光纖通道在繼電保護(hù)中的運(yùn)用

1、光纖通信在繼電保護(hù)光纖通信在繼電保護(hù) 中的應(yīng)用中的應(yīng)用 通道現(xiàn)狀通道現(xiàn)狀 220220kVkV線路的主保護(hù)：線路的主保護(hù)： 高頻通道。采用專用的收發(fā)信機(jī)，相高頻通道。采用專用的收發(fā)信機(jī)，相- -地耦地耦 合方式。合方式。 光纖通道。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接連接通道。光纖通道。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接連接通道。 500500kVkV線路的主保護(hù)：線路的主保護(hù)： 高頻通道。采用載波機(jī)復(fù)用保護(hù)，相高頻通道。采用載波機(jī)復(fù)用保護(hù)，相- -相耦相耦 合方式。合方式。 光纖通道。采用復(fù)用光纖通道。采用復(fù)用PCMPCM方式，經(jīng)過方式，經(jīng)過OPGWOPGW傳傳 輸。輸。 220kV線路的主保護(hù)的光纖通線路的主保護(hù)的光纖通 道示意圖

2、道示意圖 500kV線路的主保護(hù)的光纖通線路的主保護(hù)的光纖通 道示意圖道示意圖 850nm 多模光纖 P593 接口裝置接口裝置 ISDN X.21 electrical Multiplexer G.703 or V.35 electrical P591/2 接口裝置接口裝置 第一部分第一部分 光纖通信原理光纖通信原理 光纖通信系統(tǒng)的基本組成光纖通信系統(tǒng)的基本組成 信信 息息 源源 電電 發(fā)發(fā) 射射 機(jī)機(jī) 光光 發(fā)發(fā) 射射 機(jī)機(jī) 光光 接接 收收 機(jī)機(jī) 電電 接接 收收 機(jī)機(jī) 信信 息息 宿宿 光纖線路光纖線路 一、光纖線路一、光纖線路 光纖線路的功能是把光信號(hào)盡可能小畸光纖線路的功能是把光信

3、號(hào)盡可能小畸 變和衰減地傳輸?shù)綄?duì)端。變和衰減地傳輸?shù)綄?duì)端。 由光纖、光纖接頭、光纖連接器組成。由光纖、光纖接頭、光纖連接器組成。 容納許多光纖的為光纜。容納許多光纖的為光纜。 影響光纖性能的主要指標(biāo)為損耗和色散。影響光纖性能的主要指標(biāo)為損耗和色散。 光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu) 纖芯、包層和涂敷層。纖芯、包層和涂敷層。 纖芯和包層一般由高純度二氧化硅摻有適當(dāng)纖芯和包層一般由高純度二氧化硅摻有適當(dāng) 的雜質(zhì)構(gòu)成，包層的折射率略小于纖芯，從的雜質(zhì)構(gòu)成，包層的折射率略小于纖芯，從 而構(gòu)成光波道效應(yīng)，使大部分電磁場(chǎng)被束縛而構(gòu)成光波道效應(yīng)，使大部分電磁場(chǎng)被束縛 在纖芯中傳輸，涂敷層是保護(hù)光纖不受水汽在纖芯中傳輸，

4、涂敷層是保護(hù)光纖不受水汽 的侵蝕和機(jī)械損傷，同時(shí)增加光纖的柔韌性，的侵蝕和機(jī)械損傷，同時(shí)增加光纖的柔韌性， 在涂敷層的外部的塑料套管增加保護(hù)作用，在涂敷層的外部的塑料套管增加保護(hù)作用， 常用的光纜由若干光纖組成。常用的光纜由若干光纖組成。 光纖的外形光纖的外形 n1n1 n2 n2，光能量主要纖芯中傳輸。光能量主要纖芯中傳輸。 包層 n2 纖芯 n1 光纖的分類光纖的分類 根據(jù)光纖中的傳輸模式數(shù)量分為：根據(jù)光纖中的傳輸模式數(shù)量分為： 單模光纖（單模光纖（single-Mode Fiber,SM)single-Mode Fiber,SM) 折射率分布與突變型光纖類似，纖芯直折射率分布與突變型光纖

5、類似，纖芯直 徑只有徑只有8-108-10mm，光線以直線沿纖芯中心軸光線以直線沿纖芯中心軸 線方向傳播。只能傳輸一個(gè)模式。信號(hào)畸變線方向傳播。只能傳輸一個(gè)模式。信號(hào)畸變 小。小。 多模光纖（多模光纖（Multi-Mode Fiber,MM)Multi-Mode Fiber,MM) 多模光纖又分為：突變型和漸變型光纖多模光纖又分為：突變型和漸變型光纖 的纖芯直徑都很大，可以容納數(shù)百個(gè)模式。的纖芯直徑都很大，可以容納數(shù)百個(gè)模式。 根據(jù)光纖橫截面的折射率分布分為：根據(jù)光纖橫截面的折射率分布分為： 階躍折射率光纖階躍折射率光纖( (step-Index Fiber,SIF)step-Index Fi

6、ber,SIF) 纖芯折射率為纖芯折射率為n1n1保持不變保持不變, ,到包層突變?yōu)榈桨鼘油蛔優(yōu)閚2n2。 光以折線傳播。光以折線傳播。 漸變折射率光纖漸變折射率光纖( (Graded-Index Fiber,GIF)Graded-Index Fiber,GIF) 纖芯中心的折射率為最大纖芯中心的折射率為最大n1n1，沿徑向沿徑向r r向外圍向外圍 逐漸變小，直到包層變?yōu)橹饾u變小，直到包層變?yōu)閚2n2。光線以正弦形光線以正弦形 狀沿纖芯中心軸線方向傳輸。狀沿纖芯中心軸線方向傳輸。 光纖的分類光纖的分類 多模階躍折射率光纖中的光的傳輸多模階躍折射率光纖中的光的傳輸 不同入射角的光線在光纖中的傳播

7、路徑不同入射角的光線在光纖中的傳播路徑 不同，不同的光所攜帶的能量到達(dá)終不同，不同的光所攜帶的能量到達(dá)終 端的時(shí)間不同，產(chǎn)生了群時(shí)延，限制端的時(shí)間不同，產(chǎn)生了群時(shí)延，限制 了該光纖的傳輸帶寬。一般小于了該光纖的傳輸帶寬。一般小于 200200MB/SMB/S。 n1 n2 漸變折射率光纖中光的傳輸漸變折射率光纖中光的傳輸 該光纖具有自聚焦的性質(zhì)，即有相同該光纖具有自聚焦的性質(zhì)，即有相同 的傳輸時(shí)延，適當(dāng)選擇折射率的分的傳輸時(shí)延，適當(dāng)選擇折射率的分 布，可使傳輸帶寬達(dá)幾布，可使傳輸帶寬達(dá)幾GB/SGB/S。 對(duì)于給定的光纖，存在一個(gè)臨界波長(zhǎng)對(duì)于給定的光纖，存在一個(gè)臨界波長(zhǎng) cc，當(dāng)當(dāng) c c時(shí)，

8、是多模傳輸，時(shí)，是多模傳輸， 當(dāng)當(dāng) c c時(shí)，是單模傳輸，這個(gè)時(shí)，是單模傳輸，這個(gè) cc稱為截止波長(zhǎng)。稱為截止波長(zhǎng)。 應(yīng)用應(yīng)用 突變型多模光纖信號(hào)畸變大，相應(yīng)的帶突變型多模光纖信號(hào)畸變大，相應(yīng)的帶 寬只有寬只有10102020MHzkmMHzkm，只能用于小容量只能用于小容量 短距離系統(tǒng)。短距離系統(tǒng)。 漸變型多模光纖的帶寬可達(dá)到漸變型多模光纖的帶寬可達(dá)到1 1 2 2GHz kmGHz km，適用于中等容量、中等距離適用于中等容量、中等距離 的傳輸系統(tǒng)。的傳輸系統(tǒng)。 大容量、長(zhǎng)距離系統(tǒng)使用單模光纖。大容量、長(zhǎng)距離系統(tǒng)使用單模光纖。 光纖的傳輸性能光纖的傳輸性能 傳輸傳輸衰減衰減( (Loss)

9、Loss) (1) (1)衰減衰減( (dB)dB) 衰減是光纖的一個(gè)重要傳輸參數(shù)。衰減是光纖的一個(gè)重要傳輸參數(shù)。 它表明了光纖對(duì)光能量的傳輸損耗，對(duì)它表明了光纖對(duì)光能量的傳輸損耗，對(duì) 光纖質(zhì)量的評(píng)定和對(duì)光纖通信系統(tǒng)的中光纖質(zhì)量的評(píng)定和對(duì)光纖通信系統(tǒng)的中 繼距離的確定都起著十分重要的作用，繼距離的確定都起著十分重要的作用， 其評(píng)定量綱為其評(píng)定量綱為dBdB。 （2 2）衰減系數(shù)）衰減系數(shù)( (dB/km)dB/km) 衰減系數(shù)定義為單位長(zhǎng)度光纖引起衰減系數(shù)定義為單位長(zhǎng)度光纖引起 的光功率衰減，其評(píng)定量綱為的光功率衰減，其評(píng)定量綱為dB/KmdB/Km。 光纖的衰減系數(shù)與光纖的工作波長(zhǎng)光纖的衰減

10、系數(shù)與光纖的工作波長(zhǎng) 有關(guān)，但光纖的衰減系數(shù)與波長(zhǎng)的有關(guān)，但光纖的衰減系數(shù)與波長(zhǎng)的 函數(shù)關(guān)系與光纖長(zhǎng)度無關(guān)。函數(shù)關(guān)系與光纖長(zhǎng)度無關(guān)。 傳輸傳輸衰減衰減( (Loss)Loss) 0.850.85、1.31.3、1.551.55微米是光纖通信的三個(gè)低損微米是光纖通信的三個(gè)低損 耗窗口，損耗分別為耗窗口，損耗分別為1.9 1.9 db/kmdb/km、 0.35 0.35 db/kmdb/km、 0.2 db/km 0.2 db/km。 0.8 0.9 1.2 1.3 1.55 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 傳輸傳輸色散色散( (DispersionDispersion) ) 在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于光纖在光纖數(shù)字

11、通信系統(tǒng)中，由于光纖 中的信號(hào)是由不同的頻率成分和不同中的信號(hào)是由不同的頻率成分和不同 的模式成份來攜帶的，這些不同的頻的模式成份來攜帶的，這些不同的頻 率成份和不同的模式成份的傳輸速度率成份和不同的模式成份的傳輸速度 不同，從而引起色散。不同，從而引起色散。 傳輸傳輸色散的種類色散的種類 材料色散材料色散 波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散 模間色散模間色散 偏振模色散偏振模色散( (PMD)PMD) 模式色散模式色散： 多模光纖中各模式在同一頻率下有不多模光纖中各模式在同一頻率下有不 同的群速度。同的群速度。 材料色散材料色散： 石英材料的折射率隨波長(zhǎng)而變化引起石英材料的折射率隨波長(zhǎng)而變化引起 不同波長(zhǎng)的光

12、傳輸時(shí)延不同。不同波長(zhǎng)的光傳輸時(shí)延不同。 波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散： 對(duì)于光纖的某個(gè)模式，在不同頻率下對(duì)于光纖的某個(gè)模式，在不同頻率下 群速不同。群速不同。 改進(jìn)措施改進(jìn)措施： 采用單模光纖減少模式色散，采用激采用單模光纖減少模式色散，采用激 光器減少譜線寬度，減少材料色散和波道光器減少譜線寬度，減少材料色散和波道 色散。色散。 光纖的損耗和色散光纖的損耗和色散 在0.850.85m m 、1.311.31mm和和 1.55 1.55m m 有三個(gè)低有三個(gè)低 損耗窗口，分別小于損耗窗口，分別小于2 2dB/kmdB/km、0.4dB/km0.4dB/km和和 0.20.2dB/kmdB/km。石英光纖

13、在石英光纖在1.311.31mm色散為零，帶色散為零，帶 寬極大值可達(dá)到幾十寬極大值可達(dá)到幾十GHzkmGHzkm。 通過光纖設(shè)計(jì)，可以使零色散波長(zhǎng)移到通過光纖設(shè)計(jì)，可以使零色散波長(zhǎng)移到1.55 1.55 m m ，實(shí)現(xiàn)色散和損耗都最低的色散移位單實(shí)現(xiàn)色散和損耗都最低的色散移位單 模光纖；或者設(shè)計(jì)在模光纖；或者設(shè)計(jì)在1.311.31mm和和 1.55 1.55m m 之之 間的色散平坦單模光纖。間的色散平坦單模光纖。 一般分類一般分類多模多模單模單模 ITU-T編號(hào)編號(hào)G.651G.652G.653G.654 折射率分布折射率分布 GI特征特征常規(guī)常規(guī)色散移位色散移位1.55m 損耗最小損耗最

14、小 纖芯材料纖芯材料 包層材料包層材料 玻璃玻璃 玻璃玻璃 纖芯材料纖芯材料 包層材料包層材料 玻璃玻璃 玻璃玻璃 玻璃玻璃 玻璃玻璃 玻璃玻璃 玻璃玻璃 損耗損耗 （db/km) 850nm 1300nm 1550nm 34 0.831300nm 1550nm 1.0 0.5 0.5 0.5 0.25 光纖特性的標(biāo)準(zhǔn)光纖特性的標(biāo)準(zhǔn) 光纖特性的標(biāo)準(zhǔn)光纖特性的標(biāo)準(zhǔn) G.651 G.651 多模漸變光纖，早期使用。多模漸變光纖，早期使用。 G.652G.652常規(guī)單模光纖，在常規(guī)單模光纖，在1.311.31mm色散為零，傳輸距色散為零，傳輸距 離只受損耗的限制。離只受損耗的限制。 G.653G.6

15、53色散移位光纖，在色散移位光纖，在1.551.55mm色散為零，損耗最色散為零，損耗最 小。小。 G.654 G.654 1.551.55mm損耗最小的單模光纖。在損耗最小的單模光纖。在1.311.31mm色色 散為零，在散為零，在1.551.55mm色散為色散為17-2017-20ps/(nm.km)ps/(nm.km)，和常和常 規(guī)光相同，但損耗更低。規(guī)光相同，但損耗更低。是G.653G.653的改進(jìn)型。的改進(jìn)型。 G.655G.655是非零色散光纖，是改進(jìn)的色散移位光纖。是非零色散光纖，是改進(jìn)的色散移位光纖。 損耗的測(cè)量損耗的測(cè)量 測(cè)量通過光纖的傳輸功率，稱剪斷測(cè)量通過光纖的傳輸功率，

16、稱剪斷 法和插入法。法和插入法。 測(cè)量光纖的后向散射功率，稱后向測(cè)量光纖的后向散射功率，稱后向 散射法。散射法。 剪斷法剪斷法 光纖的損耗系數(shù)：光纖的損耗系數(shù)： kmdB P P L /lg 10 2 1 偏置電路偏置電路 注入裝置注入裝置 被測(cè)光纖被測(cè)光纖 檢測(cè)器檢測(cè)器 放大器放大器 電平測(cè)量電平測(cè)量 P1P2 光纜的結(jié)構(gòu)分類光纜的結(jié)構(gòu)分類 層絞式光纜層絞式光纜 骨架式光纜骨架式光纜 帶狀式光纜帶狀式光纜 單位式光纜單位式光纜 束管式光纜束管式光纜 6 6芯緊套層絞式光纜芯緊套層絞式光纜 1212芯骨架式光纜（直埋）芯骨架式光纜（直埋） 108108芯帶狀光纜芯帶狀光纜 1212芯松套層絞式

17、光纜（直埋）芯松套層絞式光纜（直埋） OPGW（Optical Fiber Overhead Ground WireOptical Fiber Overhead Ground Wire) 光纖接續(xù)的種類光纖接續(xù)的種類 永久性連接永久性連接( (固定連接固定連接) ) 活動(dòng)性連接活動(dòng)性連接( (連接器連接連接器連接) ) 光纖的活動(dòng)連接器連接法光纖的活動(dòng)連接器連接法 l對(duì)光纖連接器性能的主要要求對(duì)光纖連接器性能的主要要求 l連接器產(chǎn)生連接損耗的因素連接器產(chǎn)生連接損耗的因素 l結(jié)構(gòu)與種類結(jié)構(gòu)與種類 對(duì)光纖連接器性能的主要要求對(duì)光纖連接器性能的主要要求 插入損耗低；插入損耗低； 經(jīng)多次連接和拆卸后經(jīng)

18、多次連接和拆卸后, ,插入變化??；插入變化??； 同一種類的連接器應(yīng)具有互換性；同一種類的連接器應(yīng)具有互換性； 對(duì)環(huán)境條件如溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)對(duì)環(huán)境條件如溫度、濕度、灰塵、振動(dòng) 等不敏感；等不敏感； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便，價(jià)格低廉；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便，價(jià)格低廉； 在多芯連接器中，相互串?dāng)_小。在多芯連接器中，相互串?dāng)_小。 連接器產(chǎn)生連接損耗的因素連接器產(chǎn)生連接損耗的因素 軸心錯(cuò)位軸心錯(cuò)位 軸心傾斜軸心傾斜 間隙間隙 端面不完整端面不完整 光纖參數(shù)的偏差光纖參數(shù)的偏差 光纖活動(dòng)連接器的組成光纖活動(dòng)連接器的組成 按功能可以分成以下幾部分：按功能可以分成以下幾部分： 連接器插座連接器插座( (Plug

19、 ConnectorPlug Connector） 光纜跳線（光纜跳線（Jumper CableJumper Cable） 轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器（AdaporAdapor） 變換器（變換器（ConverterConverter） 裸光纖轉(zhuǎn)換器（裸光纖轉(zhuǎn)換器（Bare Fiber AdaptorBare Fiber Adaptor） 在我國(guó)一套光纖活動(dòng)連接器主要指在我國(guó)一套光纖活動(dòng)連接器主要指 兩個(gè)連接器插頭加一個(gè)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)連接器插頭加一個(gè)轉(zhuǎn)換器( (法蘭盤）。法蘭盤）。 光纖活動(dòng)連接器的結(jié)構(gòu)與類型光纖活動(dòng)連接器的結(jié)構(gòu)與類型 FCFC( (平面接觸平面接觸/ /螺紋連接）螺紋連接） PC/APC(PC

20、/APC(直接接觸直接接觸/ /螺紋連接）螺紋連接） SC (SC (NTT/NTT/矩形矩形/ /直接拔插直接拔插） ST(ST(AT如果2M無誤碼,則可能是PCM的64k板或2M板 有故障,換板. -如無誤碼,則應(yīng)檢查光電轉(zhuǎn)換柜及保護(hù)設(shè) 備是否工作正常. 三、光端機(jī)三、光端機(jī) 分：光發(fā)射和光接收分：光發(fā)射和光接收 光發(fā)射功能：把輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信光發(fā)射功能：把輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信 號(hào)，并用耦合技術(shù)，把光信號(hào)最大限度號(hào)，并用耦合技術(shù)，把光信號(hào)最大限度 地注入光纖線路。地注入光纖線路。 光接收：把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變光接收：把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變 和衰減的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。和衰減的

21、光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 三、光端機(jī)三、光端機(jī)/光發(fā)送光發(fā)送 組成：光源、驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器組成：光源、驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制器 核心為光源。目前廣泛使用有半導(dǎo)體光源核心為光源。目前廣泛使用有半導(dǎo)體光源 （發(fā)光二極管、激光二極管）、譜線寬度（發(fā)光二極管、激光二極管）、譜線寬度 很小的動(dòng)態(tài)單模分布反饋激光器（很小的動(dòng)態(tài)單模分布反饋激光器（DFBDFB）、）、 大功率的激光器摻釹釔鋁石榴石。大功率的激光器摻釹釔鋁石榴石。 E/OE/O轉(zhuǎn)換通過電信號(hào)對(duì)光信號(hào)的調(diào)制實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)換通過電信號(hào)對(duì)光信號(hào)的調(diào)制實(shí)現(xiàn)。 目前有：直接調(diào)制和間接調(diào)制。目前有：直接調(diào)制和間接調(diào)制。 三、光端機(jī)三、光端機(jī)/光發(fā)送光發(fā)送/光調(diào)制光調(diào)制 激光器

22、激光器 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器 電信號(hào)輸入電信號(hào)輸入 光信號(hào)輸出光信號(hào)輸出 光纖光纖 光直接調(diào)制光直接調(diào)制 三、光端機(jī)三、光端機(jī)/光發(fā)送光發(fā)送/光調(diào)制光調(diào)制 調(diào)制器調(diào)制器 驅(qū)動(dòng)和控制驅(qū)動(dòng)和控制 電信號(hào)輸入電信號(hào)輸入 光信號(hào)輸出光信號(hào)輸出 光纖光纖 激光器激光器 光間接調(diào)制光間接調(diào)制 三、光端機(jī)三、光端機(jī)/光接收光接收 組成：光檢測(cè)器、放大器和相關(guān)電路。組成：光檢測(cè)器、放大器和相關(guān)電路。 核心：光檢測(cè)器。目前廣泛使用的有：核心：光檢測(cè)器。目前廣泛使用的有： 本征二極管本征二極管PIN-PDPIN-PD和雪崩光電二極管和雪崩光電二極管APDAPD。 O/EO/E是通過光檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)。分：直接檢測(cè)是通過光檢測(cè)器

23、實(shí)現(xiàn)。分：直接檢測(cè) 和外差檢測(cè)。和外差檢測(cè)。 指標(biāo)：靈敏度。指標(biāo)：靈敏度。 第二部分第二部分 光纖在線路保護(hù)中的光纖在線路保護(hù)中的 應(yīng)用應(yīng)用 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù) /原理原理 分相電流差動(dòng)保護(hù)是一種差動(dòng)保護(hù)。分相電流差動(dòng)保護(hù)是一種差動(dòng)保護(hù)。 它比較被保護(hù)線路兩側(cè)的電流的大小與它比較被保護(hù)線路兩側(cè)的電流的大小與 相位，對(duì)正常運(yùn)行、區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故相位，對(duì)正常運(yùn)行、區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故 障作出判別；障作出判別； 如判斷為區(qū)內(nèi)故障，則發(fā)出跳閘命令，如判斷為區(qū)內(nèi)故障，則發(fā)出跳閘命令， 從而切除故障；從而切除故障； 如是區(qū)外故障則可靠閉鎖保護(hù)，保證不如是區(qū)外故障則可靠閉鎖保護(hù)，保證不 動(dòng)作。動(dòng)作

24、。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/原理原理 電流的相位及幅值是作為保護(hù)是否動(dòng)作電流的相位及幅值是作為保護(hù)是否動(dòng)作 的重要依據(jù)，為增加保護(hù)的可靠性，每的重要依據(jù)，為增加保護(hù)的可靠性，每 相均設(shè)有相均設(shè)有2 2個(gè)電流元件，三相共有個(gè)電流元件，三相共有6 6個(gè)電個(gè)電 流元件，這些電流元件均由計(jì)算機(jī)進(jìn)行流元件，這些電流元件均由計(jì)算機(jī)進(jìn)行 采樣，從而提取出幅值量和相位量，同采樣，從而提取出幅值量和相位量，同 時(shí)附加時(shí)間信息，保護(hù)每隔時(shí)附加時(shí)間信息，保護(hù)每隔5 5msms向?qū)?cè)傳向?qū)?cè)傳 遞一次信息，同時(shí)對(duì)方也將這些信息傳遞一次信息，同時(shí)對(duì)方也將這些信息傳 到本側(cè)。這樣兩側(cè)都可能比較同一時(shí)刻到本側(cè)。這

25、樣兩側(cè)都可能比較同一時(shí)刻 的電流幅值與相位。的電流幅值與相位。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/原理原理 由于信息在通道上傳輸是以光速進(jìn)行的，所以由于信息在通道上傳輸是以光速進(jìn)行的，所以 時(shí)間不可能大于時(shí)間不可能大于1212msms，如果兩側(cè)電流信息的時(shí)如果兩側(cè)電流信息的時(shí) 間差大于間差大于1212msms，則說明通道有問題，差動(dòng)保護(hù)則說明通道有問題，差動(dòng)保護(hù) 自動(dòng)閉鎖，并發(fā)自動(dòng)閉鎖，并發(fā)“通道故障通道故障”信號(hào)。信號(hào)。 如 時(shí) 間 大 于如 時(shí) 間 大 于 2 0 02 0 0 m sm s ， 整 個(gè) 保 護(hù) 自 動(dòng) 閉 鎖整 個(gè) 保 護(hù) 自 動(dòng) 閉 鎖 （REL561REL561保護(hù)中

26、還包含距離保護(hù)），待通道恢保護(hù)中還包含距離保護(hù)），待通道恢 復(fù)正常，兩側(cè)時(shí)間一致同步后，保護(hù)又自動(dòng)恢復(fù)正常，兩側(cè)時(shí)間一致同步后，保護(hù)又自動(dòng)恢 復(fù)正常運(yùn)行。復(fù)正常運(yùn)行。REL561REL561保護(hù)每相的電流比較是獨(dú)保護(hù)每相的電流比較是獨(dú) 立完成的，這樣便可以在任何故障情況下保護(hù)立完成的，這樣便可以在任何故障情況下保護(hù) 正確選相、正確動(dòng)作。正確選相、正確動(dòng)作。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/原理原理 通道如果發(fā)生故障，可能在一個(gè)時(shí)間段通道如果發(fā)生故障，可能在一個(gè)時(shí)間段 內(nèi)（內(nèi)（5 5msms）內(nèi)發(fā)不出信號(hào)或收不到信號(hào)，內(nèi)發(fā)不出信號(hào)或收不到信號(hào)， 兩側(cè)比較可能判別為線路故障從而跳開兩側(cè)比較可能判

27、別為線路故障從而跳開 開關(guān)，為了提高可靠性，開關(guān)，為了提高可靠性，REL561REL561保護(hù)跳保護(hù)跳 閘回路采用四取三跳閘邏輯，即將四次閘回路采用四取三跳閘邏輯，即將四次 取樣電流幅值和相位進(jìn)行比較判別，如取樣電流幅值和相位進(jìn)行比較判別，如 其中有三次滿足跳閘條件方才發(fā)出跳閘其中有三次滿足跳閘條件方才發(fā)出跳閘 指令。指令。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/原理原理 如果故障電流相當(dāng)大，如果故障電流相當(dāng)大，CTCT將飽和，將飽和，CTCT二次值與二次值與 一次值將不再是比例對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以一次值將不再是比例對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以REL561REL561保保 護(hù)在每相回路中加裝了護(hù)在每相回路中加裝了CT

28、CT飽和檢測(cè)器，當(dāng)飽和檢測(cè)器，當(dāng)CTCT飽飽 和時(shí)能自動(dòng)增加制動(dòng)量，提高保護(hù)動(dòng)作值，并和時(shí)能自動(dòng)增加制動(dòng)量，提高保護(hù)動(dòng)作值，并 且將且將CTCT飽和信息傳遞給對(duì)側(cè)，以防保護(hù)誤動(dòng)。飽和信息傳遞給對(duì)側(cè)，以防保護(hù)誤動(dòng)。 分相電流差動(dòng)保護(hù)只能反映兩側(cè)分相電流差動(dòng)保護(hù)只能反映兩側(cè)CTCT之間的線路之間的線路 全長(zhǎng)，不能作為線路的后備保護(hù)。所以，全長(zhǎng)，不能作為線路的后備保護(hù)。所以， REL561REL561保護(hù)還附帶了后備保護(hù)：距離保護(hù)、方保護(hù)還附帶了后備保護(hù)：距離保護(hù)、方 向零流保護(hù)。向零流保護(hù)。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道 保護(hù)通道如采用保護(hù)通道如采用OPGWOPGW光纖通

29、道專用光芯。光纖通道專用光芯。 則按如下設(shè)備提供：則按如下設(shè)備提供： 1 1個(gè)光纜端子盒裝于屏上個(gè)光纜端子盒裝于屏上 3 3根尾纖根尾纖 1 1根（每根根（每根4 4芯）芯）250250米長(zhǎng)金屬鎧裝光纜米長(zhǎng)金屬鎧裝光纜 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道 保護(hù)屏保護(hù)屏保護(hù)屏保護(hù)屏 1 1個(gè)光纜端子個(gè)光纜端子 盒裝于屏上盒裝于屏上 3 3根尾纖根尾纖 1 1根（每根（每 根根4 4芯）芯） 250250米長(zhǎng)米長(zhǎng) 金屬鎧金屬鎧 裝光纜裝光纜 經(jīng)過避雷經(jīng)過避雷 線上線上OPGWOPGW 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道 保護(hù)通道復(fù)用保護(hù)通道復(fù)用PCMPCM終端時(shí)，每一套分相電終端時(shí)，每一套

30、分相電 流差動(dòng)保護(hù)分別接用不同基群的一個(gè)流差動(dòng)保護(hù)分別接用不同基群的一個(gè)PCM PCM 64kbit/64kbit/秒同向接口。即如果秒同向接口。即如果500500kVkV線路出線路出 線線2 2回，每回線配置回，每回線配置2 2套完全獨(dú)立的主保護(hù)，套完全獨(dú)立的主保護(hù)， 采用光纖通道，分別安排在采用光纖通道，分別安排在2 2臺(tái)臺(tái)PCMPCM上，每上，每 臺(tái)臺(tái)PCMPCM為繼電保護(hù)提供為繼電保護(hù)提供2 2路路6464kbit/skbit/s通道，通道， 另預(yù)留另預(yù)留2 2路通道用于安全自動(dòng)裝置信號(hào)。路通道用于安全自動(dòng)裝置信號(hào)。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道 分相電流差

31、動(dòng)保護(hù)分別輸出光信號(hào)，然后分相電流差動(dòng)保護(hù)分別輸出光信號(hào)，然后 經(jīng)設(shè)在通信室內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換接口設(shè)備轉(zhuǎn)換經(jīng)設(shè)在通信室內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換接口設(shè)備轉(zhuǎn)換 為為6464kbit/skbit/s電信號(hào)，采用電信號(hào)，采用G.703G.703同向數(shù)據(jù)同向數(shù)據(jù) 接口復(fù)用接口復(fù)用PCMPCM，與對(duì)側(cè)保護(hù)交換信息。與對(duì)側(cè)保護(hù)交換信息。 保護(hù)裝置與光保護(hù)裝置與光/ /電轉(zhuǎn)換設(shè)備之間采用光纜電轉(zhuǎn)換設(shè)備之間采用光纜 連接，光連接，光/ /電轉(zhuǎn)換裝置的數(shù)字信號(hào)接口元電轉(zhuǎn)換裝置的數(shù)字信號(hào)接口元 件設(shè)置在通訊室一條線接口元件裝設(shè)在一件設(shè)置在通訊室一條線接口元件裝設(shè)在一 個(gè)柜上。個(gè)柜上。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM

32、通道通道 光電轉(zhuǎn)換接口裝置的電源為直流光電轉(zhuǎn)換接口裝置的電源為直流110110V V， 每臺(tái)裝置一路電源，并使用一個(gè)每臺(tái)裝置一路電源，并使用一個(gè)110110V V直直 流電源小開關(guān)流電源小開關(guān)MCBMCB，其電源監(jiān)視元件可借其電源監(jiān)視元件可借 助輔助繼電器或數(shù)字信號(hào)接口設(shè)備本身。助輔助繼電器或數(shù)字信號(hào)接口設(shè)備本身。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道 每回線的每一端二套分相電流差動(dòng)保護(hù)的通每回線的每一端二套分相電流差動(dòng)保護(hù)的通 信接口設(shè)備應(yīng)完全獨(dú)立，并按如下設(shè)備提信接口設(shè)備應(yīng)完全獨(dú)立，并按如下設(shè)備提 供：供： 2 2個(gè)數(shù)字信號(hào)接口裝置個(gè)數(shù)字信號(hào)接口裝置 4 4個(gè)光纜端子盒

33、每根光纜每端一個(gè)個(gè)光纜端子盒每根光纜每端一個(gè) 2 2根（每根根（每根4 4芯）芯）500500米長(zhǎng)金屬鎧裝光纜米長(zhǎng)金屬鎧裝光纜 1212根尾纖，每個(gè)光纖接線盒根尾纖，每個(gè)光纖接線盒3 3根根 2 2根屏蔽雙絞電纜及接插件根屏蔽雙絞電纜及接插件 復(fù)用復(fù)用PCM通道通道 保護(hù)屏保護(hù)屏通信機(jī)房通信機(jī)房 P591/2/3 接口裝置接口裝置 PCM SDH 光纜光纜 端子端子 盒盒 數(shù)字信數(shù)字信 號(hào)接口號(hào)接口 裝置裝置 6464kbit/skbit/s 電信號(hào)電信號(hào) 6464kbit/skbit/s 光信號(hào)光信號(hào) 2Mbit/s2Mbit/s 電信號(hào)電信號(hào) 155155Mbit/sMbit/s 光信號(hào)光

34、信號(hào) 復(fù)用復(fù)用PCM通道通道 保護(hù)屏保護(hù)屏通信機(jī)房通信機(jī)房 P591/2/3 接口裝置接口裝置 PCM SDH 500500米長(zhǎng)米長(zhǎng) 金屬鎧裝金屬鎧裝 光纜光纜 850nm 多模光纖多模光纖 OPGWOPGW 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道 對(duì)采用分相電流差動(dòng)的對(duì)采用分相電流差動(dòng)的500500kVkV線路，保護(hù)線路，保護(hù) 遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)將通過復(fù)用的光通道傳輸，遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)將通過復(fù)用的光通道傳輸， 并通過分相電流差動(dòng)保護(hù)傳輸。并通過分相電流差動(dòng)保護(hù)傳輸。 遠(yuǎn)跳回路具有啟動(dòng)兩個(gè)斷路器的雙跳閘遠(yuǎn)跳回路具有啟動(dòng)兩個(gè)斷路器的雙跳閘 線圈的接點(diǎn)，同時(shí)具有中央信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)信線圈的接點(diǎn)，

35、同時(shí)具有中央信號(hào)、遠(yuǎn)動(dòng)信 號(hào)和事件記錄接點(diǎn)。號(hào)和事件記錄接點(diǎn)。 保護(hù)屏上應(yīng)裝設(shè)通道切換開關(guān)，以便在通保護(hù)屏上應(yīng)裝設(shè)通道切換開關(guān)，以便在通 道試驗(yàn)及維護(hù)時(shí)退出遠(yuǎn)跳回路。道試驗(yàn)及維護(hù)時(shí)退出遠(yuǎn)跳回路。 500KV遠(yuǎn)方跳閘邏輯電路遠(yuǎn)方跳閘邏輯電路 在本側(cè)線路斷路器失靈時(shí)需要發(fā)送遠(yuǎn)方跳在本側(cè)線路斷路器失靈時(shí)需要發(fā)送遠(yuǎn)方跳 閘信號(hào)，使對(duì)側(cè)斷路器跳閘，同時(shí)，也需閘信號(hào)，使對(duì)側(cè)斷路器跳閘，同時(shí)，也需 要考慮接收對(duì)側(cè)發(fā)來的遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)，故要考慮接收對(duì)側(cè)發(fā)來的遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)，故 需要裝設(shè)遠(yuǎn)方跳閘邏輯。需要裝設(shè)遠(yuǎn)方跳閘邏輯。 遠(yuǎn)方跳閘邏輯電路的安全性主要取決于通遠(yuǎn)方跳閘邏輯電路的安全性主要取決于通 道傳送遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)

36、的安全性，對(duì)于光纖道傳送遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)的安全性，對(duì)于光纖 復(fù)用通道，每回線可通過分相電流差動(dòng)保復(fù)用通道，每回線可通過分相電流差動(dòng)保 護(hù)傳送，接收端兩個(gè)取一回路并聯(lián)后跳閘。護(hù)傳送，接收端兩個(gè)取一回路并聯(lián)后跳閘。 Tx Rx 繼電器 A Rx Tx 繼電器 B 通道1 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道/同步同步 0 I I I I I I 0 I 0 . . . 0 I 0 I I I I I I 0 Start flag AddressData Frame check End flag Status and commands Current vectors Timing da

37、ta 數(shù)據(jù)信息格式數(shù)據(jù)信息格式 數(shù)據(jù)信息格式數(shù)據(jù)信息格式 Start flag (01111110) for message synchronisation Address Timing data for propagation delay time measurement Status and command information Current vectors (3 phases) Additional Bias (2nd harmonic P541/P542, Stub bus through current P544/P546) Cyclic redundancy frame che

38、ck End flag (01111110) for message synchronization Total 24 Bytes 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通道/同步同步/內(nèi)時(shí)鐘同步內(nèi)時(shí)鐘同步 采用專用光纖通道，時(shí)鐘采用內(nèi)時(shí)鐘方式，采用專用光纖通道，時(shí)鐘采用內(nèi)時(shí)鐘方式， 即兩側(cè)的裝置發(fā)送的時(shí)鐘工作在即兩側(cè)的裝置發(fā)送的時(shí)鐘工作在“主主主主” 方式。數(shù)據(jù)發(fā)送采用本機(jī)內(nèi)時(shí)鐘，接收時(shí)鐘方式。數(shù)據(jù)發(fā)送采用本機(jī)內(nèi)時(shí)鐘，接收時(shí)鐘 從接收數(shù)據(jù)流中提取。從接收數(shù)據(jù)流中提取。 傳輸延時(shí)時(shí)間的測(cè)量 - 1 tA1 數(shù)據(jù)信息 繼電器 BA 電流向量電流向量 tA 1 tA2 tA3 tA4 tA5 tB1 tB2 tB3 t

39、B4 tB5 tB* tp1 MiCOM-P540- 98 傳輸延時(shí)時(shí)間的測(cè)量 - 2 測(cè)量的采樣時(shí)間 tB3 = (tA - tp2) * 傳輸延時(shí)時(shí)間 tp1 = tp2 = 1/2 (tA - tA1) td * 數(shù)據(jù)信息 tB1 tB2 tB3 tB4 tB5 tB* tA1 tA2 tA3 tA4 tp1 tA5 電流向量電流向量 tA 1 tB3 * tA * 電流向量電流向量 tB 3 tA 1 td tp2 MiCOM-P540- 99 乒乓算法乒乓算法 End B End At1 t2t3 t4 tp1tp2 td Current vectors tdt3t1 Current

40、 vectors t1 P541 to P544 assume tp1 = tp2 So, propagation delay tp is given by:- 2 )( 14 21 d pp ttt tt This value is used to realign vectors,thus allowing phase and magnitude information to be compared at line ends BUT: For SONET systems, tp1 can be different than tp2 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道/同

41、步同步 通道是通過通道是通過64kbit/s同向接口復(fù)用同向接口復(fù)用PCM，應(yīng)應(yīng) 采用外部時(shí)鐘方式，工作在采用外部時(shí)鐘方式，工作在“從從-從從”方式。方式。 數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收為同一時(shí)鐘源，均從接收數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收為同一時(shí)鐘源，均從接收 的數(shù)碼流中提取。的數(shù)碼流中提取。 兩側(cè)的兩側(cè)的PCM通信設(shè)備所復(fù)接的通信設(shè)備所復(fù)接的2M基群口，應(yīng)基群口，應(yīng) 按主按主-從方式來整定，否則，由于兩側(cè)的從方式來整定，否則，由于兩側(cè)的PCM 設(shè)備的設(shè)備的64kbit/s/2M終端接口存在差異，會(huì)使終端接口存在差異，會(huì)使 保護(hù)裝置在接收中出現(xiàn)定時(shí)滑碼現(xiàn)象。保護(hù)裝置在接收中出現(xiàn)定時(shí)滑碼現(xiàn)象。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差

42、動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道/同步同步 同同 向向 接接 口口 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道/同步同步 顯然，保護(hù)設(shè)備的同步依靠顯然，保護(hù)設(shè)備的同步依靠PCMPCM設(shè)備的同設(shè)備的同 步來完成。步來完成。PCMPCM設(shè)備的同步包括設(shè)備的同步包括時(shí)鐘同步、時(shí)鐘同步、 位同步和幀同步位同步和幀同步，位同步和幀同步，位同步和幀同步般般 是同時(shí)實(shí)現(xiàn)。是同時(shí)實(shí)現(xiàn)。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道/同步同步 /時(shí)鐘同步（定時(shí)恢復(fù)）時(shí)鐘同步（定時(shí)恢復(fù)） 時(shí)鐘同步要求接收端的時(shí)鐘頻率與發(fā)送時(shí)鐘同步要求接收端的時(shí)鐘頻率與發(fā)送 端的時(shí)鐘頻率保持一致，同時(shí)為了在

43、適端的時(shí)鐘頻率保持一致，同時(shí)為了在適 當(dāng)?shù)臅r(shí)刻對(duì)收到的一位位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行當(dāng)?shù)臅r(shí)刻對(duì)收到的一位位數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 判決，必須使接收端時(shí)鐘脈沖與收到的判決，必須使接收端時(shí)鐘脈沖與收到的 比特流之間有一定的相位關(guān)系，這樣就比特流之間有一定的相位關(guān)系，這樣就 能夠用較低的錯(cuò)誤概率恢復(fù)己被接收到能夠用較低的錯(cuò)誤概率恢復(fù)己被接收到 的畸變了的數(shù)字信號(hào)。收端時(shí)鐘與比特的畸變了的數(shù)字信號(hào)。收端時(shí)鐘與比特 流間的相位差還可以進(jìn)行調(diào)整。流間的相位差還可以進(jìn)行調(diào)整。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道/同同 步步/時(shí)鐘同步（定時(shí)恢復(fù)）時(shí)鐘同步（定時(shí)恢復(fù)） 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在P

44、CMPCM數(shù)字中繼接口數(shù)字中繼接口 ( (包括包括PCMPCM基群接收端機(jī)基群接收端機(jī)) )中，一般采用從中，一般采用從 接收到的比特流中提取定時(shí)信息的方式接收到的比特流中提取定時(shí)信息的方式 來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，這種方式又叫做收端來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，這種方式又叫做收端 定時(shí)提取。定時(shí)提取。 定時(shí)恢復(fù)的方法包括諧振槽路方式和鎖定時(shí)恢復(fù)的方法包括諧振槽路方式和鎖 相方式。相方式。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道/同同 步步/時(shí)鐘同步（定時(shí)恢復(fù)）時(shí)鐘同步（定時(shí)恢復(fù)）/鎖相電路鎖相電路 利用鎖相環(huán)路的這種性質(zhì)，可使接收端得到與信息利用鎖相環(huán)路的這種性質(zhì)，可使接收端得到與信息 比特流相

45、同的頻率和具有固定相位差的時(shí)鐘信號(hào)，比特流相同的頻率和具有固定相位差的時(shí)鐘信號(hào)， 從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字中繼接口在接收從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字中繼接口在接收PCMPCM數(shù)字比特流時(shí)的數(shù)字比特流時(shí)的 時(shí)鐘提取。時(shí)鐘提取。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道/同同 步步/時(shí)鐘同步（定時(shí)恢復(fù)）時(shí)鐘同步（定時(shí)恢復(fù)）/幀同步幀同步 為了實(shí)現(xiàn)幀同步，在比特流中必須插入為了實(shí)現(xiàn)幀同步，在比特流中必須插入 幀同步標(biāo)記信號(hào)，又叫作幀同步信號(hào)或幀同步標(biāo)記信號(hào)，又叫作幀同步信號(hào)或 幀同步碼組，簡(jiǎn)稱為幀碼。這些幀同步幀同步碼組，簡(jiǎn)稱為幀碼。這些幀同步 碼有特定的碼型，并按一定的間隔插碼有特定的碼型，并按一定的間隔插 入因此，在接收端很容易被識(shí)別出來。入因此，在接收端很容易被識(shí)別出來。 一旦被識(shí)別出來，就可以推確地區(qū)分出一旦被識(shí)別出來，就可以推確地區(qū)分出 各路的信號(hào)，達(dá)到幀同步的目的。各路的信號(hào)，達(dá)到幀同步的目的。 分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)/復(fù)用復(fù)用PCM通道通道/同步同步 Multiplexer P591/2/3 接口裝置接口裝置 GGC GG G G G TRIP ALARM OUT OF SERVICE HEALTHY EDIT = CLEAR =