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1、光纤通信在继电保护中的应用,通道现状,220kV线路的主保护：高频通道。采用专用的收发信机，相-地耦合方式。光纤通道。采用点对点直接连接通道。220kV线路的主保护：高频通道。采用载波机复用保护，相-相耦合方式。光纤通道。采用复用PCM方式，经过OPGW传输。,220kV线路的主保护的光纤通道示意图,500kV线路的主保护的光纤通道示意图,不同保护通道的保护配置及应用原则,两套纵联保护宜由两个完全独立的通道（含通道设备）传送。对有OPGW光纤通道的线路，纵联保护通道应采用OPGW光纤通道。220kV线路两套主保护通道一般选用相地耦合制的电力线高频通道，但分别耦合在不同的相别上。配置两套不同原理
2、的高频闭锁式保护（专用收发信机）。,不同保护通道的保护配置及应用原则,对有OPGW光缆的线路，每套保护直接使用不同的光纤芯或复用光纤通道。配置一套光纤分相电流差动保护、一套光纤允许式方向/距离保护或两套光纤分相电流差动保护。对有OPGW光缆且完全同杆并架双回线,每回线均配置一套光纤分相电流差动保护、一套光纤允许式方向/距离保护或两套光纤分相电流差动保护，每套保护直接使用不同的光纤芯或复用光纤通道。,不同保护通道的保护配置及应用原则,对有OPGW光缆且非同杆并架双回线,在无OPGW光缆的线路上配置一套光纤分相电流差动、一套专用载波高频闭锁式保护或迂回OPGW通道的光纤分相电流差动;在有OPGW光
3、缆的线路上保护配置同上。对电缆或电缆架空线混合线路保护通道应采用光纤通道，一套保护直接使用光纤芯，另一套保护复用光纤通道，配置一套光纤分相电流差动保护、一套光纤允许式方向/距离保护或两套光纤分相电流差动保护。,不同保护通道的保护配置及应用原则,对有ADSS光缆的线路，一套保护直接使用光纤芯，另一套选用相地耦合制的电力线高频通道。配置一套光纤分相电流差动保护、一套高频闭锁式方向/距离保护（专用收发信机）。保护通道宜不使用普通光缆通道和微波通道。,光纤通信系统的基本组成,一、光纤线路,光纤线路的功能是把光信号尽可能小畸变和衰减地传输到对端。由光纤、光纤接头、光纤连接器组成。容纳许多光纤的为光缆。影
4、响光纤性能的主要指标为损耗和色散。,光纤的外形,n1 n2，光能量主要纤芯中传输。,包层n2,纤芯n1,光纤的分类,根据光纤中的传输模式数量分为：单模光纤（single-Mode Fiber,SM)折射率分布与突变型光纤类似，纤芯直径只有8-10m，光线以直线沿纤芯中心轴线方向传播。只能传输一个模式。信号畸变小。多模光纤（Multi-Mode Fiber,MM)多模光纤又分为：突变型和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式。,根据光纤横截面的折射率分布分为：阶跃折射率光纤(step-Index Fiber,SIF)纤芯折射率为n1保持不变,到包层突变为n2。光以折线传播。渐变折射率光纤
5、(Graded-Index Fiber,GIF)纤芯中心的折射率为最大n1，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2。光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传输。,光纤的分类,光缆类型,混合地线光缆(OPGW)支承式光缆(ADSS)普通光缆,光纤接续的种类,永久性连接(固定连接)活动性连接(连接器连接),光纤的活动连接器连接法,对光纤连接器性能的主要要求连接器产生连接损耗的因素结构与种类,对光纤连接器性能的主要要求,插入损耗低；经多次连接和拆卸后,插入变化小；同一种类的连接器应具有互换性；对环境条件如温度、湿度、灰尘、振动等不敏感；结构简单、装卸方便，价格低廉；在多芯连接器中，相互串扰小。,连接器产
6、生连接损耗的因素,轴心错位轴心倾斜间隙端面不完整光纤参数的偏差,光纤活动连接器的组成,按功能可以分成以下几部分：连接器插座(Plug Connector）光缆跳线（Jumper Cable）转换器（Adapor）变换器（Converter）裸光纤转换器（Bare Fiber Adaptor）在我国一套光纤活动连接器主要指两个连接器插头加一个转换器(法兰盘）。,光纤活动连接器的结构与类型,FC(平面接触/螺纹连接）PC/APC(直接接触/螺纹连接）SC(NTT/矩形/直接拔插）ST(AT&T/带键卡口式）,影响光纤接续损耗的因素,固有因素非固有因素,影响光纤接续损耗的固有因素,固有因素主要包括任
7、何两根待接光纤的几何特性和波导特性方面的差异：芯径失配同心度偏差数值孔径失配折射率分布失配模场直径差异,影响光纤接续损耗的非固有因素,非固有因素主要指任何两根待接光纤端面不完善和机械偏移；端面不完善主要包括端面倾斜、端面弯曲和端面粗糙；机械偏移主要包括两根光纤横向偏移、轴向倾斜和纵向分离。,二、电端机,模数转换。多路信号复用。将一定码型和帧格式的电信号送入光端机。典型的电端机为PCM设备。,PCM设备是数字微波、光纤等数字通信的基群设备，也作为网络通信的终接设备。PCM的含义为脉冲编码调制，即对模拟信号进行采样、保持、量化、编码，把模拟信号转换成数字信号传输。,二、电端机/PCM设备介绍,PC
8、M32/30为基群设备，可以传送30路话音，也可以通过同向数据接口，直接传送每时隙为 64kbit/s的数据（G.703)，在数字微波通信中，PCM设备的信号接入微波信道机信进行中频和高频调制后，射频经馈线、天线送出。在光纤通信系统中，PCM设备作为电端机进入光端机经光纤传输。,PCM的高次群设备,当通信容量不够时，可使用PCM的高次群设备。多个PCM信号合成一路信号的过程为复接。与复接相反的过程为分接。复接根据时钟源是否同一分为同源复接和异源复接。SDH采用同源复接，即同步数字系统，PDH为异源复接，即准同步数字系统。,SDH网络,SDH在电力系统中依靠OPGW构成自愈环网。自愈网（self
9、-healing Network)：无需认为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉不到网络已出故障。其基本原理就是使网络具备代替传输路由并重新确立通信的能力。,SDH自愈环网示意图,A,B,C,D,分相电流差动保护/点对点通道,保护通道如采用OPGW光纤通道专用光芯。则按如下设备提供：1个光缆端子盒装于屏上3根尾纤1根（每根4芯）250米长金属铠装光缆,点对点通道,1个光缆端子盒装于屏上,3根尾纤,1根（每根4芯）250米长金属铠装光缆,经过避雷线上OPGW,分相电流差动保护/复用PCM通道,保护通道复用PCM终端时，每一套分相电流差动保护分别接用不同基群的一个PCM 6
10、4kbit/秒同向接口。即如果500kV线路出线2回，每回线配置2套完全独立的主保护，采用光纤通道，分别安排在2台PCM上，每台PCM为继电保护提供2路64kbit/s通道，另预留2路通道用于安全自动装置信号。,分相电流差动保护/复用PCM通道,分相电流差动保护分别输出光信号，然后经设在通信室内的光电转换接口设备转换为64kbit/s电信号，采用G.703同向数据接口复用PCM，与对侧保护交换信息。保护装置与光/电转换设备之间采用光缆连接，光/电转换装置的数字信号接口元件设置在通讯室一条线接口元件装设在一个柜上。,分相电流差动保护/复用PCM通道,光电转换接口装置的电源为直流110/48V，每
11、台装置一路电源，并使用一个110/48V直流电源小开关MCB，其电源监视元件可借助辅助继电器或数字信号接口设备本身。,分相电流差动保护/复用PCM通道,每回线的每一端二套分相电流差动保护的通信接口设备应完全独立，并按如下设备提供：2个数字信号接口装置 4个光缆端子盒每根光缆每端一个 2根（每根4芯）500米长金属铠装光缆12根尾纤，每个光纤接线盒3根2根屏蔽双绞电缆及接插件,复用PCM通道,光缆端子盒,数字信号接口装置,64kbit/s电信号,64kbit/s光信号,2Mbit/s电信号,155Mbit/s光信号,复用PCM通道,500米长金属铠装光缆850nm 多模光纤,OPGW,点对点通道
12、/同步/内时钟同步,采用专用光纤通道，时钟采用内时钟方式，即两侧的装置发送的时钟工作在“主主”方式。数据发送采用本机内时钟，接收时钟从接收数据流中提取。,分相电流差动保护/复用PCM通道/同步,通道是通过64kbit/s同向接口复用PCM，应采用外部时钟方式，工作在“从-从”方式。数据的发送和接收为同一时钟源，均从接收的数码流中提取。两侧的PCM通信设备所复接的2M基群口，应按主-从方式来整定，否则，由于两侧的PCM设备的64kbit/s/2M终端接口存在差异，会使保护装置在接收中出现定时滑码现象。,分相电流差动保护/复用PCM通道/同步,分相电流差动保护/复用PCM通道/同步,显然，保护设备
13、的同步依靠PCM设备的同步来完成。PCM设备的同步包括时钟同步、位同步和帧同步，位同步和帧同步般是同时实现。,双通道冗余通信,双通道运行 一个通道故障保护自动选择正确的信号“热备用”,一通道故障:,Node5,Node4,Node1,Node2,Node6,Node3,P545/6End A,P545/6End B,备用通道,工作通道,tp1,tp2,tp1,tp2,Line,现在,tp2 tp1,继电保护光纤通道的应用原则,110kV及以上电压等级线路的继电保护光纤通道光缆主要为OPGW及ADSS两种，并以OPGW光缆为首选；继电保护光纤通道主要有两种应用方式：专用光纤和复用通信电路方式。使
14、用专用光纤方式时，专用光纤通道的适用距离：国产保护60KM，进口保护40KM；,继电保护光纤通道的应用原则,当线路长度小于上述距离，通信电路满足主备通道时，也可采用复用通信电路方式；当线路长度大于上述距离时，应使用复用通信电路方式；继电保护光纤通道除OPGW、ADSS、光通信设备、PCM和接口设备外，还应包括上述设备之间及与继电保护装置之间的连接光缆或电缆。,保护通道连接光缆形式的选择原则,继电保护采用专用光纤芯时，连接光缆、尾缆应选用单模光纤；继电保护使用复用通信电路时，连接光缆视接口设备的模式而定；连接光缆的结构应采用非金属加强、阻燃型光缆；为满足继电保护装置的可靠性，无论是采用光纤专用芯
15、或光纤复用通信电路，每套继电保护装置的连接光缆应独立。,保护、通信工作界面和责任划分,继电保护使用光纤复用通道时，分界面在通信机房的继电保护设备光电转换器（O/E）与通信PCM（64K）或SDH（2M）的连接线上；继电保护使用专用光纤通道时，分界面在通信机房的继电保护接入光缆与通信的光纤配线架屏上连接尾纤的连接点上；,保护、通信工作界面和责任划分,在继电保护小室装有通信专用光纤配线架屏时，分界面在继电保护接入光缆与通信光纤配线架屏上连接尾纤的连接点上；考虑到专业管理的合理性，接入光缆与连接尾纤的熔接由通信专业承担；,光纤复用通道接口柜的组屏原则,光纤复用继电保护数据通道一般为64K或2M方式:
16、保护通道采用2M时，光电转换器单独组屏，屏体及屏内设备及2M同轴电缆皆为保护专业提供及采购；每面屏安装的数量可根据设备尺寸、工程情况具体考虑，但为考虑运行及维护方便每面屏的安装数量不超过四台；屏体尺寸按通讯标准为：6006002000mm。,光纤复用通道接口柜的组屏原则,保护通道采用64K时，光电转换器可与通讯PCM同屏安装；通常方式为每条线路两套保护的接口设备共组一面屏，即二台PCM机与二台64K光电转换器组在一面屏上，但为便于运行及维护两组接口设备应独立配置并有明显的物理隔离；本屏体可由通信专业提供，保护专业提供64K光电转换器及相应设备。如64K光电转换器需单独组屏时，要求同上。,光纤复
17、用通道接口柜的组屏原则,继电保护用64K及2M光电转换器的电源皆采用通信机房-48V通信专用电源，并具备双路通信电源供电；每台光电转换器经空气开关接入通信电源（经二极管隔离的双路通信电源可切换，正常用一路），其直流电源监视装置提供告警信号给监控或中央信号盘。,继电保护复用通道运行管理原则,通信与继电保护管理的交接面在通信光纤传送（复用）继电保护的专用接口设备（PCM或SDH）至继电保护光电转换器（O/E）的连接处，连接电缆由通信专业管理。继电保护的专用终端（接口）设备可以与通信终端设备合用同一机柜，但必须配备当地告警、指示和监视设施，具备当地监控、操作接口。传送（复用）继电保护的专用通信终端设备、安装在继电保护小室的光纤配线架的日常运行维护及检修工作属通信专业。,谢 谢!,
