微機(jī)光纖差動(dòng)保護(hù)原理與檢驗(yàn)061016B

1、3 光纖電流差動(dòng)保護(hù)及通訊 n3.1 3.1 參考端、同步端確定參考端、同步端確定n3.2 3.2 同步調(diào)整方法同步調(diào)整方法 n3.3 3.3 差動(dòng)保護(hù)的通信方式及接口差動(dòng)保護(hù)的通信方式及接口n3.4 3.4 誤碼及校驗(yàn)機(jī)制誤碼及校驗(yàn)機(jī)制n3.5 3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響n3.6 3.6 裝置自環(huán)裝置自環(huán) n3.7 3.7 裝置交叉接線裝置交叉接線n3.8 3.8 雙通道方式雙通道方式 n3.9 3.9 接口與通信終端設(shè)備的連接要求接口與通信終端設(shè)備的連接要求3.1 參考端、同步端確定參考端、同步端確定n同步調(diào)整之前首先需知道參考端（主端Master）、同步端（從端Sl

2、ave）。國(guó)內(nèi)外常規(guī)的方法是：1）采用硬壓板；2）采用軟壓板或控制字；3）采用自適應(yīng)方法。3.1.1 硬壓板主從確定硬壓板主從確定n采用硬壓板是通過在裝置上設(shè)置一開關(guān)量:1)依賴于保護(hù)讀的開入量狀態(tài) 2)檢修試驗(yàn)時(shí)，需通過設(shè)置硬壓板或跳針為參考端（主端）做單端試驗(yàn)，試驗(yàn)完畢注意恢復(fù)。 3)不方便運(yùn)行管理。 3.1.2 軟壓板或控制字主從確定 n設(shè)置軟壓板或控制字狀態(tài)，通過讀入軟壓板或控制字狀態(tài)，確定參考端（主端Master）、同步端（從端Slave）。 n試驗(yàn)完畢改變軟壓板或控制字投入運(yùn)行，試驗(yàn)狀態(tài)與投入運(yùn)行不一致，容易造成設(shè)置不一致；也給管理部門帶來不便利。 3.1.3 自適應(yīng)主從確定自適應(yīng)

3、主從確定n該方法提供一個(gè)完整的邏輯供保護(hù)裝置自適應(yīng)的區(qū)分雙端運(yùn)行和自環(huán)狀態(tài)，并在雙端運(yùn)行時(shí)自動(dòng)確定參考端與同步端；作自環(huán)試驗(yàn)時(shí)自動(dòng)切換到自環(huán)狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)束后自適應(yīng)隨接線的改變而切換。使現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員不再關(guān)心裝置的狀態(tài)，而且也不需要現(xiàn)場(chǎng)整定，完全擺脫了人為因素對(duì)保護(hù)狀態(tài)的影響。 3.2 同步調(diào)整方法同步調(diào)整方法n1）采樣數(shù)據(jù)修正法；n2）采樣時(shí)刻調(diào)整法；n3）時(shí)鐘校正法；n4）采樣序號(hào)調(diào)整法；n5）GPS同步法；n6）參考相量同步法。3.2.1 采樣數(shù)據(jù)修正法采樣數(shù)據(jù)修正法n兩側(cè)保護(hù)對(duì)每一幀接收數(shù)據(jù)都要進(jìn)行“梯形算法”，求出兩側(cè)采樣偏差角并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，以達(dá)到兩側(cè)數(shù)據(jù)的“同時(shí)”的

4、目的。n優(yōu)點(diǎn)：是兩側(cè)裝置各自獨(dú)立，自由采樣；采樣間隔均勻。 n缺點(diǎn)：僅適用于穩(wěn)態(tài)量電流差動(dòng)判據(jù) ，電網(wǎng)頻率變化會(huì)影響修正精度。3.2.2 采樣時(shí)刻調(diào)整法采樣時(shí)刻調(diào)整法n線路兩側(cè)一主一從，主端為參考端，自由采樣；從端為同步端，通過“梯形算法”可計(jì)算出主端的采樣時(shí)刻，并按主端的采樣時(shí)刻調(diào)整自己的采樣時(shí)刻，達(dá)到兩側(cè)數(shù)據(jù)同步的目的。n優(yōu)點(diǎn)：不必對(duì)每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整；主端的采樣間隔均勻；受通道影響小，一定程度上可適用于自愈環(huán)網(wǎng)或可變光纖通道。n缺點(diǎn)：會(huì)造成從端采樣間隔的不均勻，而且要缺點(diǎn)：會(huì)造成從端采樣間隔的不均勻，而且要涉及硬件時(shí)鐘的操作，極不方便。涉及硬件時(shí)鐘的操作，極不方便。 3.2.3 時(shí)鐘校正法

5、 n主端自由采樣。從端發(fā)信息幀，主端收到后將命令和延時(shí)時(shí)間返回給從端，從端計(jì)算兩側(cè)時(shí)鐘的相對(duì)誤差t，從端按照一定比率對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行校正直到t為零。n該方法要求兩側(cè)晶振時(shí)鐘精度高。 3.2.4 采樣序號(hào)調(diào)整法采樣序號(hào)調(diào)整法n線路兩側(cè)保護(hù)裝置以同頻率自由采樣，并對(duì)每一次采樣標(biāo)注一個(gè)采樣序號(hào)； na）確定通道延時(shí) 212ttttd3.2.4 采樣序號(hào)調(diào)整法采樣序號(hào)調(diào)整法nb）確定同步端采樣序號(hào) 當(dāng)小于1/2采樣間隔，參考端Mi采樣序號(hào)與同步端Ni采樣序號(hào)為同步采樣序號(hào) dtnT tt3.2.4 采樣序號(hào)調(diào)整法采樣序號(hào)調(diào)整法nc）同步校準(zhǔn)n大于1/2采樣間隔時(shí)，應(yīng)調(diào)整下一采樣序號(hào) t1nT3.2.4 采樣

6、序號(hào)調(diào)整法采樣序號(hào)調(diào)整法nd）同步精度分析 ： 采樣頻率達(dá)到4800Hz/s時(shí)，兩側(cè)同步誤差最大為采樣間隔的一半，即180/96 86. 13.2.4 采樣序號(hào)調(diào)整法采樣序號(hào)調(diào)整法ne）同步調(diào)整后差流計(jì)算3.2.5 GPS同步法同步法nGPS同步法通過GPS受時(shí)信息，兩側(cè)同步采樣 3.2.6 參考相量同步法 n利用線路模型計(jì)算出代表同一量的兩個(gè)向量，然后利用這兩個(gè)向量的相位差實(shí)現(xiàn)同步采樣。方法56）則是獨(dú)立于光纖通道，這是他們的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：GPS同步法依賴于GPS對(duì)時(shí)，參考相量法受輸電線路參數(shù)和電氣量測(cè)量誤差的影響，其精度不能得到保證。3.3 差動(dòng)保護(hù)的通信方式及接口 n3.3.1光纖差動(dòng)保護(hù)

7、數(shù)據(jù)傳輸n3.3.2 專用方式n3.3.3 復(fù)用方式n3.3.4 光纖電流差動(dòng)保護(hù)時(shí)鐘設(shè)置 3.3.1光纖差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸n采用脈沖編碼調(diào)制（PCM Pulse-Code Modulation）的方式傳輸保護(hù)模擬量、開關(guān)量信息。 3.3.1光纖差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸n 傳輸通道 3.3.1光纖差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸n數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)過程 3.3.1光纖差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸n數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)過程 1）一個(gè)時(shí)鐘周期分成四個(gè)單位間隔；2）二進(jìn)制的“1”被編成四個(gè)比特的碼組1100；3）二進(jìn)制的“0”被編成四個(gè)比特的碼組1010，4）通過交替變換相鄰碼組的極性，把二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成三電平信號(hào)；5) 每第八組破壞了碼組的極性

8、交替。破壞的組對(duì)八比特組的最后一比特進(jìn)行標(biāo)志。 n保護(hù)裝置與64k復(fù)接設(shè)備連路圖 3.3.1光纖差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸n保護(hù)裝置與2M復(fù)接設(shè)備連路圖 3.3.2 專用方式 n專用方式系統(tǒng)連接圖 3.3.2 專用方式n 通道裕度計(jì)算光纖通道衰耗有：n1 光纖衰耗 0.3dB/km（單模）n2 接頭衰耗 1dB/點(diǎn)n3 熔接衰耗 0.3dB/點(diǎn)（現(xiàn)在可降低到0.1dB/點(diǎn)）3.3.2 專用方式n通道裕度校驗(yàn)公式：光發(fā)射功率 - 光接收靈敏度 - 0.3距離 - 1接頭個(gè)數(shù) - 0.3熔接個(gè)數(shù) 6dB 3.3.3 復(fù)用方式 n復(fù)用方式利用64kbit/s的數(shù)字接口經(jīng)PCM終端設(shè)備或利用2M接口直接接入現(xiàn)有

9、數(shù)字用戶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PDH/SDH 。n復(fù)用方式主要用于長(zhǎng)距離輸電線路的保護(hù)。復(fù)用方式不但節(jié)省了光纜及施工費(fèi)用，而且利用了SDH自愈環(huán)的高可靠性，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用正逐漸增多。 3.3.3 復(fù)用方式na）64k接口n64k復(fù)用方式下系統(tǒng)連接圖 3.3.3 復(fù)用方式n接口功能要求 1）64kbit/s信息信號(hào)； 2）64kHz 定時(shí)信號(hào)； 3）8kHz 定時(shí)信號(hào)。3.3.3 復(fù)用方式n有三種接口類型1）同向接口3.3.3 復(fù)用方式n有三種接口類型2）反向接口 3.3.3 復(fù)用方式n有三種接口類型3）中央時(shí)鐘接口 3.3.3 復(fù)用方式n接口電氣特性1）同向接口的電氣特性 n標(biāo)稱比特率：64kbit/s

10、；n經(jīng)接口傳輸?shù)男盘?hào)的最大容差：100ppm；n64kbit/s和8kHz的定時(shí)信號(hào)和64kbit/s的信息信號(hào)在同一方向傳輸，對(duì)每一傳輸方向用一平衡線對(duì)，用編碼的方法將三種信號(hào)綜合在一個(gè)傳輸信號(hào)之中。 3.3.3 復(fù)用方式n接口電氣特性接口規(guī)格：n標(biāo)稱比特率：64kbit/s ； n代碼：1B4B；n輸入口輸入阻抗：n標(biāo)稱值: 120歐姆平衡 (對(duì)稱)；n 連接輸出口與輸入口的對(duì)稱屏蔽線對(duì)的屏蔽層應(yīng)在輸出口接地，但如果需要,在輸入口也可以接地。 3.3.3 復(fù)用方式n輸出信號(hào)特性：n接口電路的輸出信號(hào)為矩形脈沖，“傳號(hào)”（有脈沖）的標(biāo)稱峰值電壓為1.0V，“空號(hào)”（無脈沖）的峰值電壓為0.1

11、0V。標(biāo)稱脈沖寬度3.9S（信號(hào)波特率256kBd）。3.3.3 復(fù)用方式n2）反向接口的電氣特性n反向接口與同向接口不同的是，它需要在每個(gè)傳輸方向使用兩對(duì)平衡線，一對(duì)用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，另一對(duì)用于傳輸綜合的定時(shí)信號(hào)（64 kHz和8kHz）。 3.3.3 復(fù)用方式n3）中央時(shí)鐘接口的電氣特性 ：n中央時(shí)鐘接口在每一個(gè)傳輸方向上需要用一對(duì)平衡線傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，另外還需要用一對(duì)平衡線將來自中央時(shí)鐘源的綜合定時(shí)信號(hào)（64 kHz和8kHz）送至局內(nèi)終端設(shè)備。 3.3.3 復(fù)用方式nb）2M接口n2M復(fù)用方式下系統(tǒng)連接圖3.3.3 復(fù)用方式n一般特性：n比特率：2048kbit/sn經(jīng)接口傳輸?shù)男盘?hào)的最

12、大容差：50ppm。3.3.3 復(fù)用方式nHDB3碼 3.3.3 復(fù)用方式n 2M接口規(guī)格： n標(biāo)稱比特率：2048kbit/s ； n 代碼：HDB3；n輸入口輸入阻抗：n標(biāo)稱值:75歐姆 不平衡 (同軸)；n120歐姆 平衡 (對(duì)稱)。 3.3.3 復(fù)用方式n輸出信號(hào)特性 ：n“傳號(hào)”（有脈沖）的標(biāo)稱峰值電壓為2.37V（同軸線對(duì)）或3V（對(duì)稱線對(duì)）。n“空號(hào)”（無脈沖）的標(biāo)稱峰值電壓為00.237V（同軸線對(duì)）或00.3V（對(duì)稱線對(duì)）；標(biāo)稱脈沖寬度為244ns。3.3.4 光纖電流差動(dòng)保護(hù)時(shí)鐘設(shè)置n1）兩側(cè)裝置發(fā)送時(shí)鐘均采用內(nèi)時(shí)鐘方式稱為“主主”時(shí)鐘方式；n2）兩側(cè)裝置均采用外時(shí)鐘方式稱

13、為“從從”時(shí)鐘方式；n3）一側(cè)裝置采用內(nèi)時(shí)鐘方式，一側(cè)裝置采用外時(shí)鐘方式稱為“主從”時(shí)鐘方式。3.3.4 光纖電流差動(dòng)保護(hù)時(shí)鐘設(shè)置n差動(dòng)保護(hù)裝置內(nèi)、外時(shí)鐘設(shè)置 3.3.4 光纖電流差動(dòng)保護(hù)時(shí)鐘設(shè)置na）專用通道方式時(shí)鐘設(shè)置： 設(shè)置為“主主”時(shí)鐘方式：兩側(cè)裝置均采用內(nèi)時(shí)鐘，寫入時(shí)鐘為裝置時(shí)鐘，讀出時(shí)鐘為提取時(shí)鐘，寫入時(shí)鐘與讀出時(shí)鐘頻率偏差僅與鎖相環(huán)有關(guān)，產(chǎn)生滑碼最少。3.3.4 光纖電流差動(dòng)保護(hù)時(shí)鐘設(shè)置nb）復(fù)用通道方式時(shí)鐘設(shè)置n64kbit/s復(fù)用PCM設(shè)備： 設(shè)置為“從從”模式。 3.3.4 光纖電流差動(dòng)保護(hù)時(shí)鐘設(shè)置n2Mbit/s復(fù)用PDH/SDH設(shè)備 設(shè)置為“主主”方式 ；PDH通信設(shè)備

14、進(jìn)行通信時(shí)鐘設(shè)定。即把一側(cè)的通信時(shí)鐘設(shè)為主時(shí)鐘（內(nèi)時(shí)鐘），另一側(cè)通信時(shí)鐘設(shè)為從時(shí)鐘。 3.4 誤碼及校驗(yàn)機(jī)制誤碼及校驗(yàn)機(jī)制n一幀信息中有一位錯(cuò)誤或多位錯(cuò)誤對(duì)保護(hù)來說都是不能使用的，根本原因在于對(duì)保護(hù)實(shí)時(shí)性要求很高，既沒有時(shí)間對(duì)出錯(cuò)的信息幀重發(fā)，也沒用能力進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，只好丟棄數(shù)據(jù)幀。 3.4.1 誤碼產(chǎn)生原因誤碼產(chǎn)生原因n1）發(fā)光功率過大；n2）接收靈敏度不夠；n3）接頭不好；n4）光纖彎曲；n5）光纖擠壓；n6）光纖損耗過大；n7）時(shí)鐘設(shè)置不正確。3.4.2 CRC校驗(yàn)校驗(yàn)n1) 單個(gè)位錯(cuò)誤 100%n2) 雙位獨(dú)立錯(cuò)誤 100%n3) 奇數(shù)位錯(cuò)誤 100% n4) 突發(fā)長(zhǎng)度小于16位的突發(fā)

15、性錯(cuò)誤 100% n5) 突發(fā)長(zhǎng)度等于17位的突發(fā)性錯(cuò)誤 99.9969%n6) 突發(fā)長(zhǎng)度大于17位的突發(fā)性錯(cuò)誤99.9984% 3.4.3 通道及誤碼檢測(cè) n通道監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下：n通道延時(shí)時(shí)間；n當(dāng)前1s內(nèi)的誤碼幀數(shù)稱秒誤碼數(shù)；n對(duì)每幀數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，對(duì)1秒內(nèi)的錯(cuò)誤幀數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)錯(cuò)誤幀數(shù)大于給定值（）時(shí)，認(rèn)為該秒為誤碼秒（errored seconds）；n在恒速率通信時(shí)，單位時(shí)間秒內(nèi)收到的幀數(shù)為恒定，如果丟失幀數(shù)大于某給定值（1）時(shí)，認(rèn)為該秒為誤碼秒；n誤碼率大于某給定值（如大于10-3時(shí)）或連續(xù)無接收數(shù)據(jù)認(rèn)為通道失效（Channel Failure）。 3.4.4 保護(hù)裝置的保護(hù)裝置

16、的通道信息顯示通道信息顯示n通道A延時(shí)通道A延時(shí) msn通道B延時(shí)通道B延時(shí) msn通道A秒誤碼數(shù)通道A當(dāng)前1s內(nèi)的誤碼幀數(shù)n通道B秒誤碼數(shù)通道B當(dāng)前1s內(nèi)的誤碼幀數(shù)n通道A誤碼秒通道A誤碼秒統(tǒng)計(jì)值n通道B誤碼秒通道B誤碼秒統(tǒng)計(jì)值n通道A失效通道A工作狀態(tài)不正常n通道B失效通道B工作狀態(tài)不正常3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響n稱為橫向不對(duì)稱延時(shí)，簡(jiǎn)稱橫向延時(shí)；n稱為縱向?qū)ΨQ延時(shí)，簡(jiǎn)稱縱向延時(shí)。 d2d1ttTd2ttTd1d2d1/ )(3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響n為差動(dòng)保護(hù)對(duì)通道傳輸延時(shí)的要求 3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響n專用通道：

17、為光信號(hào)在光纖線路中傳輸延時(shí)，跟光纖長(zhǎng)度有關(guān)，OPGW光纖折射率=1.48，光速C= 300000km/s，光在光纖中的延時(shí) =4.93us/km5us/km，(us)5l Td3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響復(fù)用通道：延時(shí)公式：n 為SDH設(shè)備的傳輸延時(shí) 170us； PCM終端設(shè)備延時(shí)，取1000us； 為中繼復(fù)用延時(shí)100us； 為光信號(hào)在光纖線路中傳輸延時(shí)，按中繼距離40km，n為光區(qū)間數(shù)。 orpetn*ttTdtetptotrt3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響n復(fù)用通道延時(shí)3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響nSDH傳輸設(shè)備延時(shí) 3.5

18、通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響64k復(fù)用通道延時(shí)n*3001170n200n1001000170*Td3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響2M復(fù)用通道延時(shí)n*300170Td3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響n50Hz的交流量1ms相應(yīng)角度為360/20=18度，同步調(diào)整誤差 2tttTd2d1dd2dd1/tttd2d1t9T18t*3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響n動(dòng)作、制動(dòng)電流 2sin2/IIIInmd2cos2r/IIIInmIIIInm2r3.5 通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)影響通道延時(shí)及對(duì)保護(hù)

19、影響n判據(jù)一相應(yīng)允許橫向不對(duì)稱延時(shí)為3.4msn判據(jù)二相應(yīng)允許橫向不對(duì)稱延時(shí)為1ms。 2arctgk2arsink1n不對(duì)稱延時(shí)對(duì)判據(jù)影響 3.6裝置自環(huán)裝置自環(huán)n裝置自環(huán)除物理上的自環(huán)（光自環(huán)、電自環(huán)）外，在復(fù)接時(shí)有可能出現(xiàn)網(wǎng)管設(shè)置出項(xiàng)軟件設(shè)置自環(huán)，如圖常見的光自環(huán)及電自環(huán)。 3.7 裝置交叉接線裝置交叉接線n交叉接線種類較多，隨著變電站光纖應(yīng)用增多，容易發(fā)生交叉接線，如1）雙回線路各使用一套光纖通道保護(hù)時(shí)，2）一、二回線路通道接線交叉，3）單回線使用兩套光纖通道保護(hù)，兩套保護(hù)通道接線交叉，4）同一廠、站內(nèi)使用光纖通道的保護(hù)接線錯(cuò)誤等。5）在復(fù)接時(shí)有可能出現(xiàn)網(wǎng)管設(shè)置出項(xiàng)軟件設(shè)置交叉接線。

20、3.7 裝置交叉接線裝置交叉接線3.7 裝置交叉接線裝置交叉接線3.7 裝置交叉接線裝置交叉接線n裝置設(shè)置“本側(cè)保護(hù)裝置編碼”與“對(duì)側(cè)保護(hù)裝置編碼”，（1）若接收?qǐng)?bào)文中的編碼與“對(duì)側(cè)保護(hù)裝置編碼”一致，表示光纖通道連接正常；（2）如果接收?qǐng)?bào)文中的編碼與“對(duì)側(cè)保護(hù)裝置編碼”不相等，但與“本側(cè)保護(hù)裝置編碼”相等，則表示光纖通道自環(huán)；（3）如果接收?qǐng)?bào)文中的編碼與“對(duì)側(cè)保護(hù)裝置編碼”及“本側(cè)保護(hù)裝置編碼”都不一致，判為光纖通道交叉接線。 3.7 裝置交叉接線裝置交叉接線n總的編碼區(qū)=編碼分區(qū)域1+編碼分區(qū)域2+編碼分區(qū)域3+編碼分區(qū)域4+編碼分區(qū)域5區(qū)域電網(wǎng)1：編碼分區(qū)域1區(qū)域電網(wǎng)2：編碼分區(qū)域2區(qū)域電網(wǎng)3：編碼分區(qū)域3區(qū)域電網(wǎng)4：編碼分區(qū)域43.8 雙通道方式 n雙通道方式一般有三種：n1）通道擴(kuò)展方式；n2）