光纤差动保护通信及保护原理简介

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光纤差动保护通信及保护原理简介,南京南瑞继保电气公司,金华锋,Tel: 025-52100584, 13801584087,Email:,jinhfnari-,朱晓彤,931,Tel: 025-52100583, 13512540120,Email:,Zhuxtnari-,张哲,902,Tel: 025-52100582,，,13951031451,Email:,Zhangznari-,石铁洪,901,Tel:13301581202,Email:,Shithnari-,光纤差动保护,高频方向、高频距离保护的通信构成,FOX40,、,MUX64,原理及注意事项,目 录,光纤差动保护,采样同步,数据交换,/,通信构成,差动保护,2M,与,64K,接口的区别,测通道延时,Td,主机,从机,tmr,tms,tss,tsr,采样同步,从机采样时刻调整,主机,从机,采样同步,采样同步特点,通道双向延时相等是采样同步的前提；,一侧“主机方式” 为,1,，另一侧必须为,0,，且“主机方式”设置同系统方式无关；,两侧装置采样同步与外接电气量无关，只要两侧装置通信正常，即能 保证采样同步；,只有在装置上电或失步后，才需要测通道延时，测定延时后，装置不再需要传输时间信息；,从机时刻调整采样间隔，保证两侧装置采样时刻在允许的误差范围内；装置实时监测采样时刻误差，若超出范围，需退出差动保护，重新进行同步过程。,光纤差动保护,采样同步,数据交换,/,通信构成,通道方案,码型变换,时钟提取,通道监视,保护原理,2M,与,64K,接口的区别,一专用光纤,二复接,PCM,通道方案,一根光纤只用来传输一个方向的保护信息，不与其它任何信息复用。,一对光纤可用来传输（双向）一条线路两侧的保护信息。,专用光纤,专用光纤,RCS-931,RCS-931,保护机房,保护机房,保护信息按,G.703,同向接口形式，以,64Kbit/s,的速率复接到,PCM,交换机，,和其它信息复用,后一起传输。,复接,PCM,复接,PCM,RCS-931,MUX-64B,PCM,交换机,RCS-931,MUX-64B,PCM,交换机,保护机房,通信机房,通信机房,保护机房,光纤差动保护,采样同步,数据交换,/,通信构成,通道方案,码型变换,时钟提取,通道监视,保护原理,2M,与,64K,接口的区别,通信接口的功能框图,G.703,码型变换,第一步 一个,64kbit/s,周期分成四个单位间隔,第二步 二进制的“,1”,被编成四个比特的码组：,1100,第三步 二进制的“,0”,被编成四个比特的码组：,1010,第四步 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,第五步 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,代码变换规则,第一步 一个,64kbit/s,周期分成四个单位间隔,第二步 二进制的“,1”,被编成四个比特的码组：,1100,第三步 二进制的“,0”,被编成四个比特的码组：,1010,第四步 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,第五步 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,通信接口的功能框图,“码型变换”模块完成码型变换的,13,步,光纤差动保护,采样同步,数据交换,/,通信构成,通道方案,码型变换,时钟方式,通道监视,保护原理,2M,与,64K,接口的区别,通过控制字“专用光纤”置“,1”,或清“,0”,来设置通信时钟；,采用专用光纤时，“专用光纤”置“,1”,，时钟方式采用“主主”方式；,复接,PCM,方式时，“专用光纤”清“,0”,，时钟方式采用“从从”方式；,时钟方式,内时钟,(,主,主,),方式,时钟方式,图,3.5.3,外时钟,(,从,从,),方式,时钟方式,若通过,64Kb/s,同向接口复接,PCM,通信设备，必须采用外部时钟方式，即两侧装置的发送时钟工作在“从,从”方式。数据发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接收数据码流中提取，否则会产生周期性的滑码现象。若两侧采用,SDH,通信网络设备时，两侧的通信设备不必进行通信时钟设定。若两侧采用,PDH,准同步通信设备时，还得对两侧的,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，否则会因为,PDH,的速率适配，而产生周期性的数据丢失（或重复）问题。,时钟方式,光纤差动保护,采样同步,数据交换,/,通信构成,通道方案,码型变换,时钟方式,通道监视,保护原理,2M,与,64K,接口的区别,通道监视,通道延时,失步次数,误码总数,报文异常数,报文间超时,主机,从机,tmr,tms,tss,tsr,通道延时,满足数据窗后，进而同步状态；,通道中断等原因、导致两侧采样失步（,Ts,超出范围），装置统计的“失步次数”,1,主机,从机,失步次数,误码、报文异常数,7E,同步信息,ia,ib,ic,Kgl1,Kgl2,Crc16,7E,报文,报文,报文,报文,由于数据流的比特位在传输过程中发送错误,导致,Crc16,校验出错，,”,误码总数,”,1;,导致同步字节,“,7E,”,出错，,“,报文异常数,”,1,；,报文间超时,报文,空闲,报文,空闲,报文,报文,空闲,dt1,dt2,dtn,同步时前后两报文间的时间间隔,dtn,应保持恒定，若,dtn,门槛，,“,报文间超时,”,1,通道问题,通道中断,（随机的）误码,/,（周期性）滑码,目前的保护装置往往统计“误码率”，判断其是否超出门槛来决定是否报警,实际应用中即使有周期性的滑码，其“误码率”也不一定会超出门槛，装置是否可以根据“随机的”和“周期性”的差别来作为报警的另一判据？,由于装置判断“周期性”有难度，对于每一套装置是否由“网管”来进行监控？,通道自环时时钟方式的设定,RCS-931,MUX-64B,PCM,交换机,RCS-931,MUX-64B,PCM,交换机,保护机房,通信机房,通信机房,保护机房,方式,1,方式,4,方式,3,方式,2,方式,1,、,2,，“专用光纤”置“,1”,；方式,3,、,4,，“专用光纤”置“,0”,光纤差动保护,采样同步,数据交换,/,通信构成,通道方案,码型变换,时钟方式,保护原理,2M,与,64K,接口的区别,保护原理,影响差动保护灵敏度的主要因素,电容电流,TA,饱和或两侧,TA,不平衡,TA,断线或,采样,异常,电流差动继电器,差动投入条件,变化量相差动继电器,稳态相差动继电器,零序差动继电器,电容电流补偿,远跳、远传,1,、远传,2,差动继电器特点,差动投入条件,变化量差动,稳态差动,段,稳态差动,段,零序差动,电容电流补偿条件,“容抗整定和实际系统不相符合”判据：,其中,Icd,为正常情况下的实测差流，即实际的电容电流；,实测电容电流和经,XC1,计算得到的电容电流具有可比性（至少有一个,0.1In,），并且较大的,0.75,倍较小值，可认为“容抗整定和实际系统不相符合”。,当实测电容电流和经,XC1,计算得到的电容电流都小于,0.1In,时，认为两者不具备可比性，不再判别容抗整定是否同实际系统相符。,电容电流补偿条件,投入电容电流补偿的必要条件为：,“容抗整定和实际系统相符合”,。,零序差动试验,通道自环,抬高差动电流高定值、差动电流低定值,整定,Xc1,，使得,U/Xc10.1In,加三相 ，满足补偿条件,增加单相电流，使得零序电流零序启动电流,零序差动动作，动作时间为,120ms,左右,远跳,、远传,1,、远传,2,保护装置采样得到远跳开入为高电平时，经过专门的互补校验处理，作为开关量，连同电流采样数据及,CRC,校验码等，打包为完整的一帧信息，通过数字通道，传送给对侧保护装置。对侧装置每收到一帧信息，都要进行,CRC,校验，经过,CRC,校验后再单独对开关量进行互补校验。只有通过上述校验后，并且经过连续三次确认后，才认为收到的远跳信号是可靠的。收到经校验确认的远跳信号后，若整定控制字“远跳受起动,控制”整定为“,0”,，则无条件置三跳出口,，起动,A,、,B,、,C,三相出口跳闸继电器，同时闭锁重合闸；,若整定为“,1”,，则需本装置起动才出口。,远跳、,远传,1,、远传,2,差动保护特点,差动保护采用两侧差动继电器交换允许信号的方式，安全性高。,装置异常或,TA,断线，本侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧不会向本侧发允许信号，从而保证差动保护不会误动,变化量差动继电器，,由于只反映故障分量，不反映负荷电流，因此,灵敏度高，动作速度快。,零差保护引入了低制动系数、经电容电流补偿的稳态相差动选相元件，灵敏度高，在长线经高阻接地时也能选相跳闸；,所有差动继电器的制动系数均,为,0.75,，并,采用了浮动的制动门槛，抗,TA,饱和能力强,差动保护特点,装置采用了经差流开放的电压起动元件，,负荷侧装置能正常起动,差动保护能自动适应系统运行方式的改变,装置能,实测电容电流,，根据差动电流验证线路容抗整定是否合理,差动保护特点,装置能,实时监测通道工作情况,，当通道发生故障或通道网络拓扑发生变化时，装置能起动新的同步过程，直至两侧采样重新同步，同时记录同步次数及通道误码总数等；两侧采样没有同步时，差动保护自动退出。,差动保护特点,综上所说，,RCS-931,分相电流差动保护具有灵敏度高、动作速度快、安全可靠，不受系统运行方式影响等特点。,差动保护特点,2M,速率与,64K,速率的区别,2M,速率省去两侧,PCM,交换机设备，通信链路上减少了中间环节，减少了传输时延,2M,速率增加了传输带宽，可以传输更多保护信息,同后备保护一样，差动保护也采用,24,点计算，动作性能根据快速稳定,由于在传输采样值的同时也传输了相量值，通道误码时稳态量差动不受数据窗的影响，动作速度几乎不受影响,2M,速率与,64K,速率的区别,功率功率谱密度,带宽，带宽越宽，噪声功率越大，,2M,速率接收灵敏度较低，因此传输距离较短,64k,，,1310nm,光端机技术参数,实测,64K,光端机指标，用于陕西“段家马营”,330kV,线路，通道距离为,73,公里,发信功率,默认功率,6dB,9dB,6dB+9dB,样本,1,-15.9,-8.8,-6.6,-5.2,样本,2,-15.5,-8.8,-6.5,-5.1,提升,+6.9,+9.15,+10.55,平均,-16.0/-9.0/-7.0/-5.5,波,长,1310nm,1310nm,接收灵敏度,-45.4,dBm,-45.5,dBm,动态范围,全动态,全动态,光纤类型,单模,CCITT,Rec.G652,单模,CCITT,Rec.G652,每,10,公里衰减, 4db/10km (3.6), 4db/10km (3.6),最大距离（,3dBm,余量）,93.5 KM,93.75KM,64k,，,1550nm,光端机技术参数,实测,64K,光端机指标，用于,淮安上（河）马（坝）,500kV,线,，通道距离为,92,公里,型,号,VAOTE01C-A,板,VAOTE01C-B,板,发光功率,（跳线选择）,-10.8/,-4.1,/+0.4/+2.4,dBm,-12.3/,-4.1,/+0.5/+3.0,dBm,波,长,1550nm,1550nm,接收灵敏度,-46.7,dBm,-46.3,dBm,动态范围,全动态,全动态,光纤类型,单模,CCITT,Rec.G652,单模,CCITT,Rec.G652,每,10,公里衰减, 3db/10km, 3db/10km,最大传输距离（,3dBm,余量）,154 KM,154 KM,淮安上（河）马（坝）线,18dB/92KM,约合,2dB/10KM,最大传输距离（,6dBm,余量）,大于,200KM,大于,200KM,2M,光端机技术参数,发信功率,默认功率,6dB,9dB,6dB+9dB,样本,1,-15.6,-11.3,-8.1,-6.3,样本,2,-16.9,-13.0,-9.7,-8.1,样本,3,-15.7,-12.5,-9.5,-7.8,样本,4,-15.7,-12.1,-9.0,-7.5,提升,+3.75,+6.9,+8.55,平均,-16.0/-12.0/-9.0/-8.0,波,长,1310nm,1310nm,接收灵敏度,-35.6,dBm,-35.5,dBm,动态范围,全动态,全动态,光纤类型,单模,CCITT,Rec.G652,单模,CCITT,Rec.G652,每,10,公里衰减, 4db/10km (3.6), 4db/10km (3.6),最大距离（,3dBm,余量）,62.0 KM,样本,3,62.5KM,样本,4,实测,2048K,光端机指标,2M,速率与,64K,速率的区别,2M,速率现有产品：,RCS-931XM, RCS-943XM, RCS-953XM,RCS-901F, RCS-902F,FOX-41A, MUX-2M,光纤差动保护,高频方向、高频距离保护的通信构成,FOX40,、,MUX64,原理及注意事项,RCS-901,FOX-40F,FOX-40F,RCS-901,保护机房,保护机房,MUX-64B,PCM,交换机,RCS-901,FOX-40F,MUX-64B,PCM,交换机,RCS-901,FOX-40F,保护机房,通信机房,光纤差动保护,高频方向、高频距离保护的通信构成,FOX40,、,MUX64,原理及注意事项,FOX,、,MUX,使用时的注意事项,FOX,仅有一个,OPT/PCM,跳线，以选择专用光纤,/,复用通道传输方式,MUX,无跳线,FOX,的工作原理,光耦开,入,CPU,控制数据采集、处理、输出,串行控制器完成数据的收、发,FPGA,完成光纤信道编解码,光端机完成光,/,电转换,继电器节点输出,MUX,的工作原理,光端机完成光纤信号的收发,CPLD,完成,G.703,编码码型变换的第,4,、,5,步,专用接口芯片完成电平转换，复接到,PCM,的,G.703,的同向接口卡上,通道异常时的处理方法,通过装置自环（近程光自环，近程电自环，远程电自环，远程光自环）以判断故障点，注意,FOX,跳线的选择。,注意观测,FOX,的告警灯和,MUX,的告警灯,必要时可通过,RS-232C,口将笔记本和,FOX,相连，以观测通道误码。,用误码仪测试通道，硬件电口自环，在实际工作速率上测试。,谢 谢！,