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        論述繼電保護中光纖通信技術(shù)應(yīng)用

        2017-03-02 20:55:49胡金德
        科學(xué)與財富 2016年21期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        胡金德

        摘要:本文結(jié)合高壓線路保護裝置光纖電流差動光纖接口,分析了繼電保護中光纖通信系統(tǒng),特別是光纖通道的專用 方式、復(fù)用方式等連接方式的通信體系結(jié)構(gòu),并分析了各種連接方式下影響光纖通道通信性能的因素,最后分析了繼電保護光纖通信中的通道連接狀態(tài)以及常見問題的處理方法。

        關(guān)鍵詞:繼電保護;光纖通信技術(shù);應(yīng)用

        0 引言

        光纖通道相對于常規(guī)的通信方式有許多卓越性能,如傳輸量大、抗電磁干擾能力強、運行可靠等,越來越廣泛的應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護方面,光纖通道成為進行信息傳輸?shù)闹饕侄?。在繼電保護光纖通信系統(tǒng),一般采用單模光纖傳輸模式,傳輸距離不同,波長的選擇也不同,繼電保護裝置之間進行通信的光纖通道有專用和復(fù)用兩種,復(fù)用方式有兩種規(guī)格,分別是64Kbit/s和2Mbit/s。

        本文針對不同的通信方式,介紹了光纖通信的主要技術(shù)內(nèi)容,包括通道連接方式、時鐘方式、光接收功率、光發(fā)送功率、通道裕度等,最后總結(jié)了光纖通道技術(shù)在繼電保護中的通道連接狀態(tài)以及常見的處理方法。

        1 專用光纖通信方式

        在專用光纖通信方式下,為達到繼電保護的目的,要敷設(shè)專用的光纖通道,負責(zé)傳輸繼電保護信息。專用方式受到受光收、發(fā)接口距離以及敷設(shè)光纜費用的限制,一般通信距離在100千米之內(nèi)。

        專用方式的優(yōu)點是光纜終端箱直接接入保護設(shè)備的光、收發(fā)接口,不需要增加其他設(shè)備,可靠性較強,不涉及通信調(diào)度,管理起來比較簡易。專用方式主要應(yīng)用于城網(wǎng)線路保護以及發(fā)電廠和電力系統(tǒng)之間進行重要線路的保護。

        1.1通信性能的影響因素

        專用方式下的通信距離不是很大,通信通道的中間環(huán)節(jié)也不多,傳輸?shù)墓庑盘柺艿降母蓴_較小,影響通道性能的主要是光發(fā)送的時鐘方式、發(fā)送功率、接收功率、飽和功率以及通道裕度。

        要使用光功率計來測試光功率,光功率計波長一般1300/1310nm和1500/1550nm兩種,使用前要進行校準(zhǔn)。

        1.1.1時鐘方式

        專用方式下要設(shè)置一端光收、發(fā)接口的發(fā)送模塊為主時鐘,這樣可以為光發(fā)送數(shù)據(jù)提供時鐘基準(zhǔn)。可以設(shè)置“主--主”時鐘工作方式,這種方式下發(fā)送數(shù)據(jù)時時鐘采用的是內(nèi)部時鐘,接收數(shù)據(jù)時采用從接收數(shù)據(jù)流提取的時鐘。

        1.1.2光發(fā)送功率

        光發(fā)送功率可以影響傳輸距離,在專用方式下要測量和校驗光發(fā)送功率。光纖跳線的一端接入光發(fā)射口,另一端接光功率計進行測試,讀表上的穩(wěn)定值,發(fā)送功率為穩(wěn)定值加2dB,光發(fā)射功率一般大于光額定發(fā)送功率。

        1.1.3光接收功率

        光接收功率影響光纖的通信性能,接收功率如果小于光接收模塊的靈敏度,會影響傳輸性能,測量發(fā)送功率后同時要測量光接收功率。將接收到的光信號接入光功率計,光功率計測量的功率值為接收功率,接收功率要滿足光器件接收功率的靈敏度,要有一定的裕度。

        1.1.4光器件飽和功率

        如果光接收功率太低,會降低通信傳輸性能,如果接收功率過大也不好,所以必須監(jiān)測飽和功率,要比較測量獲得的接收功率和光器件飽和功率,一般最大接收功率要小于飽和功率。在專用通信方式下,一般接收功率小于飽和功率。

        1.1.5通道裕度的計算

        光模塊在作業(yè)時會受到溫度的影響,易老化,要及時校驗光纖通道的裕度。在校驗時發(fā)射功和接收靈敏度取值為測量修正值或者出廠標(biāo)稱值,其他取經(jīng)驗參考值,一般系統(tǒng)的衰減余量不小于6dB,可以滿足通信要求。

        1.1.6擾干擾屏蔽要求

        在專用方式下傳輸?shù)氖枪庑盘?,由于沒有中間設(shè)備,所以具有較好抗干擾屏蔽性能,不需要進行額外的處理,保護裝置本身也具有較強的抗干擾屏蔽能力。

        1.1.7匹配問題

        專用方式的中間環(huán)節(jié)較少,進行連接的保護和通信設(shè)備都是同一個廠家生產(chǎn)的,在考慮設(shè)備的匹配時要注意內(nèi)部阻抗、電平和編碼的匹配問題,一般不會出現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備不匹配的情況。

        2 64Kbit/s復(fù)用通信方式

        64Kbit/s復(fù)用通信方式下,繼電保護裝置的光收、發(fā)接口與脈碼調(diào)制復(fù)接設(shè)備和復(fù)用通道以及對側(cè)保護裝置進行連接。為了讓保護裝置與PCM復(fù)用設(shè)備進行連接,保護裝置會有一個64Kbit/s的數(shù)據(jù)復(fù)用接口,一般進行同步通信。一般保護設(shè)備位于保護室,64Kbit/s復(fù)用接口存在于通信機房,保護裝置通過光纖傳輸給同向數(shù)據(jù)復(fù)用接口,要將64Kbit/s信號通過PCM設(shè)備連接到SDH復(fù)用通道和對側(cè)保護裝置,這樣可以相互進行信息交換。64Kbit/s復(fù)用方式主要是保護長距離的輸電線路,節(jié)省成本,但是中間環(huán)節(jié)較多。

        2.1通信性能影響因素

        光收、發(fā)接口發(fā)送的光信號傳送到數(shù)據(jù)復(fù)用接口,由于光的直接傳輸距離較短,所以一般發(fā)射功率、接收功率和通道裕度都可以滿足要求。64Kbit/s復(fù)用方式的中間設(shè)備較多,所以會較多的影響通信性能。

        2.1.1時鐘方式

        在64Kbit/s復(fù)用方式下PCM設(shè)備提供主時鐘,其他設(shè)備設(shè)置為從時鐘,兩端保護裝置的光發(fā)送數(shù)據(jù)的時鐘方式要設(shè)置為從時鐘,以發(fā)送時鐘從接收數(shù)據(jù)中提取的時鐘為基準(zhǔn)時鐘。

        2.1.2光功率及通道裕度

        復(fù)用方式在實際運行時,要對光功率進行測量和驗證,光收、發(fā)接口的飽和功率也要進行檢驗,這樣校驗后接收功率不會超過飽和功率,可以預(yù)防出現(xiàn)通信告警信號,提高通道的傳輸性能。其測量方法與專用方式是一樣的,同時還要測量64Kbit/s復(fù)用接口的光功率以及復(fù)用設(shè)備的電平。

        2.1.3抗干擾屏蔽要求

        一是64Kbit/s復(fù)用接口與PCM設(shè)備的屏蔽要求,兩者之間傳輸?shù)氖请娦盘?,容易受到干擾,必須要做好電磁干擾的屏蔽工作。兩者之間連接的屏蔽雙絞線膠用的是雙屏蔽電纜,外屏蔽層兩端接地,內(nèi)屏蔽層一端接地,可以有效降低高頻段的共模干擾,同時降低低頻段的容性耦合。數(shù)字復(fù)接口設(shè)備與PCM之間的連接距離一般不超過50米。

        2.1.4匹配性

        在復(fù)用方式下中間環(huán)節(jié)較多,設(shè)備之間的匹配問題非常重要。匹配環(huán)節(jié)主要是時鐘匹配、阻抗匹配以及電平匹配和編碼匹配等。

        3 2bit/s復(fù)用通信方式

        2bit/s復(fù)用方式下,保護裝置的光收、發(fā)接口通過數(shù)據(jù)復(fù)用接口與復(fù)用通道和對側(cè)保護裝置進行連接 。為了讓保護裝置與PDH/SDH復(fù)用設(shè)備相互連接,裝置要設(shè)2bit/s復(fù)用接口。一般保護設(shè)備放于保護室,2bit/s數(shù)據(jù)復(fù)用接口和通信設(shè)備位于通信機房,保護裝置負責(zé)將數(shù)據(jù)傳輸給2bit/s數(shù)據(jù)復(fù)用接口,通過復(fù)用設(shè)備及復(fù)用通道和對側(cè)保護裝置進行連接,同時進行信息交換。2bit/s增加了傳輸帶寬,可以傳輸更多的信息。

        3.1影響通信性能的因素

        2bit/s復(fù)用方式未使用PCM復(fù)用設(shè)備,提高了通信的可靠性,通信性能也較64bit/s方式要強。

        3.1.1時鐘方式

        如果復(fù)用接口連接PDH,將一端保護裝置的時鐘方式設(shè)置為“從時鐘”,另一端保護裝置的時鐘設(shè)為“主時鐘”,如果復(fù)用接口連接SDH設(shè)備,將兩端保護裝置的時鐘方式設(shè)置為“主時鐘”。

        3.1.2光功率和通道裕度

        2bit/s方式下,光功率、接收功率以及通道裕度充足,但是在運行時要進行一定的測量和驗證,在測量時要測量光收、發(fā)接口的光功率,同時要測量2bit/s復(fù)用接口的光功率以及電平。

        3.1.3屏蔽要求

        2bit/s數(shù)據(jù)復(fù)用接口與PDH/SDH設(shè)備用電信號進行數(shù)據(jù)傳送,一般用同軸電纜進行連接。同軸電纜具有較好的電磁屏蔽功能,所以可以滿足屏蔽的要求。數(shù)字復(fù)用接口通過同軸電纜以及PDH/SDH設(shè)備進行連接,其距離一般不大于50米。

        3.1.4匹配問題

        在2bit/s復(fù)用方式下需要不同廠家的設(shè)備進行配合,涉及的匹配問題主要是時鐘匹配、阻抗匹配以及電平匹配、編碼匹配等。

        4 常見故障處理

        如果通道不通暢或者有較多的誤碼,要檢查是否是以下原因造成的:

        4.1光收、發(fā)接口是交叉連接還是平行連接

        4.2光收、發(fā)接口的時鐘工作方式設(shè)置是否正確

        4.3光發(fā)送功率、接收靈敏度、飽和功率是否滿足要求

        4.4專用方式下的通道裕度是否滿足要求

        4.5光纜接頭是否松動或接觸不良

        4.6復(fù)用接口與復(fù)用設(shè)備的匹配性是否良好

        參考文獻:

        [1]楊維那等.高壓線路電流差動保護的現(xiàn)狀及前景展望,繼電器,2009,27(1):4-7.

        [2]黎連業(yè).網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)與施工技術(shù),北京:機械工業(yè)出版社,2010.

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