能提供數據基礎。

上述電力骨幹OTN傳輸性能的評估方法，所述數據幀包括以下內容：

前保護判斷碼字、後保護判斷碼字：用於對幀進行奇偶校驗；

類型碼字：用來區分監測對象；

編號碼字：用來區分同一區域的不同站點設備；

區域碼字：用來區分是哪一個區域的數據；

數據類型：用來區分數據類型；

數據編號：用來區分數據的來源(傳感器)；

數據：即採集到的數據，包括傳感器採集到的風速、舞動、振動下的光纜、杆塔的數據，OTN設備的電源、溫度、線路板、支路板的收光功率、發光功率、平坦度等數據。

普通數據幀中只包含數據信息，本發明數據幀則包含更多的內容，如採集到的數據、比對得到的信息以及通過電力雲平臺評估後的智能判斷結果，所有OTN評估過程中「數據—信息—智能」的全過程內容均裝載至本發明的數據幀內。

比對信息；

判斷結果；

智能判決信息碼字：雲平臺生成的智能評估結果。

本發明將評估設備與OTN傳輸線路緊密結合，一旦傳輸系統出現故障，可自動判斷出故障位置和故障類型，極大地提高了OTN傳輸性能的評估效率和評估質量，增強了電力骨幹OTN傳輸系統的可控性，實現了電力骨幹OTN傳輸系統的智能化。

附圖說明

圖1為電力骨幹OTN傳輸性能評估系統的整體示意圖；

圖2為智能評估數據幀的結構；

圖3為電力骨幹OTN傳輸性能評估系統的工作流程。

圖中各標號分別表示為：A1是指劃分的A區域中的第一個站點，A、B、C區就是結合地理位置及OTN系統拓撲等劃分出的區域塊(比如以甘肅為例，劃分河西、河東、北部等區域，分別編號A、B、C等，在河西片區則又包含站點敦煌變、沙洲變等等，相應編號為A1、A2等)

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

參看圖1，電力骨幹OTN傳輸性能評估系統包括線路杆塔傳感器、光纜線路採集器、站點採集器、區域伺服器、光纜路徑信息伺服器、光纜狀態監測伺服器、電力OTN網管伺服器、區域狀態信息伺服器和智能電網信息通信雲平臺。

電力骨幹OTN傳輸系統依據網架結構及地理區域劃分為不同區域(如A區、B區、C區)，為區分不同區域的線路設備，在圖2中的區域碼字部分進行編號，加以區分。影響OTN傳輸性能的主要因素是設備和光纜線路，通過圖2中的類型碼字加以區分。同一區域的不同站點設備通過圖2中的編號碼字部分加以區分。線路部分則以起點與終點進行命名。

每一個節點都需要監測採集不同類型的數據，因此需要對節點的數據類型進行編碼，在採集過程中，將數據類型碼字裝載到圖2中的數據類型部分中。電力骨幹OTN傳輸系統的採集數據主要來自於兩部分，OTN設備本身與傳輸線路，通過圖2中的數據類型進行編碼。OTN設備主要採集電源、溫度、線路板、支路板的收光功率、發光功率、平坦度等指標。收發光功率、平坦度等指標需指明對側節點編號，故需在圖2中的數據編號部分內填入對側OTN設備相應編碼。電力骨幹OTN傳輸線路以電力特種光纖複合架空地線OPGW為載體，通過傳感器採集的數據主要有溫度、風速、溼度等氣象因素，以及電壓、相位、電網擾動等。

光纜線路採集器，用於接收各類線路杆塔傳感器採集到的數據並裝載到智能評估數據幀中。由於傳輸距離較長，所以採用無線設備進行數據採集。具體採用SCDMA及LTE專網無線技術，每隔一段光纜線路設置一個光纜線路採集器，通過不同類型的傳感器實時監測輸電線路的情況。

區域伺服器是電力骨幹OTN傳輸系統中重要的部分，兼具有線傳輸與無線傳輸兩種傳輸途徑，通過無線傳輸對區域內的節點、線路上傳的智能評估數據幀進行整合匯總，將整合處理後的區域內數據幀通過信息內網傳送至智能電網信息通信雲平臺。

光纜路徑信息伺服器，主要是針對OTN設備收發光功率、平坦度等數據進行比對判斷，通過起點終點信息提取光纜路徑相關數據與採集到的數據進行比對處理，生成簡單的比對信息，並將信息裝載至智能評估數據幀內。

光纜狀態監測伺服器，主要是針對線路杆塔採集到的傳輸線路數據進行比對處理，將採集信息與本地數據進行比對生成比對信息，裝載於圖2中的比對信息位置內。

電力OTN網管伺服器，主要針對採集到的OTN設備相關性能數據進行比對處理，通過與電力OTN網管數據信息進行比對，生成比對信息。

區域狀態信息伺服器，用於處理不同區域內的綜合信息，將採集到的區域數據與歷史數據進行比對，生成區域狀態評價信息。

智能電網信息通信雲平臺，用於將各節點線路傳輸來的智能評估數據幀進行智能處理。這是電力骨幹OTN傳輸性能評估系統最為重要的一個部分，也是實現「數據—信息—智能」最為核心的環節。

為保證智能評估數據幀重要內容的安全可靠，如圖2所示，在智能評估數據幀內增加了前後保護判斷碼字。一旦在傳輸中出現問題，立刻停止本次傳輸處理過程，通過循環模塊立刻進入下一個周期。

為增強智能評估數據幀的擴展性，在智能評估數據幀內預留了一部分空白部分，未來如果出現新類型的數據，可以將其增加到預留部分。

數據的採集和處理過程：

需要採集的數據包括光纜線路數據及線路杆塔數據，這些數據通過光纜線路上以及杆塔上的線路杆塔傳感器採集；多個線路杆塔傳感器採集的信息通過WSN無線傳感器網絡上傳至架設在杆塔上的光纜線路採集器(圖1中下方畫出了A1A2站點間光纜線路採集器，其它站點間的光纜線路採集器與此相同，但圖1中沒有畫出)，由於A1與A2站點間的光纜線路較長，監測全程需多個光纜線路採集器，也就形成了A1A2站點間光纜線路採集器1……A1A2站點間光纜線路採集器n。光纜線路採集器採集的信息也通過無線網絡傳送至起點與終點內的站點採集器上，也就是A1站點採集器與A2站點採集器。由於光路是由起點、終點、光纜構成，站點採集器只能採集到一側的數據，並不能採集到光路的全部數據，需兩側採集數據方能評估光路狀態。以A1與A2站點之間的光路為例，A1站點採集器只能採集到A1側光板的發光功率與本側的收光功率，沒有對側A2站點光板的收發光功率信息，無法評估A1與A2之間的光路是否良好，損耗多大也無法計算，這一部分信息就是在A區域伺服器內通過綜合A1與A2兩個站點採集器的信息進行補充裝載。

站點採集器除了接收光纜線路採集器上傳的數據之外，還需通過網線對OTN設備數據進行採集。OTN設備採集的數據類型較多，包括電源、溫度、以及線路板、支路板的收光功率、發光功率、平坦度等。站點採集器將所有數據匯總裝載至數據幀內，通過電力信息內網傳送至區域伺服器內。區域伺服器將區域內各站點的信息進行處理，對數據進行分類裝載(以A1與A2站點之間的光路為例，A1站點採集器只能採集到A1側光板的發光功率與本側的收光功率，沒有對側A2站點光板的收發光功率信息，無法評估A1與A2之間的光路是否良好，損耗多大也無法計算，這一部分信息就是在A區域伺服器內通過綜合A1與A2兩個站點採集器的信息進行補充裝載的)。各區域伺服器將所有處理好的數據幀全部上傳至智能電網信息通信雲平臺上，雲平臺根據每個數據幀中類型碼字的不同將數據幀轉發至不同的功能伺服器內，各功能伺服器通過比對採集數據與理想數據、歷史數據等，產生比對信息，並將比對信息裝載至數據幀中的比對信息部分內，同時將處理比對的數據幀傳送至雲平臺。雲平臺將所有數據幀匯總開始進行雲計算與大數據分析，綜合評估每一項數據及比對信息，生成判斷結果並裝載至數據幀內，同時根據數據幀內所有數據的判斷結果生成該數據幀的智能評估結果，將智能評估結果裝載於數據幀內的智能判決信息碼字部分內。雲平臺將所有生成智能評估結果的數據幀再重新發送至OTN系統中的各個環節部分，形成交互模式。

本發明將線路、設備緊密結合。一旦出現中斷，可快速判斷出到底是設備側光板故障還是線路側故障，通過隨線的傳感器可快速判斷是杆塔故障還是線路故障，同時根據光纜線路傳感器的編號信息可快速對故障點位置進行定位，開展搶修，極大地提升了檢修效率。本發明可在沒有人為幹預的情況下，實現「數據——信息——智能」的過程，極大地提高了評估效率與質量。

數據幀各部分內容說明：

前、後保護判斷碼字：這部分借鑑SDH數據幀保護碼字，通過對幀進行奇偶校驗，確保數據幀內的信息準確，一旦該部分碼字不符，則立刻停止本次傳輸處理過程，通過循環模塊立刻進入下一個周期；

類型碼字：這部分用來區分到底是哪一部分的數據，包括光纜、杆塔、設備溫度、設備電源、光線路板、光支路板等，比如光纜0001，杆塔0010，設備溫度0011，支路板0100等等；

區域碼字：用來區分是哪一個區域的數據，如A區、B區、C區等等；

編號碼字：這部分是細化到站點，區分A1、A2到An；

數據類型：以A1站點的光纜為例，光纜監測的數據類型有很多種，包括溫度、風速、溼度、電壓、相位以及電網擾動等，需要對這些類別進行編碼，方法同上；

數據編號：一個站點可能有對多個方向的光纜，在同一條光纜之上又有多個線路杆塔傳感器，需明確數據來源於哪一個站點方向的光纜的第幾個傳感器時，在這一部分進行明確；

數據：即是採集到的數據

比對信息：這部分在與雲平臺關聯的功能伺服器內完成，是通過與資料庫比對形成的；

判斷結果：這一部分是雲平臺綜合計算的結果，通過本身數據與比對信息及其他相關數據信息形成；

智能判決信息碼字：雲平臺生成的智能評估結果。

雲平臺按樹形結構將所有影響OTN傳輸系統的指標進行分級，比如一級指標為OTN設備、光纜；OTN設備一級指標下的二級指標包括設備溫度、設備電源、設備控制板情況、設備光板情況；在二級指標設備光板情況下又有三級指標收光功率、發光功率、色散指數、平坦度等。最終將所有看似宏觀的指標全部分級細化到每一項可以採集的數據上。

以上所述的發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的等同替代和改進，均應包含在本發明的權利要求的保護範圍之內。