劉 革 ，陳 喆 ，張 穎 ，伍小波

（1.四川省電力公司通信自動化中心 成都 610041;2.中國電力科學(xué)研究院 北京 100192）

1 引言

電力系統(tǒng)安全運(yùn)行是電力部門的首要任務(wù)，隨著全國聯(lián)網(wǎng)的不斷推進(jìn)和電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)的運(yùn)行管理越來越復(fù)雜，其安全穩(wěn)定運(yùn)行越來越重要。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和安全自動裝置、調(diào)度自動化系統(tǒng)、電力市場支持系統(tǒng)、電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行的重要手段，是電網(wǎng)管理自動化、現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志，對提高電網(wǎng)的科技含量和整體效益起著越來越突出的作用。

遠(yuǎn)動和繼電保護(hù)的實施除需監(jiān)測、采集和控制設(shè)備外，還需要傳輸通道將信息準(zhǔn)確、可靠、迅速地傳送出去，使故障在最短的時間內(nèi)得到控制。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字微波將逐漸被光纖通信所替代，光纖通信在電力系統(tǒng)中具有廣闊的發(fā)展前景，如何利用光纖通信網(wǎng)以較低誤碼性能來同時傳送語音、遠(yuǎn)動和繼電保護(hù)等數(shù)據(jù)信號，是目前需討論和深入研究的問題。

2 光纖復(fù)用保護(hù)通道系統(tǒng)及誤碼概述

繼電保護(hù)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的第一道防線，要求繼電保護(hù)快速、可靠切除故障。根據(jù)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案的應(yīng)用系統(tǒng)安全區(qū)劃分規(guī)定，線路保護(hù)屬于安全1區(qū)的生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)，主要有光纖電流差動保護(hù)（采用光纖通道）、微機(jī)高頻方向保護(hù)（采用光纖、載波通道）、微機(jī)高頻距離保護(hù)（采用光纖、載波通道）、遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)（采用光纖、載波通道）等。通道是線路保護(hù)的重要組成部分，具有極高的可靠性、穩(wěn)定性和快速性的要求。

2.1 線路縱聯(lián)保護(hù)的分類及基本特點

對于線路保護(hù)而言，分相電流差動保護(hù)具有選相能力和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰?，不受系統(tǒng)振蕩、非全相運(yùn)行的影響，可以反映各種類型的故障，是理想的線路主保護(hù)。目前，光纖差動電流保護(hù)廣泛應(yīng)用，其構(gòu)成如圖1所示。保護(hù)設(shè)備根據(jù)本側(cè)和對側(cè)的電流計算差動電流和制動電流，并根據(jù)計算結(jié)果判別區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障。傳輸線路兩側(cè)信息的光纖通道是保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠、快速和準(zhǔn)確地傳輸信號是保護(hù)正確動作的前提，其特點如下：

· 能反應(yīng)全相狀態(tài)下的各種對稱和不對稱故障，裝置比較簡單；

· 不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩。在非全相運(yùn)行狀態(tài)下和單相重合閘過程中保護(hù)能繼續(xù)運(yùn)行；

·不受電壓回路斷線的影響；

· 對收發(fā)信機(jī)及通道要求較高，在運(yùn)行中兩側(cè)保護(hù)需要聯(lián)調(diào)；

·當(dāng)通道或收發(fā)信機(jī)停用時，整個保護(hù)要退出運(yùn)行，因此需要配備單獨的后備保護(hù)。

對于線路保護(hù)還有另外兩種保護(hù)方式：閉鎖式高頻方向保護(hù)和距離保護(hù)。閉鎖式高頻方向保護(hù)簡稱高頻閉鎖保護(hù)，其主要工作方式是：方向高頻保護(hù)是比較線路兩端各自看到的故障方向，以綜合判斷是線路內(nèi)部故障還是外部故障。如果以被保護(hù)線路內(nèi)部故障時看到的故障方向為正方向，則當(dāng)被保護(hù)線路外部故障時，總有一側(cè)看到的是反方向。

距離保護(hù)是根據(jù)被保護(hù)線路始端電壓和線路電流的比值而工作的一種保護(hù)，這個比值被稱為測量阻抗。線路正常運(yùn)行時的測量阻抗稱為負(fù)荷阻抗，其值較大。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，測量阻抗等于保護(hù)安裝到短路點的線路阻抗，其值較小，而且故障點愈靠近保護(hù)安裝處，其值愈小。

目前，光纖電流差動保護(hù)應(yīng)用廣泛，其對通道的要求最高，因此主要對電流差動保護(hù)進(jìn)行理論分析。

2.2 光纖復(fù)用保護(hù)通道的連接方式

光纖復(fù)用保護(hù)通道的連接方式根據(jù)接口速率的不同，可分為 64 kbit/s和 2 Mbit/s。

當(dāng)保護(hù)裝置采用64 kbit/s接口速率時，需經(jīng)PCM裝置復(fù)用為2 Mbit/s信號接入SDH傳輸系統(tǒng)，遠(yuǎn)端將2M信號經(jīng)PCM解復(fù)用后連接至線路對端保護(hù)裝置。

當(dāng)保護(hù)裝置采用2 Mbit/s接口速率時，可直接與SDH相連，經(jīng)光纖線路傳輸至對端。

光纖復(fù)用保護(hù)通道的具體連接方案如圖2所示。

在光信號轉(zhuǎn)2M復(fù)用方式中，保護(hù)裝置的光接口需要特定的接口轉(zhuǎn)換裝置將光信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的2 Mbit/s數(shù)字信號，復(fù)用進(jìn)SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸。對端將該信號經(jīng)接口轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成光信號連接至保護(hù)裝置。

2.3 光纖復(fù)用保護(hù)通道誤碼現(xiàn)狀

在數(shù)字通信中，發(fā)送和接收序列的任何不一致都叫差錯(error)，又稱為誤碼。誤碼是一種傳輸損傷，即經(jīng)接收判決再生后，數(shù)字流的某些比特發(fā)生了差錯，使傳輸信息的質(zhì)量發(fā)生了損傷。傳統(tǒng)上常用長期平均誤比特率(BER)，即某一特定觀察時間內(nèi)錯誤比特數(shù)與傳輸比特總數(shù)之比。來衡量信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。實際誤碼的出現(xiàn)往往具有突發(fā)性和隨機(jī)性，并且傳輸技術(shù)不同，其產(chǎn)生機(jī)制和對業(yè)務(wù)的影響差異較大。

誤碼率是特定時長內(nèi)的誤比特率，因此，誤碼率指標(biāo)與測試時長密切相關(guān)。光纖通信線路驗收指標(biāo)中要求通道誤碼為10-7，正常運(yùn)行條件下線路的誤碼可達(dá)到10-9。光纖復(fù)用保護(hù)通道系統(tǒng)中影響誤碼性能的因素眾多。當(dāng)光纜線路受到外力破壞、接觸不良、設(shè)備故障等異常條件下，光纖復(fù)用通道的誤碼率劣化。總體來說，誤碼具有突發(fā)性和偶然性，呈泊松分布，而不是均勻分布的。光纖復(fù)用通道突發(fā)誤碼對線路保護(hù)裝置的影響在相關(guān)規(guī)范中沒有結(jié)論，如何確定光纖復(fù)用保護(hù)通道的誤碼率指標(biāo)是需要重點研究的。

3 誤碼對保護(hù)裝置的影響

誤碼對一般的傳輸系統(tǒng)來說將影響數(shù)字傳輸系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，使音頻信號產(chǎn)生失真，使數(shù)據(jù)信號丟失信息，產(chǎn)生不準(zhǔn)確信息，或減少通過量等。對于保護(hù)裝置，各類保護(hù)裝置在檢查出誤碼后采取的措施是不完全相同的，通常是將存在誤碼的數(shù)據(jù)幀刪除，數(shù)據(jù)系列中這種短缺的數(shù)據(jù)對保護(hù)的影響與裝置設(shè)計方案有關(guān)。有的只是使保護(hù)的動作延遲少量時間，如數(shù)毫秒；有的在誤碼后要重新建立同步和數(shù)據(jù)窗，可能要延遲較長時間。這樣，誤碼對保護(hù)性能的影響可能差別很大。電力系統(tǒng)專用電路通道性能的要求很高，但誤碼性能具體指標(biāo)始終沒有明確，過高的性能指標(biāo)將會對通信資源的浪費(fèi)，過低的性能指標(biāo)將威脅到保護(hù)通道的可靠性，因此，針對繼電保護(hù)通道的特點，將對通道誤碼進(jìn)行重新考慮。

對于不同的通信業(yè)務(wù)，誤碼的影響后果不同。PCM通信方式，對于電話信息的影響是產(chǎn)生噪聲。當(dāng)誤碼率為l×10-6時，覺察不到干擾；當(dāng)誤碼率為 l×10-5時，聽到個別“喀嚦”聲，在低語音電平時剛可覺察到干擾；誤碼率為l×10-4時，聽到個別“喀嚦”聲，在低語音電平時感到有些干擾；誤碼率為1×10-3時，在各種語音電平下，都感到有干擾：誤碼率為1×10-2時，語音受到強(qiáng)烈干擾，可懂度顯著降低，但還能分辨人聲：誤碼率為5×10-2時。語音幾乎無法辨析。

數(shù)據(jù)通信中信息本身幾乎沒有冗余度，只要數(shù)據(jù)塊錯一個比特，整個數(shù)據(jù)塊就報廢了，而且數(shù)據(jù)塊中錯一個比特或是錯多個比特串效果相同。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織給出了三大類數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笕菰S誤字符率，見表1所列。

表1 數(shù)據(jù)傳輸容許的最大誤字符率

由于光纖通道傳輸繼電保護(hù)信號目前沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以參照，通過對現(xiàn)場繼保設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)研，各個廠家對光纖通道的性能提出了各自的要求，見表2。

由表2可以看出不同廠家的設(shè)備對誤碼的容忍程度也不相同，廠家A的保護(hù)設(shè)備在通道誤碼率較低的情況下依然能夠繼續(xù)工作，當(dāng)誤碼率不斷升高的過程中，保護(hù)裝置首先會通道告警，如果通道誤碼繼續(xù)增大，則保護(hù)裝置會中斷工作，出現(xiàn)嚴(yán)重告警。

4 光纖復(fù)用保護(hù)通道誤碼指標(biāo)研究

4.1 復(fù)用通道誤碼產(chǎn)生原理

光纖通信具有寬帶、高速、可靠、誤碼性能好的特點，是繼電保護(hù)信息傳輸?shù)睦硐胪ǖ馈嶋H應(yīng)用中的光纖通信，由于線路設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)方面的原因，往往存在局部劣化或失效的現(xiàn)象，導(dǎo)致線路整體誤碼性能惡化，繼電保護(hù)采用光纖通信時，必然會受到通道誤碼的影響。為了解光纖復(fù)用保護(hù)通道在外界干擾下對繼電保護(hù)信息傳輸質(zhì)量的影響，有必要對整個通信系統(tǒng)的誤碼性能進(jìn)行研究。

表2 部分廠商的繼保設(shè)備對通道性能要求比較表

理想的光纖傳輸系統(tǒng)基本不受外界電磁干擾影響，通道性能比較穩(wěn)定。系統(tǒng)誤碼的主要來源有：傳輸設(shè)備及其輔助設(shè)備的噪聲、接收機(jī)光電檢測器的散彈噪聲、雪崩光電二極管的雪崩倍增噪聲以及放大器的熱噪聲等；電子設(shè)備作為終端在外界干擾下的信號畸變；光設(shè)備輸入抖動量過大對碼流的影響；色散引起的碼間干擾。

上述誤碼分布服從泊松分布，即系統(tǒng)大部分時間運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)生嚴(yán)重誤碼的幾率極低，絕大部分是單比特誤碼。而更多的實際測量結(jié)果表明，光纖系統(tǒng)的誤碼特性呈突發(fā)性質(zhì)，這說明實際光纖系統(tǒng)的誤碼性能并不由內(nèi)部機(jī)理所決定，而是由一些具有突發(fā)性能的脈沖干擾源所決定，如外部電磁干擾、靜電放電、設(shè)備故障、系統(tǒng)倒換、配線架接觸不良、電源瞬態(tài)干擾和人為活動等。

對于光纖復(fù)用保護(hù)通道，產(chǎn)生誤碼的環(huán)節(jié)不僅包括光纖通道部分，還包括保護(hù)裝置自身的編解碼性能、接口性能、連接配置等環(huán)節(jié)。在本報告中，假設(shè)保護(hù)裝置本身及其至通信設(shè)備間的連接無誤碼。

4.2 保護(hù)通道誤碼參數(shù)的深入研究

關(guān)于光纖保護(hù)通道的誤碼性能要求，目前國際上尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

誤碼指標(biāo)（無論以比特為單位，還是以塊為單位）的衡量都是在一段相當(dāng)長的時間中測得的，累計時間越長，測量越準(zhǔn)確，因此一般系統(tǒng)的誤碼測量時間必須大于規(guī)定值。我國原郵電部已把CCIR的性能指標(biāo)納為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但作為綜合數(shù)字業(yè)務(wù)網(wǎng)的CCIR的性能指標(biāo)，沒有考慮到繼電保護(hù)的特殊要求，測量規(guī)則對保護(hù)通道則不適用。因此，CCIR規(guī)定的誤碼指標(biāo)對于一般數(shù)據(jù)傳輸可能是適當(dāng)?shù)?，但對于繼電保護(hù)信號傳輸則不一定合適，因此有必要從保護(hù)角度權(quán)衡CCIR誤碼指標(biāo)是否滿足要求。

由于繼電保護(hù)信號是點對點傳輸，距離一般在280 km以內(nèi)，個別可達(dá)400 km。保護(hù)通道通常是線路中要求較高的數(shù)字段，一般繼電保護(hù)動作的時間只是幾十毫秒。誤碼的產(chǎn)生一般不是均勻分布，而是短時突發(fā)大量誤碼。長期的誤碼率指標(biāo)并不能完全說明通道性能，短期的誤碼率指標(biāo)更能表現(xiàn)保護(hù)通道的誤碼性能。因此，誤碼累積時間宜取得較短，例如“分秒”（100 ms）。所以采用“無誤碼分秒”（EFdS）和“嚴(yán)重誤碼分秒”（SEdS）等指標(biāo)，可能是合適的。但按照“分秒”的誤碼累計尚缺實踐統(tǒng)計資料，所以采用“分秒”為計算單位的指標(biāo)尚待進(jìn)行大量工作才能提出。

日本電力系統(tǒng)利用微波通道復(fù)用保護(hù)應(yīng)用較早，也比較普遍。日本根據(jù)運(yùn)行多年的FM模擬保護(hù)已達(dá)到的保護(hù)閉鎖時間率(10-5)，行業(yè)內(nèi)將日閉鎖時間 0.864 s(24×60×60×10-5)，作為數(shù)字保護(hù)通道可靠性的評判指標(biāo)。

對于電流差動保護(hù)，目前規(guī)定由于傳送保護(hù)信號的通道質(zhì)量造成的對保護(hù)裝置的閉鎖為864 ms/日水平。只要保護(hù)通道滿足這一要求，可認(rèn)為通道誤碼性能是可靠的。日閉鎖時間率為

下面我們將通過計算日閉鎖時間推出通道的誤碼指標(biāo)。

4.3 保護(hù)通道誤碼指標(biāo)的理論推導(dǎo)

四方CSC差動保護(hù)裝置的采樣頻率為1200 Hz，每幀報文有20 byte共160 bit，信息量為192 kbit/s?？紤]誤碼均勻分布，當(dāng)檢測到1幀中有1個誤碼時，保護(hù)將丟棄該幀，同時閉鎖保護(hù)0.833 ms。按照任何月份誤碼引起的保護(hù)閉鎖時間應(yīng)符合下式：

從上式可得 BER≤6×10-9。

但考慮到通信系統(tǒng)的誤碼為突發(fā)性誤碼，出現(xiàn)誤碼時多為連續(xù)誤碼。對于保護(hù)裝置而言，1幀中出現(xiàn)1個誤碼和全部bit錯誤引起的保護(hù)閉鎖時間是相同的。因此，6×10-9過于嚴(yán)格，不合實際。

若根據(jù)丟幀率（EFR）計算日閉鎖時間，每丟1幀閉鎖保護(hù)1/1200 s，任何月份丟幀引起的保護(hù)閉鎖應(yīng)符合下式：由上式得出丟幀率應(yīng)不大于10-5，即要求日丟幀數(shù)小于 1037 幀（10-5×1200×24×60×60=1037）。

當(dāng)一幀中有一個或多個誤碼時，保護(hù)信號舍棄該幀，其閉鎖時間就是

（1）當(dāng)嚴(yán)重誤碼秒的誤碼率門限值為 1×10-3，平均誤碼秒的誤碼率為1×10-6，在通道長度為280 km數(shù)字段上復(fù)用的保護(hù)每日閉鎖時間如下

嚴(yán)重誤碼秒的誤碼數(shù)：

由于 10-3×2.048×106>1200（采樣頻率），按照誤碼平均分配，則1200幀全都有誤碼，相當(dāng)于：

誤碼秒的誤碼數(shù)：

保護(hù)每日的閉鎖時間：

因此當(dāng)嚴(yán)重誤碼秒門限值為1×10-3時，280 km通道的保護(hù)日閉鎖時間5.3 s，比日本提出的每日保護(hù)閉鎖時間（0.864 s）的指標(biāo)大7倍。因此，1×10-3的嚴(yán)重誤碼秒門限值不滿足保護(hù)通道的要求。

（2）嚴(yán)重誤碼秒的誤碼率門限值提高到為1×10-4，平均誤碼秒的誤碼率為1×10-6時，在通道長度為280 km數(shù)字段上復(fù)用的保護(hù)每日閉鎖時間如下

嚴(yán)重誤碼秒的誤碼數(shù)：

當(dāng)嚴(yán)重誤碼秒門限值提高到1×10-4時，日閉鎖時間大于0.864 s，不滿足保護(hù)通道的要求。

（3）嚴(yán)重誤碼秒的誤碼率門限值提高到為9×10-5，平均誤碼秒的誤碼率為1×10-6時，在通道長度為280 km數(shù)字段上復(fù)用的保護(hù)每日閉鎖時間如下

嚴(yán)重誤碼秒的誤碼數(shù)：

當(dāng)嚴(yán)重誤碼秒門限值提高到9×10-5，平均誤碼秒為1×10-6時，日閉鎖時間為0.85 s，比規(guī)定的日閉鎖時間0.864 s小，滿足保護(hù)通道的要求。

因此得出高級假設(shè)參考數(shù)字通道（2500 km）2048 kbit/s輸出端的光纖保護(hù)通道誤碼性能指標(biāo)應(yīng)滿足如下要求：

·誤碼劣化分：任何月份0.4%以上時間的1 min平均誤碼率不大于1×10-6；

· 高誤碼率指標(biāo)（嚴(yán)重誤碼秒SES）：任何月份0.054%以上時間的1 s平均誤碼率不大于5×10-5；

· 誤碼秒（ES）：任何月份中誤碼秒的積累時間不大于全月的0.32%；

· 殘余誤碼率（RBER）：不大于 5×10-9；

·傳輸繼電保護(hù)信息微波通道假設(shè)參考數(shù)字段（280 km）的可用性指標(biāo)不小于99.97%。

5 復(fù)用通道誤碼性能測試與分析

目前，電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)主要包括線型網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和格狀網(wǎng)，而在實際工作中應(yīng)用最多的當(dāng)屬線型+環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，因此一般地，可以將繼電保護(hù)信號傳輸通道描述成通過線型鏈路穿越電力環(huán)網(wǎng)，當(dāng)電力環(huán)網(wǎng)成為一段純粹的光纖線路時，就是典型的點到點傳輸，繼電保護(hù)設(shè)備也可直接接入環(huán)網(wǎng)光設(shè)備，環(huán)網(wǎng)也可以是簡單的單環(huán)或多環(huán)相交型。

繼電保護(hù)誤碼的響應(yīng)門限測試：原則上有誤碼，繼電保護(hù)終端應(yīng)該能檢出，但實際運(yùn)行中，當(dāng)誤碼率較低時，繼電保護(hù)已難保證檢出碼流中零星的誤碼。從通信角度出發(fā)，確定繼電保護(hù)誤碼的大致門限能更好地保證保護(hù)通道的可靠性。

5.1 通道壓力對誤碼的影響測試

通道壓力對誤碼的影響測試可以通過給通道增加一臺可調(diào)光衰減器，調(diào)節(jié)該衰減器使加入通道的光衰值逐漸增大，并且從通道分析儀上讀出通道中的誤碼率大小，觀察保護(hù)裝置的變化，直到保護(hù)裝置中斷為止，設(shè)備連接如圖1所示。

在光纖線路中增加衰減，繼電保護(hù)通道配置為2M，將光衰值減小至通道出現(xiàn)誤碼，監(jiān)測2M的通道性能。兩種儀表的測試結(jié)果如圖3所示。

測試步驟：

·按上圖所示連接各測試儀表及設(shè)備；

·網(wǎng)元A,B,C間的光纖為雙纖單向連接，在A,B間的一段光纖上串入一臺可調(diào)光衰減器；

·開啟MP1590B設(shè)置到誤碼率測試模式，從小到大的調(diào)節(jié)光衰減器，觀察保護(hù)裝置對于通道誤碼的反應(yīng)，并記錄下保護(hù)裝置不同反映下的通道誤碼值。

在光纖線路中加載壓力，測得對繼電保護(hù)通道性能的影響如圖4和圖5所示。

測試結(jié)果表明:LOS和MS-AIS為最嚴(yán)重告警信息，將導(dǎo)致通道中斷，保護(hù)閉鎖；同樣的加載，對不同容量的線路的目標(biāo)通道影響也存在差別，比如，對于STM-16，相對于低容量線路，A1A2加載就不敏感，但B2加載則非常敏感，立即能影響通道甚至導(dǎo)致中斷；ERR為10-2,繼電保護(hù)顯示通信不穩(wěn)定 （時斷），對應(yīng)ES為 90.833%，SES為9.167%；ERR為 10-3，繼電保護(hù)顯示正常，對應(yīng) ES為99.167%，SES為0.833%，從一個方面反映誤碼秒多，但嚴(yán)重誤碼秒少?？梢娤鄬Χ?，繼電保護(hù)裝置能容忍一般的誤碼秒，但對嚴(yán)重誤碼秒敏感。

5.2 通道誤碼與電力系統(tǒng)的聯(lián)動測試

本文將光纖通信網(wǎng)絡(luò)、保護(hù)裝置與電網(wǎng)相連，進(jìn)行聯(lián)動測試。在保護(hù)信號傳輸?shù)囊粋€方向上依次加載誤碼率：1×10-9、1×10-8、1×10-7、5×10-6、1×10-6、5×10-5、1×10-5、1×10-4，模擬不同的通道性能。在不同等級誤碼性能條件下，模擬電網(wǎng)故障，測試保護(hù)裝置動作情況。在BKT4發(fā)BKT6收的方向上加載LOS告警，觀察保護(hù)裝置運(yùn)行工況；模擬電網(wǎng)故障，測試保護(hù)裝置的動作情況。

在光纖線路中增加衰減，繼電保護(hù)通道配置為2M，將光衰值減小至通道出現(xiàn)誤碼，監(jiān)測2M的通道性能。測試儀表的連接如圖3所示。

測試步驟：

按圖6所示連接各設(shè)備及測試儀表；通過網(wǎng)管設(shè)置，配置從A開始，經(jīng)過B到C的業(yè)務(wù)通路；開啟安立測試儀，依次向通道中加入誤碼率為 1×10-9、1×10-8、1×10-7、5×10-6、1×10-6、5×10-5、1×10-5、1×10-4的壓力，直到通道性能劣化到保護(hù)裝置出現(xiàn)告警為止。

記錄測試數(shù)據(jù)，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

測試結(jié)果表明：

· 在通道中加載各種不同程度的誤碼（1×10-9、1×10-8、1×10-7、5×10-6、1×10-6、5×10-5、1×10-5、1×10-4），傳統(tǒng)保護(hù)與數(shù)字化保護(hù)工作正常，區(qū)內(nèi)故障正確選相動作，區(qū)外故障沒有發(fā)生誤動；

·在通道中加載LOS告警，傳統(tǒng)保護(hù)與數(shù)字化保護(hù)均可靠閉鎖，在2007年度的特高壓繼電保護(hù)模擬測試中，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置在單向光纖通道加載誤碼時，存在保護(hù)裝置誤動的情況，后經(jīng)檢驗，發(fā)現(xiàn)廠家設(shè)備對單向通道的誤碼檢測和規(guī)避方案存在缺陷。經(jīng)修正算法后，重新測試無誤動。

6 結(jié)束語

通過本文對復(fù)用光纖保護(hù)通道的誤碼性能的研究，得出以下結(jié)論。

·對于G.821定義的誤碼性能，BER要靠離線測量得到，但實際系統(tǒng)特別是在裝置運(yùn)行過程中，BER是不可能通過在線監(jiān)視得到的。與G.826／G.828定義的性能參數(shù)一樣，保護(hù)裝置可以通過以“幀”為基礎(chǔ)的一組參數(shù)，用于不停業(yè)務(wù)監(jiān)視。當(dāng)一幀內(nèi)的任意比特發(fā)生差錯，就稱該幀為差錯幀或誤幀，檢測誤幀的最常用方法是CRC校驗。

·同樣的加載，對不同容量的線路的目標(biāo)通道影響也存在差別，比如，對于STM-16，相對于低容量線路，A1A2加載就不敏感，但B2加載則非常敏感，立即能影響通道甚至導(dǎo)致中斷。因此，通道誤碼不能完全體現(xiàn)通道性能。在通道維護(hù)中，應(yīng)檢查所有的告警信息，對于各類誤碼告警應(yīng)盡快消除安全隱患。

·10-4附近是被測繼電保護(hù)設(shè)備的通道告警臨界狀態(tài)。在本實驗環(huán)境，當(dāng)通道誤碼在10-7～10-8間時，繼電保護(hù)已能檢出明顯的誤碼。

·對于單個誤碼，保護(hù)裝置能夠檢出并采取響應(yīng)措施，但對于嚴(yán)重誤碼秒，對繼電保護(hù)傳輸影響更大，應(yīng)提高重視。

· 高級假設(shè)參考數(shù)字通道（2500 km）2048 kbit/s輸出端的光纖保護(hù)通道誤碼性能指標(biāo)應(yīng)滿足如下要求：詳見企標(biāo) 《DL/T 5062-1996微波電路傳輸繼電保護(hù)信息設(shè)計技術(shù)規(guī)定》。

·誤碼劣化分：任何月份0.4%以上時間的1 min平均誤碼率不大于10-6。

·高誤碼率指標(biāo) （嚴(yán)重誤碼秒SES）：任何月份0.054%以上時間的1 s平均誤碼率不大于510-5。

· 誤碼秒（ES）：任何月份中誤碼秒的積累時間不大于全月的0.32%。

· 殘余誤碼率（RBER）：不大于 5×10-9。

·誤碼指標(biāo)簡化后得出平均誤碼率為410-7。鑒于目前光纖通道性能指標(biāo)優(yōu)于10-7，建議采用110-7作為光纖復(fù)用保護(hù)通道的誤碼性能指標(biāo)。

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