光纤差动保护课程课件

1、光纤差动保护与通道试验,主要内容,1 输电线路电流差动保护 2 光纤通道基础知识 3光纤电流差动保护及通讯 4差动保护光纤通道检测 5光纤差动保护装置性能指标 6光纤差动保护通信接口常见问答 7 现场异常情况处理 8 常用缩略语及词汇释义,输电线路电流差动保护,保护与电压量无关。 选择性好、灵敏度高。 系统振荡不误动。 有天然选相能力。 可用于同杆并架线路。 可用于串补线路。 解决了高阻接地问题 解决了短线路问题。 解决了弱电源故障问题。,1.1 TA极性与电流方向,1）TA极性端的由正极性端流出时为正 2）TA的正极性端大多数位于母线侧,1.2 纵联差动保护基本原理,在内部故障时有：,1.3

2、 输电线路电流差动保护判据,差动电流判据作为差动启动元件，比率制动判据作为差动动作元件。,1.3 比率制动电流差动判据,判据一：,1.3 比率制动电流差动判据,判据二,1.3 比率制动电流差动判据,动作制动特性,1.3 比率制动电流差动判据,复平面动作特性,1.3 比率制动电流差动判据,差动判据电流流入流出特性,1.3 比率制动电流差动判据,差动判据TA误差特性,1.3 比率制动电流差动判据,变特性、反时限特性 A区为严重故障快速动作区，取1.1，差动门槛取1.2In，B区为弱故障区，追求灵敏度取0.6，差动门槛取Icd，,1.3 比率制动电流差动判据,稳态量差动,1.3 比率制动电流差动判据

3、,故障分量差动,1.3 比率制动电流差动判据,零序电流差动,内部故障时的故障电流流出 T型单回线,单回线路的故障电流流出问题,1.4 差动保护中的特殊问题,双回线路的故障电流流出问题,1.4差动保护中的特殊问题,内部故障时的故障电流流出 T型双回线,内部故障时的故障电流流出 3/2接线,3/2接线的故障电流流出问题,1.4差动保护中的特殊问题,1.4差动保护中的特殊问题,负荷电流的影响 内部故障伴有负荷送出,1.4差动保护中的特殊问题,负荷电流的影响 三端负荷电流与故障电流的重叠现象,1.4差动保护中的特殊问题,外部故障的TA饱和问题 三端系统,1.4差动保护中的特殊问题,外部故障的TA饱和问

4、题 3/2接线系统,1.4差动保护中的特殊问题,短引线故障问题,2 光纤通信基础知识,光纤通信系统是以光波为载体，光导纤维为传输媒介的通信方式，其基本组成部分是数据源、光发送机、光纤通道和光接收机。,2.1 光纤通信系统简介,2.1 光纤通信系统简介,光纤通信系统的主要优点有： 传输频带宽，通信容量大； 线路损耗低，传输距离远； 抗干扰能力强，应用范围广； 线直径细，重量轻； 抗化学腐蚀能力强； 光纤制造资源丰富。,2.2光源与光发射器,合适的发光波长； 足够的输出功率； 可靠性高、寿命长； 输出效率高； 光谱宽度狭窄； 聚光性好； 调制方便； 价格低廉；,2.2.1 激光光源,a）激光的特性

5、 ：单色性好 、相干性好 b）激光器的分类： 气体、液体、固体和半导体激光器。 原子、离子、分子和自由电子激光器 c）光纤通信中的激光器： 半导体激光器（LD） 半导体发光二极管（LED） 非半导体激光器。,2.2.1 激光光源,LD、 LED光发射器的调制特性,2.2.2光发射器,a）光发射器的组成,2.2.2光发射器,电发射端机 ： 电发射端机的主要任务是PCM编码和信号的多路复用。,2.2.2光发射器,c）输入接口与线路编码： 又称信道编码，其作用是消除或减少数字电信号中的直流和低频分量，以便于在光纤中传输、接收及监测。,2.2.2光发射器,d）光源的调制： 信息的处理都是在电的领域内完

6、成的，在光纤通信中，我们必须把电信号转变成光信号，这样才能在光纤上传播。在光纤通信系统中，信息由LED或LD发出的光波所携带，光波就是载波，把信息加载到光波上的过程就是调制。,2.2.2光发射器,e）光源的控制电路 ： 1）波长稳定性要求 ； 2）功率稳定性要求 ；,2.2.2光发射器,f）光发射器参数: 1） 发送光功率（dBm）； 光功率Lt(dBm) 与Pt (uW)关系：Lt=10log(10-3xPt) 2) 光谱特性 ； 3）最大均方根宽度 ； 4）最大20dB跌落宽度 ； 5）最小边模抑制比（SMSR）。,2.2.3 常见光源,常见光源,2.3 光纤与光缆,光纤与光缆的优点是频带

7、宽、电磁绝缘性好、衰减较小、中继器间隔大。目前在通讯系统中广泛采用。,2.3.1 光纤的结构,光纤是由纤芯和包层两部分组成的,2.3.2 光纤的参数,a）光纤的数值孔径 ： 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以，这个角度就称为光纤的数值孔径。,2.3.2 光纤的参数,b）光纤的传播模式 ： 在光纤的受光角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯-包层交界面上产生全反射的传播光线，就可称之为光的一个传输模式。,2.3.2 光纤的参数,c）光纤的衰减 ： 造成光纤衰减的因素有很多，但是主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。,2.3.2 光纤

8、的参数,d）光纤的三个传输窗口： 短波长传输窗口：0.85m 长波长传输窗口：1.31m、1.55m,2.3.2 光纤的参数,e）色散与带宽： 色散越小，带宽就越大，所产生的脉冲展宽就越小；在光纤通信中，色散和带宽是一对矛盾体。,2.3.3 光纤的种类,光纤的种类,2.3.4 常用光纤规格,单模： 8/125m， 9/125m， 10/125m 多模： 50/125m 欧洲标准；62.5/125m 美国标准 工业、医疗和低速网络： 100/140m， 200/230m 塑料光纤： 98/1000m 用于汽车控制。,2.3.4 常用光纤规格,G.652光纤的主要规范,2.3.5 光缆介绍,光缆的

9、结构 ：,2.3.5 光缆介绍,常用的光缆有： 8.3m 芯、 125m外层、单模。 62.5m 芯、125m外层、多模。 50m芯、 125m外层、多模。 100m芯、 140m外层、多模。,2.3.6 光纤复合架空地线,500kV主干线用OPGW结构,2.3.6 光纤复合架空地线,主要技术参数,2.3.6 光纤复合架空地线,环境因素OPGW（OPGW-48B1-130）影响,2.4.1 光检测器,光检测器 ：灵敏度高、响应速度快、噪声小、稳定可靠,2.4.2 光接收器的组成,光接收器的组成： 光接收器可以分为前端、线性通道、时钟提取与数据再生几个部分,2.4.2 光接收器的组成,数据和时钟

10、,2.4.3 光接收器的性能参数,a）光接收器灵敏度 影响接收器灵敏度的主要因素是噪声,2.4.3 光接收器的性能参数,b）接收器的动态范围： 光接收器的动态范围：D10lgPmax/Pmin，式中Pmax指满足误码率指标下，接收器的最大输入光功率，Pmin即为接收器的灵敏度。 实际中一般为1620dB。,2.5 光纤连接器,光纤连接器的结构,2.5.1 FC型光纤连接器,FC型光纤连接器 ：Ferrule Connector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣,2.5.1 FC型光纤连接器,FC型光纤连接器结构,2.5.2 SC型光纤连接器,SC型光纤连接器,2.5.3

11、ST型光纤连接器,ST型光纤连接器,2.6 调制、编码和复用,调制： 调制是用数字或模拟信号改变载波波形的幅值、频率或相位的过程，分为模拟调整和数字调整。 数字调制是光纤通信的主要调制方式，将模拟信号抽样量化后，以二进制数字信号“1”或“0”对光载波进行通断调制，并进行脉冲编码（PCM）。,2.6.2 编码,编码是通过一些方式，把数码进行变换，得到另外一组适于传输的数码 常见编码,2.6.3 复用,信道复用是为了便于在光纤传输把多个低容量信道以及开销信息，复用到一个大容量传输信道的过程。采用不同的复用方式对接收信噪比将产生不同的影响，对光功率的要求也不相同。,2.6.3 复用,a）波分复用：

12、波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）是将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号，是频分复用在光纤信道的变例；或者说是将波长划分成不同的波长段，不同路的信号在不同的波长段里传送，各个波段之间不会相互影响，所以不同路的信号可以同时传送,2.6.3 复用,a）波分复用：目前唯一成熟且付诸实用的超大容量光传输技术,2.6.3 复用,b）时分复用 ：时分复用OTDM(Optical Time Division Multiplexing)的实现方法与WDM完全不同，是将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，

13、每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰，,2.6.3 复用,b）时分复用 ：是未来发展的一项极具潜力的技术，但它远不如WDM技术成熟，一些关键技术还有待解决。,2.6.3 复用,c）码分复用：码分复用OCDMA(Optical Code-Division Multiple Access)采用暂时的波形（称作光特征码）来编码和解码，不同的信息可共享一个时域、频域、空间域，它根据域值从通道的所有信号中选取所需的信号，光解码器的输出是与输人信号和匹配的滤波器相关的。,2.6.3 复用,c）码分复用：码分复用也是未来发展的一个极具潜力的技术，只是目前技术尚不是十分成熟

14、。,2.7 PCM及数字复接技术,PCM（Pulse-Code Modulation）即脉冲编码调整，对信号抽样，分别把每个样值单独予以量化后，再将所得的量化值序列进行编码，变换为数字信号的调制过程，具有较高的抗干扰性能。,2.7.1 PCM介绍,PCM复用设备,2.7.1 PCM介绍,PCM数字电话复用结构,2.7.2 数字复接技术,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。 PCM复用设备加上光端机、光缆及中转站就构成了光纤数

15、字通信系统。,2.8 PDH/SDH,在数字传输网系统中，有两种数字传输体系： 一种叫“准同步数字体系”（Plesiochronous Digital Hierarchy），简称PDH； 另一种叫“同步数字体系”（Synchronous Digital Hierarchy），简称SDH。,2.8.1 PDH网络,采用准同步数字体系（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。,2.8.1 PDH网络,PDH设备,2.8.1 PD

16、H网络,a）接口方面： 1）只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。 2）没有世界性标准的光接口规范。,2.8.1 PDH网络,不同系列的PDH电接口速率等级,2.8.1 PDH网络,b）复用方式：现在的PDH体制中，只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信号（包括日本系列6.3Mbit/s速率的信号）是同步的，其他速率的信号都是异步的,2.8.1 PDH网络,c）运行维护方面 PDH在运行维护方面字节少，没有足够的开销字节。,2.8.1 PDH网络,d）兼容性 PDH网管接口也不统一，兼容性差。,2.8.2 SDH网络,SDH全称叫做同步数字传输体系，SDH是一种传输的体系（协议），

17、就象PDH准同步数字传输体系一样，SDH这种传输体系规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级，接口码型等特性。,2.8.2 SDH网络,SDH设备,2.8.2 SDH网络,a）接口方面：SDH体制对网络节点接口（NNI）作了统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。 1）电接口方面：有一套标准的信息结构等级，即有一套标准的速率等级 2）光接口方面：线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SDH信号的线路编码只对信号进行扰码，不再进行冗余码的插入。,2.8.2 SDH网络,b）复用方式： 能从高速SDH信号，例如2.5Gbit/s（STM-16

18、）中直接分/插出低速SDH信号例如155Mbit/sSTM-1），这样就简化了信号的复用和分接，使SDH体制特别适合于高速大容量的光纤通信系统。,2.8.2 SDH网络,c）运行维护方面： 安排了丰富的用于运行维护（OAM）功能的开销字节，使网络的监控功能大大加强，也就是说维护的自动化程度大大加强，从而使系统的维护费用大大降低。,2.8.2 SDH网络,d）兼容性： SDH有很强的兼容性，这也就意味着当组建SDH传输网时，原有的PDH传输网不会作废，两种传输网可以共同存在。,2.9 误码与误块,误码是指经接收、判决、再生后，数字码流中的某些比特发生了差错，使传输的信息质量产生损伤，从而导致接收

19、码与发送码不一致。 关于通道通信误码，ITU-T 制订了G.821、G.826和M.2100规范。,2.9 误码与误块,821建议规范的是电路层网络的误码性能指标。 G.826建议规定了基群和更高速率国际通道的误码性能参数和指标 。这是一种简单易行的在线测试方法。 ITU-TM.2100系列专门用来明确表示连接质量，以便服务提供者进行长期的测试分析。,2.9 误码与误块,BLOCK块： CM30在2Mb/s测试时，每2048bit定义为一个块。 EB误块：在一个块中，有一个或多个比特差错。 ES误块秒：在1秒中有一个或多个误块。 SES严重误块秒：在1秒中有30%的误块，或者至少出现一个严重扰

20、动期时认为该秒为严重误块秒SES 。 ,3 光纤电流差动保护及通讯,3.1 参考端、同步端确定 3.2 同步调整方法 3.3 差动保护的通信方式及接口 3.4 误码及校验机制 3.5 通道延时及对保护影响 3.6 装置自环 3.7 装置交叉接线 3.8 双通道方式 3.9接口与通信终端设备的连接要求,3.1 参考端、同步端确定,同步调整之前首先需知道参考端（主端Master）、同步端（从端Slave）。国内外常规的方法是： 1）采用硬压板； 2）采用软压板或控制字； 3）采用自适应方法。,3.1.1 硬压板主从确定,采用硬压板是通过在装置上设置一开关量: 1)依赖于保护读的开入量状态 2)检修

21、试验时，需通过设置硬压板或跳针为参考端（主端）做单端试验，试验完毕注意恢复。 3)不方便运行管理。,3.1.2 软压板或控制字主从确定,设置软压板或控制字状态，通过读入软压板或控制字状态，确定参考端（主端Master）、同步端（从端Slave）。 试验完毕改变软压板或控制字投入运行，试验状态与投入运行不一致，容易造成设置不一致；也给管理部门带来不便利。,3.1.3 自适应主从确定,该方法提供一个完整的逻辑供保护装置自适应的区分双端运行和自环状态，并在双端运行时自动确定参考端与同步端；作自环试验时自动切换到自环状态，试验结束后自适应随接线的改变而切换。使现场运行人员不再关心装置的状态，而且也不需

22、要现场整定，完全摆脱了人为因素对保护状态的影响。,3.2 同步调整方法,1）采样数据修正法； 2）采样时刻调整法； 3）时钟校正法； 4）采样序号调整法； 5）GPS同步法； 6）参考相量同步法。,3.2.1 采样数据修正法,两侧保护对每一帧接收数据都要进行“梯形算法”，求出两侧采样偏差角并根据计算结果对接收数据进行扭转，以达到两侧数据的“同时”的目的。 优点：是两侧装置各自独立，自由采样；采样间隔均匀 缺点：仅适用于稳态量电流差动判据 ，电网频率变化会影响修正精度 。,3.2.2 采样时刻调整法,线路两侧一主一从，主端为参考端，自由采样；从端为同步端，通过“梯形算法”可计算出主端的采样时刻，

23、并按主端的采样时刻调整自己的采样时刻，达到两侧数据同步的目的。 优点：不必对每帧数据进行调整；主端的采样间隔均匀；受通道影响小，一定程度上可适用于自愈环网或可变光纤通道。 缺点：会造成从端采样间隔的不均匀，而且要涉及硬件时钟的操作，极不方便。,3.2.3 时钟校正法,主端自由采样。从端发信息帧，主端收到后将命令和延时时间返回给从端，从端计算两侧时钟的相对误差t，从端按照一定比率对时钟进行校正直到t为零。 该方法要求两侧晶振时钟精度高。,3.2.4 采样序号调整法,线路两侧保护装置以同频率自由采样，并对每一次采样标注一个采样序号； a）确定通道延时,3.2.4 采样序号调整法,b）确定同步端采样

24、序号 当小于1/2采样间隔，参考端Mi采样序号与同步端Ni采样序号为同步采样序号,3.2.4 采样序号调整法,c）同步校准 大于1/2采样间隔时，应调整下一采样序号,3.2.4 采样序号调整法,d）同步精度分析 ： 采样频率达到4800Hz/s时，两侧同步误差最大为采样间隔的一半， 即180/96,3.2.4 采样序号调整法,e）同步调整后差流计算,3.2.5 GPS同步法,GPS同步法通过GPS受时信息，两侧同步采样,3.2.6 参考相量同步法,利用线路模型计算出代表同一量的两个向量，然后利用这两个向量的相位差实现同步采样。 方法56）则是独立于光纤通道，这是他们的优点。 缺点：GPS同步法

25、依赖于GPS对时，参考相量法受输电线路参数和电气量测量误差的影响，其精度不能得到保证。,3.3 差动保护的通信方式及接口,3.3.1光纤差动保护数据传输 3.3.2 专用方式 3.3.3 复用方式 3.3.4 光纤电流差动保护时钟设置,3.3.1光纤差动保护数据传输,采用脉冲编码调制（PCM Pulse-Code Modulation）的方式传输保护模拟量、开关量信息。,3.3.1光纤差动保护数据传输,传输通道,3.3.1光纤差动保护数据传输,数据的调制解调过程,3.3.1光纤差动保护数据传输,数据的调制解调过程 1）一个时钟周期分成四个单位间隔； 2）二进制的“1”被编成四个比特的码组110

26、0； 3）二进制的“0”被编成四个比特的码组1010， 4）通过交替变换相邻码组的极性，把二进制信号转换成三电平信号； 5) 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。,保护装置与64k复接设备连路图,3.3.1光纤差动保护数据传输,保护装置与2M复接设备连路图,3.3.2 专用方式,专用方式系统连接图,3.3.2 专用方式,通道裕度计算 光纤通道衰耗有： 1 光纤衰耗 0.3dB/km（单模） 2 接头衰耗 1dB/点 3 熔接衰耗 0.3dB/点（现在可降低到0.1dB/点）,3.3.2 专用方式,通道裕度校验公式： 光发射功率 - 光接收灵敏度 - 0.3距离

27、 - 1接头个数 - 0.3熔接个数 6dB,3.3.3 复用方式,复用方式利用64kbit/s的数字接口经PCM终端设备或利用2M接口直接接入现有数字用户网络系统PDH/SDH 。 复用方式主要用于长距离输电线路的保护。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，在电力系统中的应用正逐渐增多。,3.3.3 复用方式,a）64k接口 64k复用方式下系统连接图,3.3.3 复用方式,接口功能要求 1）64kbit/s信息信号； 2）64kHz 定时信号； 3）8kHz 定时信号。,3.3.3 复用方式,有三种接口类型 1）同向接口,3.3.3 复用方式,有三种接口类型

28、2）反向接口,3.3.3 复用方式,有三种接口类型 3）中央时钟接口,3.3.3 复用方式,接口电气特性 1）同向接口的电气特性 标称比特率：64kbit/s； 经接口传输的信号的最大容差：100ppm； 64kbit/s和8kHz的定时信号和64kbit/s的信息信号在同一方向传输，对每一传输方向用一平衡线对，用编码的方法将三种信号综合在一个传输信号之中；,3.3.3 复用方式,接口电气特性接口规格： 标称比特率：64kbit/s ； 代码：1B4B； 输入口输入阻抗： 标称值:120欧姆平衡 (对称)； 连接输出口与输入口的对称屏蔽线对的屏蔽层应在输出口接地，但如果需要,在输入口也可以接地

29、。,3.3.3 复用方式,输出信号特性： 接口电路的输出信号为矩形脉冲，“传号”（有脉冲）的标称峰值电压为1.0V，“空号”（无脉冲）的峰值电压为0.10V。标称脉冲宽度3.9S（信号波特率256kBd）。,3.3.3 复用方式,2）反向接口的电气特性 反向接口与同向接口不同的是，它需要在每个传输方向使用两对平衡线，一对用于传输数据信号，另一对用于传输综合的定时信号（64 kHz和8kHz）。,3.3.3 复用方式,3）中央时钟接口的电气特性 ： 中央时钟接口在每一个传输方向上需要用一对平衡线传输数据信号，另外还需要用一对平衡线将来自中央时钟源的综合定时信号（64 kHz和8kHz）送至局内终

30、端设备,3.3.3 复用方式,b）2M接口 2M复用方式下系统连接图,3.3.3 复用方式,一般特性： 比特率：2048kbit/s 经接口传输的信号的最大容差：50ppm；,3.3.3 复用方式,HDB3码,3.3.3 复用方式,2M接口规格： 标称比特率：2048kbit/s ； 代码：HDB3； 输入口输入阻抗： 标称值:75欧姆 不平衡 (同轴)； 120欧姆 平衡 (对称)；,3.3.3 复用方式,输出信号特性 ： “传号”（有脉冲）的标称峰值电压为2.37V（同轴线对）或3V（对称线对）。 “空号”（无脉冲）的标称峰值电压为00.237V（同轴线对）或00.3V（对称线对）；标称脉

31、冲宽度为244ns。,3.3.4 光纤电流差动保护时钟设置,1）两侧装置发送时钟均采用内时钟方式称为“主主”时钟方式； 2）两侧装置均采用外时钟方式称为“从从”时钟方式； 3）一侧装置采用内时钟方式，一侧装置采用外时钟方式称为“主从”时钟方式。,3.3.4 光纤电流差动保护时钟设置,差动保护装置内、外时钟设置,3.3.4 光纤电流差动保护时钟设置,a）专用通道方式时钟设置： 设置为“主主”时钟方式：两侧装置均采用内时钟，写入时钟为装置时钟，读出时钟为提取时钟，写入时钟与读出时钟频率偏差仅与锁相环有关，产生滑码最少。,3.3.4 光纤电流差动保护时钟设置,b）复用通道方式时钟设置 64kbit/

32、s复用PCM设备： 设置为“从从”模式,3.3.4 光纤电流差动保护时钟设置,2Mbit/s复用PDH/SDH设备 设置为“主主”方式 ； PDH通信设备进行通信时钟设定。即把一侧的通信时钟设为主时钟（内时钟），另一侧通信时钟设为从时钟，,3.4 误码及校验机制,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,3.4.1 误码产生原因,1）发光功率过大； 2）接收灵敏度不够； 3）接头不好； 4）光纤弯曲； 5）光纤挤压； 6）光纤损耗过大； 7）时钟设置不正确；,3.4.2 CRC

33、校验,1)单个位错误 100% 2)双位独立错误 100% 3)奇数位错误 100% 4) 突发长度小于16位的突发性错误 100% 5) 突发长度等于17位的突发性错误 99.9969% (6) 突发长度大于17位的突发性错误99.9984%,3.4.3 通道及误码检测,通道监测内容如下： 通道延时时间； 当前1s内的误码帧数称秒误码数； 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（errored seconds）； 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； 误码率大于某给定值（

34、如大于10-3时）或连续无接收数据认为通道失效（Channel Failure）。,3.4.4 保护装置的通道信息显示,通道A延时通道A延时 ms 通道B延时通道B延时 ms 通道A秒误码数通道A当前1s内的误码帧数 通道B秒误码数通道B当前1s内的误码帧数 通道A误码秒通道A误码秒统计值 通道B误码秒通道B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,3.5 通道延时及对保护影响,称为横向不对称延时，简称横向延时； 称为纵向对称延时，简称纵向延时。,3.5 通道延时及对保护影响,为差动保护对通道传输延时的要求,3.5 通道延时及对保护影响,专用通道：为光信号在

35、光纤线路中传输延时，跟光纤长度有关，OPGW光纤折射率=1.48，光速C= 300000km/s，光在光纤中的延时 =4.93us/km5us/km，,3.5 通道延时及对保护影响,服用通道：延时公式： 为SDH设备的传输延时 170us； PCM终端设备延时，取1000us； 为中继复用延时100us； 为光信号在光纤线路中传输延时，按中继距离40km，n为光区间数。,3.5 通道延时及对保护影响,复用通道延时,3.5 通道延时及对保护影响,SDH传输设备延时,3.5 通道延时及对保护影响,64k复用通道延时,3.5 通道延时及对保护影响,2M复用通道延时,3.5 通道延时及对保护影响,50

36、Hz的交流量1ms相应角度为360/20=18度，同步调整误差,3.5 通道延时及对保护影响,3.5 通道延时及对保护影响,动作、制动电流,3.5 通道延时及对保护影响,判据一相应允许横向不对称延时为3.4ms 判据二相应允许横向不对称延时为1ms。,不对称延时对判据影响,3.6装置自环,装置自环除物理上的自环（光自环、电自环）外，在复接时有可能出现网管设置出项软件设置自环，如图常见的光自环及电自环。,3.7 装置交叉接线,交叉接线种类较多，随着变电站光纤应用增多，容易发生交叉接线，如1）双回线路各使用一套光纤通道保护时，2）一、二回线路通道接线交叉，3）单回线使用两套光纤通道保护，两套保护通

37、道接线交叉，4）同一厂、站内使用光纤通道的保护接线错误等。5）在复接时有可能出现网管设置出项软件设置交叉接线。,3.7 装置交叉接线,3.7 装置交叉接线,3.7 装置交叉接线,装置设置“本侧保护装置编码”与“对侧保护装置编码”，（1）若接收报文中的编码与“对侧保护装置编码”一致，表示光纤通道连接正常；（2）如果接收报文中的编码与“对侧保护装置编码”不相等，但与“本侧保护装置编码”相等，则表示光纤通道自环；（3）如果接收报文中的编码与“对侧保护装置编码”及“本侧保护装置编码”都不一致，判为光纤通道交叉接线,3.7 装置交叉接线,总的编码区= 编码分区域1+编码分区域2+编码分区域3+编码分区域

38、4+编码分区域5 区域电网1：编码分区域1 区域电网2：编码分区域2 区域电网3：编码分区域3 区域电网4：编码分区域4,3.8 双通道方式,双通道方式一般有三种： 1）通道扩展方式； 2）双套差动方式； 3）双通道热备用方式。,3.8 双通道方式,通道扩展方式,3.8 双通道方式,双套差动方式,3.8 双通道方式,双通道热备用无缝切换：同一套保护装置要求两个相同的通信接口，即两个光端机和两套码型变换等电路。两套通信接口电路同时工作，传送同样的数据信号给通信模块。通信模块同时收到两路数据信号，利用其中一路数据信号作为主用数据信号。当通信模块检测到该路通道数据误码率达到某一指标时候时，自动取用另

39、一路数据信号。,3.8 双通道方式,3.9接口与通信终端设备的连接要求,复接方式,接口与通信终端设备的连接要求,64k复用,接口与通信终端设备的连接要求,2M复用,1）保护室与通信室距离L超过50m时，通过光纤连接， 2）复用接口装置应采用通信的直流电源， 3）该段光缆的备用芯按100%后备考虑， 4）光缆的铺设采用电缆沟内铺设， 5）通常光纤的允许环境温度下限值不超过-20度，对于北方地区，设计时选择光缆时要与光缆供货厂商了解清楚，否则会产生光纤损耗大幅度增加，造成通道随季节变化不稳定的情况。,64k复用时复用接口装置与复接设备连接 1）如果平衡线对是平衡的，屏蔽层在输出口接地，必要时也要能

40、在输入口将屏蔽接地。 2）对于双屏蔽层电缆，内屏蔽层一端接地，外屏蔽层应两端接地。 3）接线时不允许经端子排转接,应直接从复用接口装置电口连到配线架。,2M复用时复用接口装置与复接设备连接 1）2M接口采用非平衡同轴电缆，同轴电缆采用外屏蔽层两端接地。 2）不允许经端子排转接,应直接从复用接口装置电口连到配线架。,4 差动保护光纤通道检测,4.1 光纤电流差动保护通信检测的必要性 4.2 试验准备 4.3 差动保护光纤通道检测,4.1 光纤电流差动保护通信检测的必要性,由于通信通道在光线电流差动保护重要作用，所以在出厂和投运时候，应该对通信通道中的各个环节包括光端机、通道衰耗、复用接口盒、时钟

41、设置以及现场的复用设备等等进行检查，防止由于通信通道导致保护不能正常工作的产生。,4.1 光纤电流差动保护通信检测的必要性,常见问题包括 ： 1）保护装置提供的技术指标，如光收发功率、接收灵敏度、光收发模块的稳定性，由于接触不良、老化等原因，不能满足技术指标。 2）实际随着装置的运行，光器件老化、通道接触原因、光纤老化，通道衰减增大，误码率增大。 3）通道的时延，间断对保护性能有影响。,4.2.1 仪器准备及校准,光功率计、光衰耗仪、光误码仪、继电保护测试仪。,1）首先应对光功率计、光衰耗仪、光误码仪进行校准，检查继电保护测试仪的精度是否满足要求。尤其是光功率计，应采用同一台光功率计去测量。

42、2）在确保光纤中的光有效地耦合到光功率计中去，这时，还必须使全部光都照射到检测器的接收面上，又不使检测器过载。光纤表面应充分地平整清洁，使散射和吸收降到最低。 3）如果进行功率测量时所使用的光源与校准时所用的光谱不相同，也会产生测量误差。,4.2.2 光纤及光收发模块的检查,检查光纤的连续性，光纤适配器的类型，确定光纤模式类型、所用波长等是否和技术方案要求一致。,4.2.3 通道及时钟设定检查,1）检查通道之间的连线是否正确无误，确定发射端和对侧接收端相连接。 2）检查时钟方式设置，并根据通道的实际情况设置时钟方式。 3）光功率计和光衰耗仪，注意光功率计波长选择根据实际工作波长选择1310nm

43、或1550nm。,4.3.1 光发射器功率测试,光发射器功率测试 目的：测试发射器功率是否满足要求。 发射器功率测试接线如图所示。发射器功率测量值 接头衰耗（21db）,4.3.2 光接收灵敏度测试,光接收灵敏度测试 目的：测试接收器灵敏度是否满足要求。 接收灵敏度 = 发射功率 - 光衰耗仪值 - 4dB（两根跳线光纤接头衰耗1dB4个）。,4.3.3光接收器的动态范围测试,目的：测试光接收器的动态范围 D10lg(Pmax/Pmin） Pmax指满足规定误码率指标下，接收器的最大输入光功率，Pmin即为接收器的灵敏度,4.3.4 光收发模块稳定性测试,目的：光收发模块的稳定性 没有其它干扰

44、的情况下，要求收发模块的误码应该优于某定值，暂定为1E-9，即平均4.38小时产生一帧误码。,4.3.5 光接收功率测定,目的：测试光接收端接收功率及裕度是否满足要求。接收光功率光功率计测量值 要求裕度6dBm,4.3.6光收发模块抗干扰测试,目的：测试光收发模块抗干扰能力 有电磁干扰情况下（临时用对讲机干扰），要求收发模块产生的误码应该优于某定值，暂定为1E-7，即平均156s产生一帧误码。,4.3.7 光纤通道自环检测,目的：检查光纤通道系统的各个环节，包括光端机、复用接口装置、PCM或PDH/SDH设备等。 a） 通信告警信息及意义 告警信息 保护装置告警原因： 光端机告警原因 复用接口

45、装置告警原因 复用设备告警,4.3.7 光纤通道自环检测,b）专用方式自环试验 1）本端光自环 2）远端光自环,4.3.7 光纤通道自环检测,c）复用方式自环试验 64k复用方式试验 1）本端光自环 2）近端64k电自环 3）近端2M电自环 4）远端2M电自环 5）远端64k电自环 6）远端光自环,4.3.7 光纤通道自环检测,64k复用方式自环检测,4.3.7 光纤通道自环检测,2M复用方式试验 1）本端光自环 2）近端2M电自环 3）远端2M电自环 4）远端光自环,4.3.7 光纤通道自环检测,2M复用方式自环检测,5 光纤差动保护装置性能指标,5.1 保护功能性能指标 5.2 双通道自适

46、应性指标 5.3 其它通道性能指标,5.1.1 正常误码下保护功能,目的：在通道误码率优于1E-6时，保护功能正确，符合各种技术指标。,5.1.2 许可误码下保护功能,目的：在通道误码率约为1E-4时，保护功能正确。 允许在正常动作时间基础上不超过20ms延时,5.1.3临界接收灵敏度下保护功能,目的：验证在临近光接收灵敏度的情况下，验证保护功能及通道监视功能的正确性。 测试告警信号（通道误码统计约为1E-2）时和报文显示以及复归,5.1.4 PCM故障模拟、SDH/PDH故障拟测试,目的：验证复接PCM设备故障，验证保护通道监视功能的正确性。 在复接PCM设备时候，模拟PCM故障电源关闭，保

47、护装置应给出正确信息，闭锁保护。此时作保护性能试验，保护不动作。 在复接SDH/PDH设备时候，模拟SDH/PDH故障电源关闭，保护装置应给出正确信息，闭锁保护。此时作保护性能试验，保护不动作。,5.1.5 通道中断测试,目的：通道中断，验证保护通道监视功能的正确性。,5.2.1 通道中断测试,目的：一个通道中断或两个通道中断，验证保护通道监视功能的正确性。 在双通道控制模式下，分别依次中断其中一个通道，而另一通道正常，本侧和对侧均给出相应通道的接收中断报文，且发送通道中断告警信号，此时做差动，保护应该正确动作。同时中断两个通道，本侧和对侧均给出相应通道的接收中断报文，且发送两个通道中断告警信

48、号，闭锁保护，此时差动试验，模拟区内外故障，保护应不动作。,5.2.2 通道自适应切换,目的：测试双通道自适应热备用切换功能，保护装置具有更可靠的性能。 在双通道控制模式下，在任一个通道出现误码达到1E-4情况下，另一通道正常，做差动试验，模拟区内外故障，装置自动进行双通道数据选择，选择正确的数据，不会影响保护功能和性能；然后，降低该通道误码到正常水平，增加另一通道误码达到1E-4，做差动试验，模拟区内外故障，装置自动进行双通道数据选择，选择正确的数据，不会影响保护功能和性能。该试验说明实现了在双通道控制模式下自动进行通道数据选择。,5.3 其它通道性能指标,目的：测试它业务、通道自愈时间、单

49、向延时、双向不对称延时对保护影响。 1其它业务影响：复接PCM设备时候，网络查询维护业务，如告警查询、2M及其它业务、通信系统时钟设置等，对保护性能的不影响。 2通道自愈时间： 不大于20ms。对通道自愈的时间要求是越小越好，但由于通信网络设备本身的限制，目前只能达到这样的性能。 3单向延时测试：要求20ms。在单向延时小于20ms时候，保护在区内典型故障可以满足继电保护要求。 4双向不对称延时测试：要求1ms,6 光纤差动保护通信接口常见问答,6.1 线路光纤电流差动保护装置 6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置 6.3 光纤及其附件,6.1 线路光纤电流差动保护装置,1）问：适用通道

50、类型？ 答： 专用光纤：满足； 2M口：满足； 64k复接通道：满足； 64k接口的匹配阻抗：120欧姆，平衡； 2M接口的匹配阻抗： 75欧姆，非平衡。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,2） 问：纵差保护接2M口数字通道后的优点？ 答： 可以直接接入PDH/SDH设备，减少了PCM中间设备，提高了通信的可靠性。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,3）问：纵差保护光接口输出的原理？是如何编码和解码的？ 答： 将接收到64kbit/s（2Mbit/s）信号调制到256kbit/s（8Mbit/s），送入光收发模块变成光信号输出，采用1B4B编解码。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,4）问：纵

51、差保护配置64kbit/s（2Mbit/s）电接口的可行性？电接口的传输距离要求？ 答： 可行，电接口传输距离不大于50米，一般推荐使用光传输到通信室。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,5）问：纵差保护的时钟同步方式如何考虑？ 答：采用64k通道：发送时钟和接收时钟都由接收数据中提取，采用全数字锁相环技术， 使用“从从时钟”同步方式，即两端保护装置的时钟都设置为“从-从”时钟方式。 2M通道和专用光纤通道：接收时钟由接收数据中提取，采用全数字锁相环技术；发送时钟采用本地时钟，使用“主从时钟”同步方式，即两端保护装置的时钟都设置为“主-主”时钟方式。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,6）问：

52、纵差保护与接口的通信规约能否提供？保护与接口设备的通信规约时按什么标准、协议制定的？ 答：采用国际规约，保护和接口设备之间透明传输数据。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,7）问：纵差保护的主要技术指标包括：光接口特征、发送功率、接收灵敏度、码型、速率、抗干扰措施、帧结构、满足的技术规范、设计的传送距离限制？ 光接口FC型，其他指标见表,6.1 线路光纤电流差动保护装置,8）问：纵差保护（两侧之间）的通信数据量？ 答：通信数据量64k及2M。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,9）问：纵差保护是否具备自环功能？ 答：具备自环功能。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,10）问：纵差保护对通道状态

53、的检测告警原理、对通道的传输质量（误码、延时、切换时间）要求？ 答：误码检测取5s时间段的平均误码，要求通道传输误码优于104b/s，否则发告警，但是不闭锁保护， 误码差于102b/s时候，报通道异常和中央信号，闭锁保护。通道恢复时自动恢复保护功能。,6.1 线路光纤电流差动保护装置,10）问：纵差保护对通道状态的检测告警原理、对通道的传输质量（误码、延时、切换时间）要求？ 答：对通道传输质量要求： 1）不对称延时： 1ms 2）对称通道延时： 20ms 3）许可误码率： 优于107。 4）通道自愈时间：越小越好（20ms）,6.1 线路光纤电流差动保护装置,11）问：纵差保护对通道故障的维护

54、检查手段，如何判定接口是否故障，如何检测等？ 答：当保护装置通道出现故障时候，可以采用自环分步检查，来确定故障的部件。,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,12）问： 装置的特点，通信接口类型、技术特性？ 答：OTEC64（2M）/4-5复用接口装置： 编解码采用CPLD实现，集成度高，可靠性强 可选择复接PCM和PDH/SDH两种传输通道 OTEC64/1-3和OTEC64(2M)/4-5光接口： 传输速率 256kbit/s 线路码型 1B4B 光发送功率 15dBm-5dBm或-5dBm0dBm 接收灵敏度 -34dBm 传输距离 30 km/50 km/80km（可选,6.2

55、64K/2M数字复接通道及接口装置,12）问： 装置的特点，通信接口类型、技术特性？ 答：64k电接口： 传输速率64kbit/s 接口特性 同向型接口 特性阻抗 120 平衡(两线发、两线收) 标准 符合G703.1同向型接口码型的要求 2M电接口： 传输速率 2.048Mbit/s 线路码型 HDB3 特性住抗 75 不平衡 标准 符合G703.6接口码型的要求,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,13） 问：OTEC64（2M）/4-5复用接口装置工作原理？ 答：对于WXH-803差动保护装置送来的光信号，装置对其进行光电转换，解码出64kbit/s信号或2.048Mbit/s信

56、号，送给PCM或PDH/SDH设备；同时，将接收到的64kbit/s或2.048Mbit/s电信号进行电光转换，变为光信号送给WXH-803差动保护装置。,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,14）问：OTEC64（2M）/4-5复用接口盒主要技术指标？ 答： 工作电压： 220V/DC 110V/DC 48V/DC 220V/AC 110V/AC 接口部分： 具有G703.1和G703.6接口 。,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,15） 问：64k/2M口装置对保护、通讯装置的要求？ 答：OTEC64（2M）/4-5复用接口盒： 光接口方向 WXH-803差动保护装置 电

57、接口方向 具有G703.1或G703.6标准接口的通讯产品,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,16） 问：64k/2M口如何考虑时钟同步的？ 答：64k通道：发送时钟和接收时钟都由接收数据中提取，采用全数字锁相环技术， 使用“从从时钟”同步方式，即两端保护装置的时钟都设置为“从-从”时钟方式。 2M通道和专用光纤通道：接收时钟由接收数据中提取，采用全数字锁相环技术；发送时钟采用本地时钟，使用“主从时钟”同步方式，即两端保护装置的时钟都设置为“主-主”时钟方式。,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,17）问：装置安装地点？ 答： OTEC64（2M）/4-5复用接口盒： 通信室

58、,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,18） 问：2M口装置是否兼容64k标准通信速率和相应的电接口？ 答：兼容64k bit/s的符合G703.1标准的电接口,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,19） 问：装置是否具备自环功能？能否配合对侧环接？ 答：装置均可自环，能够配合对侧环接,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,20）问：通道接口配置及选型？ 答：专用通道方式接口配置表（每个装置通道附件）：,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,20）问：通道接口配置及选型？ 答：复用通道方式接口配置表（每个装置通道附件）：,6.2 64K/2M数字复接通道及接口装置,

59、20）问：通道接口配置及选型？ 答：设备选型：,6.3 光纤及其附件,21）问：专用光纤通道，如何选用光纤 ？ 答：光纤中应用光的波长有850nm，1310nm，1550nm三种。 多模光纤的波长为850nm 衰耗3-4db/km。 单模光纤的波长为1310nm 衰耗0.30.4dB/km , 波长为1550nm 衰耗0.170.25dB/km。,6.3 光纤及其附件,22）问：无中继光纤传输距离 ？ 答：多模光纤不超过5km，单模光纤不超过80km。,6.3 光纤及其附件,23）问：选用何种结构光缆？ 答：选用OPGW光缆，最好24芯、32芯，留有备用。,6.3 光纤及其附件,24）问：专用光纤配合，需要那些附件？ 答：需要光缆终端盒、光纤跳线、光纤适配器。,6.3 光纤及其附件,25）问：光缆终端盒如何选用？