继电保护复用光纤通信方式的探讨

继电保护复用光纤通信方式的探讨

1继保通信接口装置500kv线路的电子邮件可采用复测2模/s的方法，通道可由同步数字系列光交换网络（sdh）提供。每条线路保护的主保护Ⅰ和Ⅱ在具备条件时应采用2条不同光缆路由、不同传输设备的独立复用光纤通道,其连接方式如图1所示。各个500kV继保小室与主控楼通信机房的距离较远,现有设计规程规定距离大于50m的保护信号必须采用光信号传输以抗干扰。现在采用的继保通信接口装置存在以下问题:1)连接复杂。从继电保护装置端到端通信连接来看,信号中间转换过程十分复杂,大量的光电转换、跳线、跳纤使得工程实施复杂,可维护性差。2)故障率高。接口装置属于通信设备,但由继电保护厂家生产并集成,通信技术积累不足,生产量少,故障率较高。3)不能网管监控。接口装置自身为简单通信装置,不具备远程网管监控功能,从保护装置到接口装置的链路不能进行网管监控,实际运行中是管理盲区,也是故障高发区。4)点对点通信局限。目前一套接口装置只能对应一条线路保护通道,如果通道数量多则必须配置多套接口装置,并对站内互联光缆纤芯数量要求极高,投资相应增大且占用机房屏位。为了提高继电保护通信通道的可靠性,本文从改进通信接口方式入手提出新的方案构想。2可执行优化转换方案从改进保护设备与SDH设备之间的通信接口的角度分析,保护专业与通信专业将有如下2种连接方案。2.1光接口标准开发出标准统一、适用于保护设备和SDH设备的2Mbit/s光接口,则保护装置采用2Mbit/s光信号与通信机房的SDH设备连接。目前SDH设备及保护设备还没有2Mbit/s光接口,这才使得复用光纤保护方式中间采用大量继保通信接口装置,既增加了通道传输延时,又降低了通道可靠性。各厂家继保通信接口装置的光信号接口速率、编码格式等不一致,与传输设备的2Mbit/s接口更加不能互通。其实,电力系统可以定义一个2Mbit/s光接口标准,让保护设备厂家和SDH设备厂家生产兼容此标准的产品,使得保护设备输出的光信号能直接输入复用SDH通道中,如图2所示。2Mbit/s光接口标准可参照G.703E1(2Mbit/s)接口协议或者IEEEC37.94接口标准。此方案需要提出新的2Mbit/s光接口标准,并且要求保护设备厂家和传输设备厂家共同开发新接口,研发难度较大,研发周期较长。2.2sdh光传输设备在继保通信接口通信专业在继保机房和继保小室设置小容量SDH光传输设备,保护装置采用2Mbit/s电接口与上述小容量SDH设备连接,后者通过STM-n光接口与通信机房光传输设备对接,以支路形式接入光传输网将保护信号送至对侧厂站,如图3所示。此方案只需各保护厂家把2Mbit/s电接口集成到保护装置中,研发难度较小。SDH设备由于特有的网络自愈功能和监控管理能力,而且产品成熟可靠,正好解决了继保通信接口装置存在的问题,因此是一种比较好的优化改造方案。目前,小容量光传输设备价格低于继保通信接口装置,而且每个保护设备机房只需要放置2台光传输设备冗余使用就能满足可靠性运行,可以对多条线路保护系统安排通道,另外,其体积小,可合装在一个机柜中,节约已趋于紧张的机房空间。通过以上分析可以看出,方案2最为可行,如方案2能够得到推广应用,可望提高运行的可靠性、可管理性和减小工程投资,同时减轻运行单位的压力。SDH光传输设备安装于继保小室会遭遇继保小室内强电磁场环境下的电磁兼容问题。由于继保小室距离500kV高压线路构架很近(通常为15m~20m),500kV高压线路的电磁电场、刀闸操作、雷击等情况都会对通信电子产品产生干扰,造成设备运行不稳定,传输误码率增加,最终可能导致此通信方式不可用,因而必须对SDH设备抗电磁干扰问题进行研究。3光纤通信设备的兼容性3.1“电容”的含义国家标准GB/T4365—1995《电磁兼容术语》对电磁兼容所下的定义为:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。”电磁兼容有以下3个方面的含义:1)电磁环境应是给定的或可预期的;2)设备、分系统或系统不应产生超过标准或规范所规定的电磁干扰(EMI)限值的要求;3)设备、分系统或系统应满足标准或规范所规定的电磁敏感性(EMS)限值或抗扰度。3.25无线电干扰水平为了系统地了解高压变电站产生的电磁环境情况,武汉高压研究所等单位测量了13个500kV高压变电站内的工频电磁场以及无线电干扰水平。测量结果表明,500kV变电站围墙外的工频电磁场强度和无线电干扰水平远远低于国内环境标准中推荐的居民区场强限值(电场强度4kV/m,磁感应强度0.1mT,无线电干扰55dB)。500kV变电站内电场强度的最大值为11.66kV/m。但对于所有变电站,70%以上测点的电场强度在4kV/m~8kV/m之间。磁感应强度水平分量最大值为13.23μT,垂直分量最大值为9.58μT,最大合成磁感应强度为16.33μT。90%以上测点的合成磁感应强度小于10μT,所测500kV变电站的无线电干扰水平在33dB~46dB之间。变电站在0.5MHz和1MHz频率下的无线电干扰频谱衰减特性不明显。3.35冲击场及磁场抗扰度根据电磁兼容性测试标准,各项EMI测试目的及目标为:①静电放电抗扰度;②辐射电磁场抗扰度;③电快速瞬变脉冲群抗扰度;④冲击抗扰度;⑤射频场感应的传导骚扰抗扰度;⑥工频磁场抗扰度;⑦脉冲磁场抗扰度;⑧阻尼振荡磁场抗扰度;⑨振荡波抗扰度。根据光纤传输设备的特点,在强电磁场环境下主要考虑射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度、工频磁场的抗扰度和脉冲磁场抗扰度5个方面的抗扰度测试,有关测试项目的详细说明见附录A表A1。1电磁环境下的使用大多数电力和电子设备都可能通过某些方式遭受电磁场的影响,如运行维修人员使用的小型手提式无线电收发机等。该试验用于考核设备遭受无线电频率的电磁场骚扰时的抗扰度性能。22电快速瞬态脉冲群的抗扰度验证电力和电子设备的供电电源端口、信号或控制端口在遭受诸如来自暂态过程操作所产生的重复的快速瞬变脉冲群骚扰时的性能。31高频场的传导干扰抗扰度对电力和电子设备遭受射频发射机所产生的9kHz~80MHz频率范围内的传导骚扰的抗扰性试验。42频率磁体的抗干扰度针对中、高压变电站设备遭受由导体中的工频电流所产生的工频磁场骚扰所进行的试验。5传导辐射干扰考核中、高压变电站中设备在遭受由雷击建筑物、其他金属构件以及变电站故障引起的暂态脉冲磁场时的抗扰性。光传输设备运行时对外界的干扰主要为2Mbit/s电缆的传导辐射干扰,由于2Mbit/s通信电缆是低压电信号(2.37V),所以传导辐射能量很小,不会对周边的电子设备产生不良影响。附录A表A2给出了烽火通信公司进