光纤通信在继电保护中的应用

光纤通信在继电保护中的应用通道现状220kV线路的主保护：高频通道。采用专用的收发信机，相-地耦合方式。光纤通道。采用点对点直接连接通道。220kV线路的主保护：高频通道。采用载波机复用保护，相-相耦合方式。光纤通道。采用复用PCM方式，经过OPGW传输。220kV线路的主保护的光纤通道示意图500kV线路的主保护的光纤通道示意图850nm多模光纤P593接口装置ISDNX.21electricalMultiplexerG.703orV.35electricalP591/2接口装置不同保护通道的保护配置及应用原则

两套纵联保护宜由两个完全独立的通道（含通道设备）传送。对有OPGW光纤通道的线路，纵联保护通道应采用OPGW光纤通道。220kV线路两套主保护通道一般选用相—地耦合制的电力线高频通道，但分别耦合在不同的相别上。配置两套不同原理的高频闭锁式保护（专用收发信机）。不同保护通道的保护配置及应用原则对有OPGW光缆的线路，每套保护直接使用不同的光纤芯或复用光纤通道。配置一套光纤分相电流差动保护、一套光纤允许式方向/距离保护或两套光纤分相电流差动保护。对有OPGW光缆且完全同杆并架双回线,每回线均配置一套光纤分相电流差动保护、一套光纤允许式方向/距离保护或两套光纤分相电流差动保护，每套保护直接使用不同的光纤芯或复用光纤通道。不同保护通道的保护配置及应用原则对有OPGW光缆且非同杆并架双回线,在无OPGW光缆的线路上配置一套光纤分相电流差动、一套专用载波高频闭锁式保护或迂回OPGW通道的光纤分相电流差动;在有OPGW光缆的线路上保护配置同上。对电缆或电缆架空线混合线路保护通道应采用光纤通道，一套保护直接使用光纤芯，另一套保护复用光纤通道，配置一套光纤分相电流差动保护、一套光纤允许式方向/距离保护或两套光纤分相电流差动保护。不同保护通道的保护配置及应用原则对有ADSS光缆的线路，一套保护直接使用光纤芯，另一套选用相—地耦合制的电力线高频通道。配置一套光纤分相电流差动保护、一套高频闭锁式方向/距离保护（专用收发信机）。保护通道宜不使用普通光缆通道和微波通道。光纤通信系统的基本组成信息源电发射机光发射机光接收机电接收机信息宿光纤线路一、光纤线路光纤线路的功能是把光信号尽可能小畸变和衰减地传输到对端。由光纤、光纤接头、光纤连接器组成。容纳许多光纤的为光缆。影响光纤性能的主要指标为损耗和色散。光纤的外形形n1＞n2，光能量主要要纤芯中传传输。包层n2纤芯n1光纤的分类类根据光纤中中的传输模模式数量分分为：单模光纤（（single-ModeFiber,SM)折射率分布布与突变型型光纤类似似，纤芯直直径只有8-10μm，光线以直线线沿纤芯中中心轴线方方向传播。。只能传输输一个模式式。信号畸畸变小。多模光纤（（Multi-ModeFiber,MM)多模光纤又又分为：突突变型和渐渐变型光纤纤的纤芯直直径都很大大，可以容容纳数百个个模式。根据光纤横横截面的折折射率分布布分为：阶跃折射率率光纤(step-IndexFiber,SIF)纤芯折射率率为n1保持不变,到包层突突变为n2。光以折线传传播。渐变折射率率光纤(Graded-IndexFiber,GIF)纤芯中心的的折射率为为最大n1，沿径向r向外围逐渐渐变小，直直到包层变变为n2。光线以正弦弦形状沿纤纤芯中心轴轴线方向传传输。光纤的分类类光缆类型混合地线光光缆(OPGW)支承式光缆缆(ADSS)普通光缆光纤接续的的种类永久性连接接(固定连连接)活动性连接接(连接器器连接)光纤的活动动连接器连连接法对光纤连接接器性能的的主要要求求连接器产生生连接损耗耗的因素结构与种类类对光纤连接接器性能的的主要要求求插入损耗低低；经多次连接接和拆卸后后,插入变变化小；同一种类类的连接接器应具具有互换换性；对环境条条件如温温度、湿湿度、灰灰尘、振振动等不不敏感；；结构简单单、装卸卸方便，，价格低低廉；在多芯连连接器中中，相互互串扰小小。连接器产产生连接接损耗的的因素轴心错位位轴心倾斜斜间隙端面不完完整光纤参数数的偏差差光纤活动动连接器器的组成成按功能可可以分成成以下几几部分：：连接器插插座(PlugConnector））光缆跳线线（JumperCable））转换器（（Adapor）变换器（（Converter））裸光纤转转换器（（BareFiberAdaptor））在我国一一套光纤纤活动连连接器主主要指两个连接接器插头头加一个个转换器器(法兰兰盘）。。光纤活动动连接器器的结构构与类型型FC(平面接触触/螺纹纹连接））PC/APC(直接接触触/螺纹纹连接））SC(NTT/矩形/直直接拔插插）ST(AT&T/带键卡口口式）影响光纤纤接续损损耗的因因素固有因素素非固有因因素影响光纤纤接续损损耗的固固有因素素固有因素素主要包包括任何何两根待待接光纤的几何何特性和和波导特特性方面面的差异异：芯径失配配同心度偏偏差数值孔径径失配折射率分分布失配配模场直径径差异影响光纤纤接续损损耗的非非固有因因素非固有因因素主要要指任何何两根待待接光纤纤端面不不完善和和机械偏偏移；端面不完完善主要要包括端端面倾斜斜、端面面弯曲和和端面粗粗糙；机械偏移移主要包包括两根根光纤横横向偏移移、轴向向倾斜和和纵向分分离。二、电端端机模数转换换。多路信号号复用。。将一定码码型和帧帧格式的的电信号号送入光光端机。。典型的电电端机为为PCM设备。PCM设备是数数字微波波、光纤纤等数字字通信的的基群设设备，也也作为网网络通信信的终接接设备。。PCM的含义为为脉冲编编码调制制，即对对模拟信信号进行行采样、、保持、、量化、、编码，，把模拟拟信号转转换成数数字信号号传输。。二、电端机/PCM设备介绍PCM32/30为基群设备，，可以传送30路话音，，也可以通过过同向数据接接口，直接传传送每时隙为为64kbit/s的数据（G.703)，在数字微波通通信中，PCM设备的信号接接入微波信道道机信进行中中频和高频调调制后，射频频经馈线、天天线送出。在在光纤通信系系统中，PCM设备作为电端端机进入光端端机经光纤传传输。PCM的高次群设备备保护通信终端远动同向数据接口PCM微波或光纤通道接口同向数据接口当通信容量不不够时，可使使用PCM的高次群设备备。多个PCM信号合成一路路信号的过程程为复接。与与复接相反的的过程为分接接。复接根据时钟钟源是否同一一分为同源复复接和异源复复接。SDH采用同源复接接，即同步数字系统统，PDH为异源复接，，即准同步数字系系统。SDH网络SDH在电力系统中中依靠OPGW构成自愈环网网。自愈网（self-healingNetwork)：无需认为干预预，网络就能能在极短的时时间内从失效效故障中自动动恢复，使用用户感觉不到到网络已出故故障。其基本本原理就是使使网络具备代代替传输路由由并重新确立立通信的能力力。SDH自愈环网示意意图ABCD分相电流差动动保护/点对点通道保护通道如采采用OPGW光纤通道专用用光芯。则按按如下设备提提供：1个光缆端子子盒装于屏上上3根尾纤1根（每根4芯）250米长金属铠铠装光缆点对点通道保护屏保护屏1个光缆端子子盒装于屏上上3根尾纤1根（每根4芯）250米长金属铠铠装光缆经过避雷线上上OPGW分相电流差动动保护/复用PCM通道保护通道复用用PCM终端时，每一一套分相电流流差动保护分分别接用不同同基群的一个个PCM64kbit/秒同向接口。。即如果500kV线路出线2回回，每回线配配置2套完全全独立的主保保护，采用光光纤通道，分分别安排在2台PCM上，每台PCM为继电保护提提供2路64kbit/s通道，另预留留2路通道用用于安全自动动装置信号。。分相电流差动动保护/复用PCM通道分相电流差动动保护分别输输出光信号，，然后经设在在通信室内的的光电转换接接口设备转换换为64kbit/s电信号，采用用G.703同向数据接口口复用PCM，与对侧保护交交换信息。保护装置与光光/电转换设设备之间采用用光缆连接，，光/电转换换装置的数字字信号接口元元件设置在通通讯室一条线线接口元件装装设在一个柜柜上。分相电流差动动保护/复用PCM通道光电转换接口口装置的电源源为直流110/48V，每台装置一路路电源，并使使用一个110/48V直流电源小开开关MCB，其电源监视元元件可借助辅辅助继电器或或数字信号接接口设备本身身。分相电流差动动保护/复用PCM通道每回线的每一一端二套分相相电流差动保保护的通信接接口设备应完完全独立，并并按如下设备备提供：2个数数字信信号接接口装装置4个光光缆端端子盒盒每根根光缆缆每端端一个个2根（（每根根4芯芯）500米长长金属属铠装装光缆缆12根根尾纤纤，每每个光光纤接接线盒盒3根根2根屏屏蔽双双绞电电缆及及接插插件复用PCM通道保护屏通信机房P591/2/3接口装置PCMSDH光缆端端子盒数字信信号接接口装装置64kbit/s电信号号64kbit/s光信号号2Mbit/s电信号号155Mbit/s光信号号复用PCM通道保护屏通信机房P591/2/3接口装置PCMSDH500米长长金属属铠装装光缆缆850nm多模光光纤OPGW点对点点通道道/同同步/内时时钟同同步采用专专用光光纤通通道，，时钟钟采用用内时时钟方方式，，即两两侧的的装置置发送送的时时钟工工作在在“主主—主主”方方式。。数据据发送送采用用本机机内时时钟，，接收收时钟钟从接接收数数据流流中提提取。。发时钟收时钟发时钟收时钟64kbit/s主—主分相电电流差差动保保护/复用PCM通道/同步步通道是是通过过64kbit/s同向接接口复复用PCM，应采用用外部部时钟钟方式式，工工作在在“从从-从从”方方式。。数据据的发发送和和接收收为同同一时时钟源源，均均从接接收的的数码码流中中提取取。两侧的的PCM通信设设备所所复接接的2M基群口口，应应按主主-从从方式式来整整定，，否则则，由由于两两侧的的PCM设备的的64kbit/s/2M终端接接口存存在差差异，，会使使保护护装置置在接接收中中出现现定时时滑码码现象象。分相电电流差差动保保护/复用PCM通道/同步步保护光电转换接口光发光发光收光收PCM同向接口64kbit/s64kb/s分相电电流差差动保保护/复用PCM通道/同步步显然，，保护护设备备的同同步依依靠PCM设备的的同步步来完完成。。PCM设备的的同步步包括括时钟同同步、、位同同步和和帧同同步，位同同步和和帧同同步——般是是同时时实现现。双通道道冗余余通信信双通道道运行行––一一个通通道故故障保保护自自动选选择正正确的的信号号“热备用用”CH1CH2一通道道故障障:Node5Node4Node1Node2Node6Node3P545/6EndAP545/6EndB备用用通通道道工作作通通道道tp1tp2tp1’tp2’Line现在在,tp2>tp1继电电保保护护光光纤纤通通道道的的应应用用原原则则110kV及以以上上电电压压等等级级线线路路的的继继电电保保护护光光纤纤通通道道光光缆缆主主要要为为OPGW及ADSS两种种，，并并以以OPGW光缆缆为为首首选选；；继电电保保护护光光纤纤通通道道主主要要有有两两种种应应用用方方式式：：专专用用光光纤纤和和复复用用通通信信电电路路方方式式。。使用用专专用用光光纤纤方方式式时时，，专专用用光光纤纤通通道道的的适适用用距距离离：：国国产产保保护护≤≤60KM，进进口口保保护护≤≤40KM；继电电保保护护光光纤纤通通道道的的应应用用原原则则当线线路路长长度度小小于于上上述述距距离离，，通通信信电电路路满满足足主主备备通通道道时时，，也也可可采采用用复复用用通通信信电电路路方方式式；；当线线路路长长度度大大于于上上述述距距离离时时，，应应使使用用复复用用通通信信电电路路方方式式；；继电电保保护护光光纤纤通通道道除除OPGW、ADSS、光光通通信信设设备备、、PCM和接接口口设设备备外外，，还还应应包包括括上上述述设设备备之之间间及及与与继继电电保保护护装装置置之之间间的的连连接接光光缆缆或或电电缆缆。。保护护通通道道连连接接光光缆缆形形式式的的选选择择原原则则继电电保保护护采采用用专专用用光光纤纤芯芯时时，，连连接接光光缆缆、、尾尾缆缆应应选选用用单单模模光光纤纤；；继继电电保保护护使使用用复复用用通通信信电电路路时时，，连连接接光光缆缆视视接接口口设设备备的的模模式式而而定定；；连接光缆缆的结构构应采用用非金属属加强、、阻燃型型光缆；；为满足继继电保护护装置的的可靠性性，无论论是采用用光纤专专用芯或或光纤复复用通信信电路，，每套继继电保护护装置的的连接光光缆应独独立。保护、通通信工作作界面和和责任划划分继电保护护使用光光纤复用用通道时时，分界界面在通通信机房房的继电电保护设设备光电电转换器器（O/E）与通信信PCM（64K）或SDH（2M）的连接接线上；；继电保护护使用专专用光纤纤通道时时，分界界面在通通信机房房的继电电保护接接入光缆缆与通信信的光纤纤配线架架屏上连连接尾纤纤的连接接点上；；保护、通通信工作作界面和和责任划划分在继电保保护小室室装有通通信专用用光纤配配线架屏屏时，分分界面在在继电保保护接入入光缆与与通信光光纤配线线架屏上上连接尾尾纤的连连接点上上；考虑到专专业管理理的合理理性，接接入光缆缆与连接接尾纤的的熔接由由通信专专业承担担；光纤复用用通道接接口柜的的组屏原原则光纤复用用继电保保护数据据通道一一般为64K或2M方式:保护通道道采用2M时，光电电转换器器单独组组屏，屏屏体及屏屏内设备备及2M同轴电缆缆皆为保保护专业业提供及及采购；；每面屏屏安装的的数量可可根据设设备尺寸寸、工程程情况具具体考虑虑，但为为考虑运运行及维维护方便便每面屏屏的安装装数量不不超过四四台；屏屏体尺寸寸按通讯讯标准为为：600××600×2000mm。光纤复用用通道接接口柜的的组屏原原则保护通道道采用64K时，光电