WXH803通道PPT幻灯片课件.ppt

1,许继电气公司发电部,通道篇,2,目录,1.概述2.光纤通道介绍3.通信接口设计4.通道调试维护专用通道复用通道5.通道配置原则6.通道发展新特点,WXH-803输电线电流差动保护装置,3,输电线主保护原理的选用往往受保护信号传输通道的制约。目前国内输电线路主保护所使用的保护信号传输通道向光纤通道发展。1、电力线载波通道载波通道是纵联保护中应用最广的一种，由输电线及其加工和连接设备等组成。电力线载波是利用输电线路本身作为一个通道，在输电线传送50Hz工频电流的同时，迭加传送一个载波讯号（50400kHz的高频电流）的方法，以传输继电保护数据。与纵联保护配合的收发信装置可以是专用收发信机，也可以是复用电力载波机。,其缺陷主要表现在：a.专用收发信机占用专用信道，加剧频率资源的日益紧张；b.作为模拟系统的电力线载波设备，提高其抗干扰能力和采取严密的抗干扰措施一直是电力系统继电保护的一大难题。接地不良、地电位升高、故障时收发讯干扰、收发讯机特性不良以及通道短路等因素影响了纵联保护的正确运行。c.载波通信稳定性低，而且不能开展多种业务。,主保护通道的发展,4,2、导引线通道对于短距离的输电线，可以敷设专门的金属导引电缆作为辅助导线，利用辅助导线将一端的电气量传送到另一端，构成线路纵差保护。线路纵差保护的通道包括金属导引电缆、辅助导线监视装置和隔离变压器。辅助导线通道的缺点一是存在很高的过电压，威胁装置的安全，二是对于中长距离的输电线路，为保护敷设专用的辅助导线，不仅技术上不可能，而且在经济上也不合理。,5,3、微波通道微波通道由发讯机连接电缆、方向性天线和两端之间的空间组成。由发讯机发出的频率为300030000MHz的微波讯号，经定向天线发射，通过空间向对方传播，微波讯号经对方的天线接收后再通过连接电缆送到收讯机中。微波通信实现了继电保护数据与其它多种业务数据的共同传输，独立于输电线路的微波通道与输电线路没有任何联系，具有较宽的频带，可不受限制地传送闭锁信号和允许信号，受干扰小，可靠性高。其主要的问题是存在信号衰落问题，当两个变电站之间超过一定的距离时，需要架设微波中继站，投资费用大。数字微波电路最大容量为34Mb/s，PCM48路，作为电力通信主干网显得容量不足。,6,4、光纤通道光纤通信广泛采用PCM调制方式。光纤通道与输电线无直接联系，光纤通道具有传输容量大、信号传输速度快、抗干扰能力强的优点，加上经济上可利用光纤电力通信网的资源，因此光纤通道已成为保护信号传输通道的首选方式。其不足之处主要是：专用方式传送距离受到限制,7,目前，随着经济的发展，电力系统的通信已从简单的话音通信发展到包括数据通信宽带多媒体图象传输和交换，通信业务也从单一化走向多功能综合化。许多地方都把发展光纤通信主干网作为电力通信的发展方向和重要任务，这都为继电保护所需要的稳定、可靠的数字化信息传输通道创造了有利条件。在光纤网络敷设的光缆中，除提供数据共用光纤通道接口，满足数据通信、宽带多媒体、图像等信息等的需求外，还提供专用于继电保护的纤芯。这可为高压输电线的继电保护提供了复用光纤通道（与SDH共用的数据通道）和专用光纤通道（利用光纤网络中继电保护用纤芯构成）。,光纤通道的优势,8,继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，因此，保护信号传输通道应与之相应地满足要求：1）可靠性高抗干扰能力强外部电磁干扰、静电放电、倒闸操作、配线架接触不良、电源瞬态干扰；误码率低。2）通道延时小微波和光纤通道的传输延时不大于5ms。,主保护对通道的要求,9,主保护对通道的依赖,输电线路电流差动保护需要将大量数据信息从线路一侧传向另一侧，为防止通信误码引起的误动，采用CRC校验程序，但由于保护实时性要求和通道容量的限制，发生传输错误时，难于实现信息的重建。这就意味着在一帧长达200位的信息中若出现1位或以上的误码，整帧信息将被丢弃。如果误码出现频度不高，对保护性能影响不大，但若出错频度很高，就会闭锁差动保护。在使用微波或无线进行数字通信的情况下，人们常使用BER（biterrorrate位误码率）指标来评价通讯的可靠性。但当评价用于保护的通信可靠性时，人们采用MER(messageerrorrate帧信息误码率)来考核通信性能。这是由于一帧信息中有一位错误或多位错误对保护来说都是不能使用的，根本原因在于对保护实时性要求很高，既没有时间对出错的信息帧重发，也没用能力进行数据恢复，只好丢弃数据帧。每丢弃一帧数据帧，相当于闭锁保护5ms。,10,专用方式需为继电保护敷设专用的光纤通道，在专用光纤通道中只传输继电保护的信息。由于受光端机的工作距离（主要由光头的光发送功率和接收灵敏度决定）的限制和敷设光缆费用的制约，专用方式的通信距离一般在60km(1310nm),80km(1550nm)以内。专用方式的优点是光缆的纤芯经熔纤后由光缆终端箱直接接入保护设备的光端机，不需附加其它设备，可靠性高而且由于不涉及通信调度，管理也较方便。,专用通道方式,11,复用方式则是利用数字PCM复接技术，借助现有的光纤通道和微波通道，对继电保护的信息进行传输。复用方式利用64kbit/s或2M的数字接口接入现有数字用户网络系统，不需再敷设光缆，同时传输距离也大大提高，可延伸到数字用户网络的每一个通信接点。继电保护利用复用方式传输数据信息时，需在通信室内增加数字复用接口设备和数字复用设备相连接。复用方式满足长距离输电线路的保护要求。实际工程应用中，安装在继电保护室的保护装置与安装在通信室的PCM数字复用接口设备的距离较远（电气距离超过50m），为保证保护数据通信的可靠性，其间的通信媒介采用光缆。复用方式不但节省了光缆及施工费用，而且利用了SDH自愈环的高可靠性，在电力系统中的应用正逐渐增多。,复用通道方式,12,13,专用通道和复用通道在光纤网络敷设的光缆中，除提供数据共用光纤通道接口，满足数据通信、宽带多媒体、图像信息等的需求外，还提供继电保护专用纤芯。专用光纤通道由于占用光缆纤芯数较多，加上传输距离较近，限制了其有效应用，对于长距离输电线路的保护，数据通信一般采用复用通道。对于中短距离的线路保护，有时虽然采用了专用通道为主用通道，为增加可靠性，也常采用复用通道作为备用通道，从而保证在一种通道传输方式故障时，至少还有一路通道能够传输保护信号，不能因为某一个公共的通道元件故障，造成线路失去主保护。复用方式不但节省了光缆及施工费用，而且利用了SDH自愈环的高可靠性。2M复用和64k复用复用方式时，64k复用占用共用数据资源少；2M通道可省去两侧PCM交换机设备，通信链路上减少了中间环节，减少了传输时延；2M速率增加了传输带宽，可以传输更多保护信息。目前，2M通道通道应用方式逐渐增多。,通道方式的配合,14,保护光纤接口,WXH-803保护光纤接口有单通道接口和双通道接口两种，以下面以双通道接口为例进行说明:双通道接口逻辑图,15,双通道的每个通道具备独立的通信功能，每个通道都有自己独立的的发送和收缓冲区;双通道独立并行工作，一通道异常不影响另一通道工作；每个通道具有独立的内外时钟选择功能；每个通道具有独立的编解码和锁相环功能逻辑回路；实现双通道热备用实现数据无缝透明切换；每个通道都有自己的监视程序，同时给出两个通道的通信质量信息,保护光纤接口,双通道工作模式说明,16,保护光纤接口,双通道光端机逻辑图,17,保护光纤接口,双通道通信CPU工作模式说明,18,同步调整通道选择算法如下：只有一个通道工作时，保护装置根据运行的工作通道数据进行采样时刻的同步调整；在双通道工作的情况下，上电时优先选择通道时延小的通道（3次确认）作为同步调整通道；在双通道工作的情况下，如果两侧通道时延差别不大（小于0.5ms），选择通道A为同步调整通道；当同步调整通道失效后，选择另一工作正常通道作为同步调整通道。当同步调整通道时延小于另一通道时延（差值大于0.5ms）且连续10s，选择另一通道作为同步调整通道。（专用通道恢复）,同步调整通道选择,保护光纤接口,19,双通道数据选择算法特点：差动计算时自动选择通道延时短的通道数据；检测到一通道数据误码时自动选择另一通道数据；一通道数据丢失时自动选择另一通道数据；两通道数据地位相同；,双通道数据选择,保护光纤接口,20,通道信息显示双通道的通道状态信息如通道时延，收发帧数等由通讯模块计算完成。通道状态信息在浏览菜单中，可供厂家，继保人员和运行人员查看。通道A时延通道A时延ms通道B时延通道B时延ms通道A发送帧数当前1s内发送的帧数通道A接收帧数当前1s内接收的帧数通道B发送帧数当前1s内发送的帧数通道B接收帧数当前1s内接收的帧数通道A误码数当前1s内的误码帧数通道A误码秒误码秒统计值通道B误码数当前1s内的误码帧数通道B误码秒误码秒统计值通道A失效通道A工作状态不正常通道B失效通道B工作状态不正常,21,误码监测为保证通信的可靠性，需对通道进行严密的监视，通道误码的监测遵照ITU-TG8.21标准，鉴于保护误码监测机制为帧误码（MER）监测，非位误码(BER)检测，故采用MER(messageerrorrate帧信息误码率)来考核通信性能。通道误码监测内容如下：对每帧数据进行CRC校验，对1秒内的错误帧数进行统计，当错误帧数大于给定值（）时，认为该秒为误码秒（erodedseconds）；在恒速率通信时，单位时间秒内收到的帧数为恒定，如果丢失帧数大于某给定值（1）时，认为该秒为误码秒；对同一单位时间秒内的的误码帧和丢失帧数求和，把出现31帧以上的误码帧和丢失帧的秒作为严重误码秒（Severelyerodedseconds）。计算出的秒内误码帧和丢失帧数之和同时作为误码显示用。连续10个严重误码秒或连续1s（躲SDH/PDH自愈切换时间）无接收数据认为通道失效（ChannelFailure）。,22,双通道告警方式为防止单通道应用时，装置因无备用通道误发报文和长期告警，增加控制字“双通道方式”选择项，保护根据该控制字来选择通道告警模式和闭锁保护。无“双通道方式”时，保护根据通道运行情况识别出工作通道，只有工作通道失效时给出告警信号和报文；选择“双通道方式”时，任一通道失效时都给出告警信号和报文；无“双通道方式”时，工作通道通道失效时闭锁差动保护；在“双通道方式”时，双通道通道失效或主用通道通道失效且通道切换失败时闭锁差动保护；,23,OETC64复用接口装置主要功能：1接收保护侧光纤送过来的光信号，并将其转换为电信号；2按照ITU-TSS建议G703通信标准中有关同向接口的规定，将O/E转换后的电信号变换成相应的数据码型和接口电平，定时加入破坏点后，送到PCM终端复用器64kbps数据端子；3将从PCM终端复用器64kbps数据端子接收的数据，经码型变换，转变为可在光路上传送的码型电信号；4对码型变换后的电信号进行调制，变换为光信号送至保护收信光纤；5有通道告警功能，当光纤链路和PCM链路故障时，应有通道异常灯光指示和告警触点输出。,64K复用接口,24,OETC2M复用接口装置主要功能：1接收保护侧光纤送过来的光信号，并将其转换为电信号；2按照ITU-TSS建议G703通信标准中有关E1接口的规定，将O/E转换后的电信号变换成相应的数据码型和接口电平，送到E1接口；3将从送到E1接口接收的数据，经码型变换，转变为可在光路上传送的码型电信号；4对码型变换后的电信号进行调制，变换为光信号送至保护收信光纤；5有通道告警功能，当光纤链路和接口链路故障时，应有通道异常灯光指示和告警触点输出。,2M复用接口,25,数字通信系统数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。在数字通信中，多路信号的传输是采用时分复用方式，其基本技术是脉冲编码调制（PCM）,一.脉冲编码调制和时分复用,PCM数字电话时分复用结构如下图所示。抽样开关K1对每一路经低通滤波后的多路话音信号进行依次采样，经过量化编码（即A/D转换）和码型变换，最后送往信道。在接收端进行码型反变换，解码（即D/A数模变换），然后通过分路开关把各个话路信号分离出来，经低通滤波器还原成话音信号。,复用接口技术,26,话音信号经低通滤波后，频率限制在4000Hz,由香农采样定理知取采样频率为8000Hz，经八位模数转换后，各个话路的PCM信号的比特率为64Kbit/s.。把各个低比特率的信号源按照时分复用的方式汇成高比特率的数字信号，称为数字复接技术，相应的设备称为复接设备。而在接收端，把高比特率的信号分离成为支路的低比特率信号，称为数字分接技术，相应的设备称为数字分接设备。复接设备和分接设备称为复用设备。,二.数字复接技术,PCM复用设备加上微波通道及中转站就构成了一个完整的微波数字通信系统。PCM复用设备加上光端机、光缆及中转站就构成了光纤数字通信系统。不论微波数字通信系统还是光纤数字通信系统，它们的复用设备是相同的。,27,CCITT推荐的比特率系列和数字复接等级,28,三.数字通讯的帧结构帧是指相继连续的数字时隙，其中的各时隙的位置可以根据帧同步码来识别。一帧包括同步码、各支路信息码、业务数字、信令码等数字码。把一帧中的上述各种信号码适当安排就形成了帧结构。,一次群设备的帧结构,在这种30/32路的制式中，每一帧共有32个时隙，每一时隙为8bit。时隙依次编号为TS0、TS1、TS31，时隙的使用分配为：TS1-TS15，TS17-TS31为30个话路时隙（每一时隙的8bit都是针对各个话音信号在每次采样时模数转换后的信息码TS0为帧同步码、监视码时隙TS16为信令（振铃、占线、等各种标志信号）时隙,29,一帧的比特数为：832=256bit。话音信号的采样频率为8000Hz,因此一次群设备的比特率为：256bit8000Hz=2048Kbit/s。在PCM一次群设备中，设有两个64Kbit数据接口，它们是第6路和第21路，即TS5和TS6时隙。这两个口即可以传输话音信号，又可以传输比特率为64Kbit/s的数据信号。,信号是我国和欧洲国家电信传输网一次群使用的传输系统,30,E1有成帧、成复帧与不成帧三种方式。在成帧的E1中，第0时隙用于传输帧同步数据，其余31个时隙可以用于传输有效数据；在成复帧的E1中，除了第0时时隙外，第16时隙是用于传输信令的，只有第115，第1731共30个时隙可用于传输有效数据；在不成帧的E1中，所有32个时隙都可用于传输有效数据。,成帧、成复帧与不成帧方式,31,数字基带信号的码型AMI码(AlternateMarkInversion)AMI码即传号交替反转码。一、编码规则:消息代码中的0传输码中的0消息代码中的1传输码中的+1、-1交替例如:消息代码:1010100010111AMI码:+10-10+1000-10+1-1+1二、AMI码的特点:1由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电位保持不变;所以由AMI码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量;2不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。三、解码规则从收到的符号序列中将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码,复用接口编码,32,数字基带信号的码型:HDB3码-三阶高密度双极性码一、编码规则:1先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI码就是HDB3码;2若AMI码中连0的个数大于4,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用V表示(+1+V,-1-V),点V破坏极性交替,称为破坏点V;3为了不破坏极性交替反转，当相邻V符号之间有偶数个非0符号时，再将该小段的第1个0变换成B或-B,B符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。例如:消息代码:100001000011000011AMI码:+10000-10000+1-10000+1-1+1000+V-1000-V+1-1000+V+1-1+1000+V-1000-V+1-1+B00+V+1-1HDB3码：+1000+V-1000-V+1-1+B00+V-1+1,建议标准详细规定的码用于信号的标准,33,二、HDB3码的特点:1由HDB3码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量;2HDB3中连0串的数目至多为3个，易于提取定时信号。3编码规则复杂，但译码较简单。三、解码规则1从收到的符号序列中找到破坏极性交替的点V，可以断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连码;2再将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码。,复用接口编码,34,64Kbit/s接口的类型,同向接口：通过这个接口的信息和与它相关的定时信号是以同一方向传输的。,复用接口类型,35,反向接口：通过这个接口的与两个传输方向相关的信号都是向着接口的业务侧,复用接口类型,36,采用同向接口时，复用接口装置与基群设备之间发送和接收的时钟信息与数据同方向，可以隐含在数据码流中，因此发送和接收各需两根芯线，即复用接口装置与通信设备共需四根芯线联系。采用反向接口时，接口装置与基群设备之间发送数据与时钟信息方向相反，即数据的发送必需采用基群侧的时钟。因此在发送方向上，数据和时钟各需两根芯线；在接收方向上，数据和时钟各需两根芯线，即本装置与通信设备共需八根芯线连接。,复用接口类型,37,G.703规定的码型变换规则如下,第一步一个64kbit/s周期分成四个单位间隔第二步二进制的“1”被编成四个比特的码组：1100第三步二进制的“0”被编成四个比特的码组：1010第四步通过交替变换相邻码组的极性(消除直流分量)，把二进制信号转换成三电平信号第五步每第八组破坏了码组的极性交替。破坏的组对八比特组的最后一比特进行标志,在发送和接收两个方向都应有三种信号通过接口：64Kbit/s数据信号；64KHz定时信号；8KHz8bit组相位定时信号。,复用接口编码,38,同向接口的信号结构,39,LED光发射器的发射功率小（100150uw）,发射普通光，光的方向性差，发射角大，与光纤的耦合效率低，传输距离近；但其优点是光发射功率受温度和器件老化影响小，性能稳定；其驱动电路简单，不需偏置。,LED光发射器,LED光发射器的调制特性,光器件,40,LD光发射器的发射光功率大（10mw），输出为激光，光的方向性好，传输距离远；其缺点是激光器的发射功率受温度变化和老化的影响而下降，因此在采用LD的光发射电路中，必须采用自动温度控制电路（ATC）和自动功率控制电路（APC），以稳定输出光功率。,LD光发射器,41,线路驱动电路,线路驱动电路主要将码型变换电路生成的三电平码经脉冲变压器隔离输出；同时通过脉冲隔离变压器从PCM设备终端接收三电平码，经整形放大后送至逻辑主回路。,线路驱动,42,通道连接时钟方式,专用光纤通道采用专用光纤方式时，线路两侧的WXH-803装置通过光纤通道直接相连，此时，WXH-803采用64kbit/s数据速率和同步通信方式，时钟方式为内时钟(主一主)方式。复接PCM设备采用复接PCM方式时，WXH-803通过64kbit/s同向型接口复接PCM微波/光纤通信设备，时钟方式为外时钟(从一从)方式。连接PDH/SDH设备采用PDH/SDH传输通道时，WXH-803通过2.048Mbit/s接口进行传输，时钟方式为外时钟(主一主)方式。,43,光纤连接说明,WXH-803（或OETC）通过尾纤与光缆连接。安装时，先将附件中的一根尾纤从中间断开，分别与对应光缆的收、发纤芯用光纤自动熔接机熔接好。每个接头的损耗应小于0.1dB。熔接完毕后将接头置于光缆终端盒中保护起来。示意图：,44,进行该项测试时需用光万用表和光衰耗器，光万用表波长选择为1310nm或1550nm。测发送功率时，用跳线一端接光端机发射口，一端接光万用表测试端，读出表上显示稳定值（dB）。发送功率为该值减去2dB（跳线光纤接头衰耗）；测出发送功率后，测量接收灵敏度时，光端机用光纤自环，串入光衰耗器，调节光衰耗器值，直至出现误码。接收灵敏度发送功率光衰耗器值4dB（两根跳线光纤接头衰耗）。注意测量值经接头数和通道长度修正，并记录修正前后值。,专用通道调试,专用通道由于受光端机的工作距离（主要由光头的光发送功率和接收灵敏度决定）的限制，侧重校验光器件工作性能。,一.光器件接收灵敏度和发射功率的现场实测,45,由于光模块工作受温度和老化影响很大，为保证通道工作正常，需进行通道裕度校验，通道裕度校验时发射功率和接收灵敏度取测量修正值或光模块出厂标称值，要保证系统衰减余量一般不少于6dB。校验示例：衰耗元素（经验值）：1.光纤衰耗:0.2d