本發(fā)明涉及一種基于物理層的光纖通信斷鏈快速監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

通信技術(shù)的發(fā)展，推動了智能變電站的建設(shè)，傳統(tǒng)四遙、故障錄波等基本功能已不能滿足變電站的需求，大量高級應(yīng)用基于通信網(wǎng)絡(luò)來完成，通信網(wǎng)絡(luò)的健壯程度直接影響到保護(hù)的可靠性。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展及光纖價格的下降，變電站內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸由傳統(tǒng)的電纜傳輸方式轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w以太網(wǎng)傳輸方式，光纖通信網(wǎng)絡(luò)成為智能變電站的一大特點(diǎn)。

根據(jù)智能變電站三層結(jié)構(gòu)的劃分，變電站通信網(wǎng)絡(luò)分為站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)，由于采用了光通信及交換式以太網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)采樣值的快速上傳，及goose跳合閘、聯(lián)閉鎖信息的快速傳遞，故對快速性和實(shí)時性有了更迫切的要求。目前，兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)鏈路監(jiān)測通過通信報(bào)文的識別來實(shí)現(xiàn)，報(bào)文發(fā)送周期的長短，直接決定了鏈路異常狀態(tài)判斷的快慢。

通常，智能變電站中g(shù)oose網(wǎng)絡(luò)光纖通信斷鏈報(bào)警判據(jù)為：goose接收裝置在4倍goose心跳時間內(nèi)如果沒有收到正確的goose報(bào)文，則報(bào)goose接收斷鏈報(bào)警，而goose心跳時間通常設(shè)置為5s，這意味著在20s后裝置才能報(bào)出光纖通信斷鏈，在此期間基于goose的保護(hù)方案以及測控聯(lián)閉鎖方案將處于失控狀態(tài)。

在鏈路異常判出期間，如果發(fā)生系統(tǒng)短路故障，保護(hù)裝置存在誤動或拒動的可能。對于測控裝置，經(jīng)常用到跨間隔聯(lián)閉鎖功能，如果在操作期間出現(xiàn)通信鏈路異常，導(dǎo)致開關(guān)、刀閘位置不能正確傳送，現(xiàn)場操作時存在安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于物理層的光纖通信斷鏈快速監(jiān)測方法，在光纖通信斷鏈時可快速發(fā)現(xiàn)異常鏈路，及時給出預(yù)防措施閉鎖相關(guān)功能，特別是對快速性和實(shí)時性有很高要求的保護(hù)方案，可有效提高保護(hù)的可靠性。同時，能提高運(yùn)維人員的檢修效率。

名詞解釋：

光通信號sd：sd信號是signaldetect的縮寫，用于表示光收發(fā)器是否監(jiān)測到光信號?？蓞⒁妏hy芯片手冊中sdet管腳的描述。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于物理層的光纖通信斷鏈快速監(jiān)測方法，每臺設(shè)備采用osi模型且通過物理層phy芯片實(shí)現(xiàn)物理層的電氣特性，每臺設(shè)備的光接收模塊、光發(fā)送模塊以及應(yīng)用軟件之間通過phy芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互，兩臺設(shè)備之間采用光纖直連的方式；

對于每臺運(yùn)行的設(shè)備，光接收模塊實(shí)時監(jiān)測光接收功率，當(dāng)光接收功率大于設(shè)定的接收門檻時，認(rèn)為光路正常，置光通信號sd為1，否則，認(rèn)為光纖斷鏈或異常，置光通信號sd為0；

phy芯片實(shí)時監(jiān)測光通信號sd，根據(jù)sd的狀態(tài)生成phy芯片鏈路狀態(tài)link；

應(yīng)用軟件按設(shè)定周期采集phy芯片鏈路狀態(tài)，當(dāng)鏈路斷鏈或異常時報(bào)光纖斷鏈報(bào)警，并閉鎖與此相關(guān)的功能。

優(yōu)選，當(dāng)鏈路斷鏈或異常時，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定位具體故障鏈路。

優(yōu)選，兩臺設(shè)備之間采用光纖直連的方式，本側(cè)設(shè)備的發(fā)送端和對側(cè)設(shè)備的接收端相連，且本側(cè)設(shè)備的接收端和對側(cè)設(shè)備的發(fā)送端相連，發(fā)送和接收采用獨(dú)立的光纖通道。

優(yōu)選，phy芯片鏈路狀態(tài)檢測模式設(shè)置為正常運(yùn)行方式，即數(shù)據(jù)接收通道異常時，關(guān)閉數(shù)據(jù)發(fā)送通道。

優(yōu)選，phy芯片實(shí)時采集光通信號sd，當(dāng)sd為1時，經(jīng)過t1時間防抖后置鏈路狀態(tài)link為1，否則置0，其中t1為鏈路狀態(tài)link防抖時間定值。

優(yōu)選，應(yīng)用軟件根據(jù)任務(wù)執(zhí)行周期t0采集鏈路狀態(tài)link，當(dāng)link為0時經(jīng)過t2時間防抖后報(bào)光纖斷鏈報(bào)警，其中t2為光纖斷鏈報(bào)警防抖時間定值。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明不依賴于通信報(bào)文格式、發(fā)送周期等約束條件，監(jiān)測速度快，定位準(zhǔn)確、直觀，適用于各種基于光纖通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合，在光纖斷鏈時可及時給出預(yù)防措施閉鎖相關(guān)功能，特別是對快速性和實(shí)時性有很高要求的保護(hù)方案，可有效提高保護(hù)的可靠性。同時，能提高運(yùn)維人員的檢修效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于物理層的光纖通信斷鏈快速監(jiān)測方法的監(jiān)測原理示意圖；

圖2是本發(fā)明兩個設(shè)備之間的連接示意圖；

圖3是本發(fā)明phy芯片動作判據(jù)示意圖；

圖4是本發(fā)明應(yīng)用軟件動作判據(jù)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)鋱D；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的光接收模塊的工作流程圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的phy芯片的工作流程圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用軟件的保護(hù)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對本發(fā)明的限定。

如圖1-8所示，一種基于物理層的光纖通信斷鏈快速監(jiān)測方法，每臺設(shè)備采用osi模型且通過物理層phy芯片實(shí)現(xiàn)物理層的電氣特性，每臺設(shè)備的光接收模塊、光發(fā)送模塊以及應(yīng)用軟件之間通過phy芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互，兩臺設(shè)備之間采用光纖直連的方式。

每臺設(shè)備都具有光發(fā)送模塊和光接收模塊，設(shè)備可以是保護(hù)、測控、保測一體裝置、智能終端等二次設(shè)備，也可以是交換機(jī)之類的通信轉(zhuǎn)接設(shè)備。如圖2所示，兩臺設(shè)備1和2之間采用光纖直連的方式，本側(cè)設(shè)備(設(shè)備1)的發(fā)送端和對側(cè)設(shè)備(設(shè)備2)的接收端相連，且本側(cè)設(shè)備的接收端和對側(cè)設(shè)備的發(fā)送端相連，發(fā)送和接收采用獨(dú)立的光纖通道。

對于每臺運(yùn)行的設(shè)備，光接收模塊實(shí)時監(jiān)測光接收功率，當(dāng)光接收功率大于設(shè)定的接收門檻時，認(rèn)為光路正常，置光通信號sd為1，否則，認(rèn)為光纖斷鏈或異常，置光通信號sd為0。設(shè)p為設(shè)備檢測到的光接收功率，pth為光接收門檻，則光接收模塊實(shí)時監(jiān)測光接收功率，根據(jù)光接收功率大小生成光通信號sd，其動作判據(jù)為：

phy芯片實(shí)時監(jiān)測光通信號sd，根據(jù)sd的狀態(tài)生成phy芯片鏈路狀態(tài)link，其動作判據(jù)如圖3所示，phy芯片實(shí)時采集光通信號sd，當(dāng)sd為1時，經(jīng)過t1時間防抖后置鏈路狀態(tài)link為1，否則置0，其中t1為鏈路狀態(tài)link防抖時間定值。

應(yīng)用軟件按設(shè)定周期采集phy芯片鏈路狀態(tài)，當(dāng)鏈路斷鏈或異常時報(bào)光纖斷鏈報(bào)警，并閉鎖與此相關(guān)的功能。比如，如圖4所示，應(yīng)用軟件根據(jù)任務(wù)執(zhí)行周期t0采集鏈路狀態(tài)link，當(dāng)link為0時經(jīng)過t2時間防抖后報(bào)光纖斷鏈報(bào)警，其中t2為光纖斷鏈報(bào)警防抖時間定值。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通訊正常時，光接收功率正常，光通信號sd為1，link為1，無光纖斷鏈報(bào)警。當(dāng)檢測到光纖斷鏈報(bào)警后，立即閉鎖相關(guān)功能。同時還可以結(jié)合其他設(shè)備光纖斷鏈報(bào)警情況(即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))，定位出具體故障鏈路。

利用物理層phy芯片實(shí)現(xiàn)物理層的電氣特性，phy芯片啟動后需設(shè)定phy芯片相關(guān)參數(shù)，如是否自動協(xié)商、最大通信速率、鏈路檢測模式等，其中鏈路檢測模式需設(shè)置為正常運(yùn)行方式，即當(dāng)數(shù)據(jù)接收通道異常時關(guān)閉數(shù)據(jù)發(fā)送通道，因此光纖收、發(fā)斷鏈均能被監(jiān)測。

以圖2為例，光纖發(fā)生斷線時故障情況如下：

1)當(dāng)光纖1發(fā)生光纖斷線時，設(shè)備2的接收模塊將無法收到光信號，設(shè)備2的光通信號sd為0，同時設(shè)備2會關(guān)閉發(fā)送通道，導(dǎo)致設(shè)備1的接收模塊也無法收到光信號，設(shè)備1的光通信號sd為0，設(shè)備1和設(shè)備2報(bào)光纖通信斷鏈報(bào)警；

2)當(dāng)光纖2發(fā)生光纖斷線時，設(shè)備1的接收模塊將無法收到光信號，設(shè)備1的光通信號sd為0，同時設(shè)備1會關(guān)閉發(fā)送通道，導(dǎo)致設(shè)備2的接收模塊也無法收到光信號，設(shè)備2的光通信號sd為0，設(shè)備1和設(shè)備2報(bào)光纖通信斷鏈報(bào)警。

電源發(fā)生故障時故障情況如下：

1)當(dāng)設(shè)備1電源故障時，設(shè)備1停止運(yùn)行，設(shè)備2的接收模塊無法收到光信號，設(shè)備2的光通信號sd為0，設(shè)備2報(bào)光纖通信斷鏈報(bào)警；

2)當(dāng)設(shè)備2電源故障時，設(shè)備2停止運(yùn)行，設(shè)備1的接收模塊無法收到光信號，設(shè)備1的光通信號sd為0，設(shè)備1報(bào)光纖通信斷鏈報(bào)警。

光接收、發(fā)送模塊發(fā)生故障時故障情況如下：

1)當(dāng)設(shè)備1光接收模塊發(fā)生故障時，設(shè)備1的接收模塊將無法收到光信號，設(shè)備1的光通信號sd為0，同時設(shè)備1會關(guān)閉發(fā)送通道，導(dǎo)致設(shè)備2的接收模塊也無法收到光信號，設(shè)備2的光通信號sd為0，設(shè)備1和設(shè)備2報(bào)光纖通信斷鏈報(bào)警；

2)當(dāng)設(shè)備1光發(fā)送模塊發(fā)生故障時，設(shè)備2的接收模塊將無法收到光信號，設(shè)備2的光通信號sd為0，同時設(shè)備2會關(guān)閉發(fā)送通道，導(dǎo)致設(shè)備1的接收模塊也無法收到光信號，設(shè)備1的光通信號sd為0，設(shè)備1和設(shè)備2報(bào)光纖通信斷鏈報(bào)警；

3)當(dāng)設(shè)備2光接收模塊發(fā)生故障時，設(shè)備2的接收模塊將無法收到光信號，設(shè)備2的光通信號sd為0，同時設(shè)備2會關(guān)閉發(fā)送通道，導(dǎo)致設(shè)備1的接收模塊也無法收到光信號，設(shè)備1的光通信號sd為0，設(shè)備1和設(shè)備2報(bào)光纖通信斷鏈報(bào)警；

4)當(dāng)設(shè)備2光發(fā)送模塊發(fā)生故障時，設(shè)備1的接收模塊將無法收到光信號，設(shè)備1的光通信號sd為0，同時設(shè)備1會關(guān)閉發(fā)送通道，導(dǎo)致設(shè)備2的接收模塊也無法收到光信號，設(shè)備2的光通信號sd為0，設(shè)備1和設(shè)備2報(bào)光纖通信斷鏈報(bào)警。

上述方案中，光纖通信斷鏈監(jiān)測速度取決于應(yīng)用軟件任務(wù)執(zhí)行周期t0、鏈路狀態(tài)link防抖時間t1和光纖斷鏈報(bào)警防抖時間t2，可根據(jù)不同應(yīng)用場合調(diào)整總的監(jiān)測時間。

當(dāng)保護(hù)裝置檢測到發(fā)生光纖斷鏈報(bào)警時，閉鎖與此相關(guān)的保護(hù)功能；當(dāng)測控裝置檢測到發(fā)生光纖斷鏈報(bào)警時，閉鎖與此相關(guān)的測控功能；當(dāng)保測一體裝置檢測到發(fā)生光纖斷鏈報(bào)警時，閉鎖與此相關(guān)的保護(hù)、測控功能。

當(dāng)鏈路斷鏈或異常時，可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定位具體故障鏈路，以圖5為例，4臺保護(hù)裝置掛在同一臺交換機(jī)上，其中裝置1和裝置2負(fù)責(zé)發(fā)送goose報(bào)文到交換機(jī)，裝置3和裝置4同時接收裝置1和裝置2發(fā)送的goose報(bào)文。在發(fā)生不同故障時，光纖斷鏈報(bào)警情況如下表所示：其中o代表有報(bào)警，x代表無報(bào)警。根據(jù)此二維表格，便可直觀定位出故障鏈路。

本發(fā)明不依賴于通信報(bào)文格式、發(fā)送周期等約束條件，監(jiān)測速度快，定位準(zhǔn)確、直觀，適用于各種基于光纖通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合，在光纖斷鏈時可及時給出預(yù)防措施閉鎖相關(guān)功能，特別是對快速性和實(shí)時性有很高要求的保護(hù)方案，可有效提高保護(hù)的可靠性。同時，能提高運(yùn)維人員的檢修效率。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或者等效流程變換，或者直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。