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1、光纤电流差动保护,输电线路差动保护,光纤通信基础知识,纵联保护光纤通道,一、线路纵联差动保护原理,二、纵联电流差动保护元件,1.分相电流差动保护元件,一段比率式分相电流差动保护判据：,ICD为分相差动电流定值，必须躲过在正常运行时的最大的不平衡电流。K BL为比率制动系数。两式同时满足时跳闸。,两段比率式分相电流差动保护判据为：,IINT=4IN。K BL.l=0.5、k BL2=0.7。I b=IINT(kBL2-kBLl)(kBLlkBL2)=2.28IN。,2.零序电流差动保护元件,零序电流差动元件动作方程为:,IOCD 应躲过正常运行时的最大不平衡零序电流。,3.突变量电流差动保护元件
2、,突变量电流动作方程为:,三、弱馈线路的保护,四、一侧开关断开时的保护,五、电流数据同步处理,1、采样数据修正法；,2、采样时刻调整法；,3、时钟校正法；,4、采样序号调整法；,5、GPS同步法；,6、参考相量同步法。,纵联电流差动保护所比较的是线路两端的电流相量或采样值，而线路两端保护装置的电流采样是各自独立进行的。为了保证差动保护算法的正确性，保护也必须比较同一时刻两端的电流值。,常用的的方法有如下几种：,1、采样数据修正法,采样数据修正法的基本思想是：线路各端的保护装置，在各自的晶体振荡器的时钟控制下，以相同的采样频率，独立地进行采样，然后在进行差动保护算法之前作同步化修正。,2、采样时
3、刻调整法,对于采样时刻调整法，线路两侧一主一从，主端为参考端，自由采样；从端为同步端，通过“梯形算法”可计算出主端的采样时刻，并按主端的采样时刻调整自己的采样时刻，达到两侧数据同步的目的。,3、时钟校正法,该方法规定一端为主端（参考端），另一端为从端（同步端），主端自由采用，从端发信息帧，主端收到后将命令和延时时间返回给从端，从端计算两侧时钟的相对误差t，从端按照一定比率对时钟进行校正直到t为零，从端的时钟保持与主端的时钟同步，两侧时钟进入同步运行状态。,4、采样序号调整法,该方法是线路两侧保护装置以同频率自由采样，并对每一次采样标注一个采样序号，两侧装置仍然是一主一从，从侧装置以主侧装置为参
4、考端进行同步，但只调整采样序号，并不调整采样时刻。,5、GPS同步法,GPS同步法通过GPS受时信息，两侧同步采样，可以达到相当高的精度。但受到自然环境等因数的制约，并且需要相应的硬件支持。优点：采样同步与通信路由无关，可以适应各种形式的通信系统，精度很高，不受电网频率的影响，其计算量也较少，从原理上基本上克服了以上各种方法的缺点。,6、参考相量同步法,利用线路模型计算出代表同一量的两个相量，然后利用这两个相量的相位差实现同步采样。,对采用专用光纤通道的保护而言，参考端装置采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息，因选用专用光纤时，两侧收发直接相连，信号在光纤中的传输速率以光速传
5、输，传输延时可以忽略不计，几乎是在发侧发送的同时，收侧就收到了发侧的信号，同步端在接收到对侧采样值时测量该点与自已的采样点之时差T，并随时调整同步端的采样时钟，使T0，即同时完成了采样同步和时钟同步问题。,光纤通信系统的基本组成,电发射机的主要任务是PCM编码和信号的多路复用。,光发射器的组成,光纤通信有的主要优点：,（1）抗电磁干扰能力强；（2）传输容量大；（3）频带宽；（4）传输衰耗小；（5）线直径细，重量轻；（6）抗化学腐蚀能力强；（7）制造资源丰富。,光纤通信缺点：,（1）光纤弯曲半径不能过小，一般不小于30mm；（2）光纤的切断和连接工艺要求高；（3）分路、耦合复杂。,光纤的外形,n
6、1 n2，光能量主要纤芯中传输。,涂覆层,纤芯,包层,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(Graded-Index Fiber,GIF)纤
7、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,根据光纤构成材料分为：以二氧化硅为主要成分的石英光纤多种成分玻璃光纤液体纤芯光纤朔料包层石英光纤全朔料光纤氟化物光纤等,光纤的分类,按工作波长分类：短波长光纤光波波长0.85m长波长光纤光波波长1.31m和1.55m超长波长光纤,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,OPGW,ADSS,光纤通信中的信道复用,波分复用WDM：是将信道分割成若干个子信道，每个信道用来传送一路信号，或则说是将波长划分成不同的波长段，不同路的信号在不同波长段里
8、传送，各个波段之间不会相互影响。时分复用OTDM：是将使用的信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。码分复用OCDMA：采用暂时的波形（称作光特征码）来编码和解码，不同的信息可共享一个时域、频域、空间域，它根据域值从通道的所有信号中选取所需的信号，光解码器的输出是与输入信号和匹配的滤波器相关的。,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
9、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。,电端机/PCM设备介绍,PCM32/30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，P
10、DH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-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,光纤差动保护数据传输,采用的传输通道有两种：,1、专用光纤通道,2、复用光纤通道,1）64kbit/s通过PCM设备复接SDH或PDH的2Mbit/s基群口；2）SDH或PDH的2Mbit/s基群口。,专用光纤通道方式,差动保护装置,通道1,通道2,差动保护装置,通道1,
11、通道2,光纤,光纤,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,复用光纤通道,PCM,光纤,光纤,64K,2M,64K,2M,通道,PDH/SDH,保护室,保护装置与64K复接设备连路图,保护装置与2M复接设备连路图,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,光纤电流差动保护时钟设置,两侧差动保护装置时钟设置有三种方式。,（1）两侧装置发送时钟均采用内时钟方式称为
12、“主-主”时钟方式；（2）两侧装置均采用外时钟方式称为“从-从”时钟方式；（3）一侧装置采用内时钟方式，一侧装置采用外时钟方式称为“主-从”时钟方式。,专用光纤通道方式下，通道为保护专设，通道中没有任何节点，没有其他时钟源，通道专一、简单。“从-从”时钟方式时装置没法运行，只能设置为“主-主”时钟方式或“主-从”时钟方式。设置为“主-主”时钟方式，两侧装置均采用内时钟，写入时钟为装置时钟，读出时钟为提取时钟，写入时钟与读出时钟频率偏差仅与锁相环有关，产生滑码最少。设置为“主-从”时钟方式，主侧装置采用内时钟方式，从侧装置采用外时钟，主侧写入时钟为装置时钟，从侧写入时钟为提取时钟，读出时钟均为提
13、取时钟。从侧提取时钟的好坏影响本侧时钟，不如采用“主-主”时钟方式。,专用通道方式时钟设置,复用通道方式时钟设置,（1）64Kbits复用PCM复用,采用内时钟方式，装置时钟PCM设备时钟有偏差，8kHz的定时信号和64Kbits的信息信号不是同一时钟，写入时钟不是PCM时钟，造成读出时钟与写入时钟偏差，产生滑码。所以64Kbits复用PCM设备要采用外时钟模式，采用提取的时钟（PCM时钟）作为写入时钟，既装置两侧设置为“从-从”时钟方式。,（2）2Mbits复用PDH/SDH设备,在2Mbits复用方式下，由于不经过PCM设备而直接连接PDH/SDH设备，而PDH/SDH网络根据各个节点的精
14、确时钟确定工作速率。作为其中的一个节点，2Mbits复用时，同专用方式设置相同。采用2Mbits复用PDH时还要对两侧的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的时钟设置不当产生周期性的滑码。采用2Mbits复用PDH时，每个节点上的时钟相同，两侧的通信设备不必进行通信时钟设定。,通道延时,专用通道,备用通道,保护N,备用通道,主通道,装置自环,装置交叉接线,TX,TX,RX,RX,线路保护,线路保护,TX,TX,RX,RX,线路保护,线路保护,双回线交叉接线,TX,RX,TX,RX,保护1,保护3,保护2,保护4,RX,RX,TX,TX,相邻线路叉接线,
