光纤差动保护课程课件

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1、光纤差动保护与通道试验,主要内容,1 输电线路电流差动保护 2 光纤通道基础知识 3光纤电流差动保护及通讯 4差动保护光纤通道检测 5光纤差动保护装置性能指标 6光纤差动保护通信接口常见问答 7 现场异常情况处理 8 常用缩略语及词汇释义,输电线路电流差动保护,保护与电压量无关。 选择性好、灵敏度高。 系统振荡不误动。 有天然选相能力。 可用于同杆并架线路。 可用于串补线路。 解决了高阻接地问题 解决了短线路问题。 解决了弱电源故障问题。,1.1 TA极性与电流方向,1）TA极性端的由正极性端流出时为正 2）TA的正极性端大多数位于母线侧,1.2 纵联差动保护基本原理,在内部故障时有：,1.3

2、 输电线路电流差动保护判据,差动电流判据作为差动启动元件，比率制动判据作为差动动作元件。,1.3 比率制动电流差动判据,判据一：,1.3 比率制动电流差动判据,判据二,1.3 比率制动电流差动判据,动作制动特性,1.3 比率制动电流差动判据,复平面动作特性,1.3 比率制动电流差动判据,差动判据电流流入流出特性,1.3 比率制动电流差动判据,差动判据TA误差特性,1.3 比率制动电流差动判据,变特性、反时限特性 A区为严重故障快速动作区，取1.1，差动门槛取1.2In，B区为弱故障区，追求灵敏度取0.6，差动门槛取Icd，,1.3 比率制动电流差动判据,稳态量差动,1.3 比率制动电流差动判据

3、,故障分量差动,1.3 比率制动电流差动判据,零序电流差动,内部故障时的故障电流流出 T型单回线,单回线路的故障电流流出问题,1.4 差动保护中的特殊问题,双回线路的故障电流流出问题,1.4差动保护中的特殊问题,内部故障时的故障电流流出 T型双回线,内部故障时的故障电流流出 3/2接线,3/2接线的故障电流流出问题,1.4差动保护中的特殊问题,1.4差动保护中的特殊问题,负荷电流的影响 内部故障伴有负荷送出,1.4差动保护中的特殊问题,负荷电流的影响 三端负荷电流与故障电流的重叠现象,1.4差动保护中的特殊问题,外部故障的TA饱和问题 三端系统,1.4差动保护中的特殊问题,外部故障的TA饱和问

4、题 3/2接线系统,1.4差动保护中的特殊问题,短引线故障问题,2 光纤通信基础知识,光纤通信系统是以光波为载体，光导纤维为传输媒介的通信方式，其基本组成部分是数据源、光发送机、光纤通道和光接收机。,2.1 光纤通信系统简介,2.1 光纤通信系统简介,光纤通信系统的主要优点有： 传输频带宽，通信容量大； 线路损耗低，传输距离远； 抗干扰能力强，应用范围广； 线直径细，重量轻； 抗化学腐蚀能力强； 光纤制造资源丰富。,2.2光源与光发射器,合适的发光波长； 足够的输出功率； 可靠性高、寿命长； 输出效率高； 光谱宽度狭窄； 聚光性好； 调制方便； 价格低廉；,2.2.1 激光光源,a）激光的特性

5、 ：单色性好 、相干性好 b）激光器的分类： 气体、液体、固体和半导体激光器。 原子、离子、分子和自由电子激光器 c）光纤通信中的激光器： 半导体激光器（LD） 半导体发光二极管（LED） 非半导体激光器。,2.2.1 激光光源,LD、 LED光发射器的调制特性,2.2.2光发射器,a）光发射器的组成,2.2.2光发射器,电发射端机 ： 电发射端机的主要任务是PCM编码和信号的多路复用。,2.2.2光发射器,c）输入接口与线路编码：又称信道编码，其作用是消除或减少数字电信号中的直流和低频分量，以便于在光纤中传输、接收及监测。,2.2.2光发射器,d）光源的调制：信息的处理都是在电的领域内完成的

6、，在光纤通信中，我们必须把电信号转变成光信号，这样才能在光纤上传播。在光纤通信系统中，信息由LED或LD发出的光波所携带，光波就是载波，把信息加载到光波上的过程就是调制。,2.2.2光发射器,e）光源的控制电路 ： 1）波长稳定性要求 ； 2）功率稳定性要求 ；,2.2.2光发射器,f）光发射器参数: 1） 发送光功率（dBm）； 光功率Lt(dBm) 与 Pt (uW)关系：Lt=10log(10-3xPt) 2) 光谱特性 ； 3）最大均方根宽度 ； 4）最大20dB跌落宽度 ； 5）最小边模抑制比（SMSR）。,2.2.3 常见光源,常见光源,2.3 光纤与光缆,光纤与光缆的优点是频带宽

7、、电磁绝缘性好、衰减较小、中继器间隔大。目前在通讯系统中广泛采用。,2.3.1 光纤的结构,光纤是由纤芯和包层两部分组成的,2.3.2 光纤的参数,a）光纤的数值孔径 ：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以，这个角度就称为光纤的数值孔径。,2.3.2 光纤的参数,b）光纤的传播模式 ：在光纤的受光角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯-包层交界面上产生全反射的传播光线，就可称之为光的一个传输模式。,2.3.2 光纤的参数,c）光纤的衰减 ： 造成光纤衰减的因素有很多，但是主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。,2.3.2 光纤的参数

8、,d）光纤的三个传输窗口： 短波长传输窗口：0.85m 长波长传输窗口：1.31m、1.55m,2.3.2 光纤的参数,e）色散与带宽：色散越小，带宽就越大，所产生的脉冲展宽就越小；在光纤通信中，色散和带宽是一对矛盾体。,2.3.3 光纤的种类,光纤的种类,2.3.4 常用光纤规格,单模： 8/125m， 9/125m， 10/125m 多模： 50/125m 欧洲标准；62.5/125m 美国标准 工业、医疗和低速网络： 100/140m， 200/230m 塑料光纤： 98/1000m 用于汽车控制。,2.3.4 常用光纤规格,G.652光纤的主要规范,2.3.5 光缆介绍,光缆的结构 ：

9、,2.3.5 光缆介绍,常用的光缆有： 8.3m 芯、 125m外层、单模。 62.5m 芯、125m外层、多模。 50m芯、 125m外层、多模。 100m芯、 140m外层、多模。,2.3.6 光纤复合架空地线,500kV主干线用OPGW结构,2.3.6 光纤复合架空地线,主要技术参数,2.3.6 光纤复合架空地线,环境因素OPGW（OPGW-48B1-130）影响,2.4.1 光检测器,光检测器 ：灵敏度高、响应速度快、噪声小、稳定可靠,2.4.2 光接收器的组成,光接收器的组成： 光接收器可以分为前端、线性通道、时钟提取与数据再生几个部分,2.4.2 光接收器的组成,数据和时钟,2.4

10、.3 光接收器的性能参数,a）光接收器灵敏度影响接收器灵敏度的主要因素是噪声,2.4.3 光接收器的性能参数,b）接收器的动态范围： 光接收器的动态范围：D10lgPmax/Pmin，式中Pmax指满足误码率指标下，接收器的最大输入光功率，Pmin即为接收器的灵敏度。 实际中一般为1620dB。,2.5 光纤连接器,光纤连接器的结构,2.5.1 FC型光纤连接器,FC型光纤连接器 ：Ferrule Connector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣,2.5.1 FC型光纤连接器,FC型光纤连接器结构,2.5.2 SC型光纤连接器,SC型光纤连接器,2.5.3 ST型光纤

11、连接器,ST型光纤连接器,2.6 调制、编码和复用,调制：调制是用数字或模拟信号改变载波波形的幅值、频率或相位的过程，分为模拟调整和数字调整。数字调制是光纤通信的主要调制方式，将模拟信号抽样量化后，以二进制数字信号“1”或“0”对光载波进行通断调制，并进行脉冲编码（PCM）。,2.6.2 编码,编码是通过一些方式，把数码进行变换，得到另外一组适于传输的数码 常见编码,2.6.3 复用,信道复用是为了便于在光纤传输把多个低容量信道以及开销信息，复用到一个大容量传输信道的过程。采用不同的复用方式对接收信噪比将产生不同的影响，对光功率的要求也不相同。,2.6.3 复用,a）波分复用： 波分复用WDM

12、（Wavelength Division Multiplexing）是将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号，是频分复用在光纤信道的变例；或者说是将波长划分成不同的波长段，不同路的信号在不同的波长段里传送，各个波段之间不会相互影响，所以不同路的信号可以同时传送,2.6.3 复用,a）波分复用：目前唯一成熟且付诸实用的超大容量光传输技术,2.6.3 复用,b）时分复用 ：时分复用OTDM(Optical Time Division Multiplexing)的实现方法与WDM完全不同，是将使用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

13、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，,2.6.3 复用,b）时分复用 ：是未来发展的一项极具潜力的技术，但它远不如WDM技术成熟，一些关键技术还有待解决。,2.6.3 复用,c）码分复用：码分复用OCDMA(Optical Code-Division Multiple Access)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人信号和匹配的滤波器相关的。,2.6.3 复用,c）码分复用：码分复用也是未来发展的一个极具潜力的技术，只是目前技术尚不是十分成熟。,2.7 P

14、CM及数字复接技术,PCM（Pulse-Code Modulation）即脉冲编码调整，对信号抽样，分别把每个样值单独予以量化后，再将所得的量化值序列进行编码，变换为数字信号的调制过程，具有较高的抗干扰性能。,2.7.1 PCM介绍,PCM复用设备,2.7.1 PCM介绍,PCM数字电话复用结构,2.7.2 数字复接技术,把各个低比特率的信号源按照时分复用的方式汇成高比特率的数字信号，称为数字复接技术，相应的设备称为复接设备。而在接收端，把高比特率的信号分离成为支路的低比特率信号，称为数字分接技术，相应的设备称为数字分接设备。 PCM复用设备加上光端机、光缆及中转站就构成了光纤数字通信系统。,

15、2.8 PDH/SDH,在数字传输网系统中，有两种数字传输体系： 一种叫“准同步数字体系”（Plesiochronous Digital Hierarchy），简称PDH； 另一种叫“同步数字体系”（Synchronous Digital Hierarchy），简称SDH。,2.8.1 PDH网络,采用准同步数字体系（PDH）的系统，是在数字通信网的每个节点上都分别设置高精度的时钟，这些时钟的信号都具有统一的标准速率。尽管每个时钟的精度都很高，但总还是有一些微小的差别。为了保证通信的质量，要求这些时钟的差别不能超过规定的范围。,2.8.1 PDH网络,PDH设备,2.8.1 PDH网络,a）接

16、口方面： 1）只有地区性的电接口规范，不存在世界性标准。 2）没有世界性标准的光接口规范。,2.8.1 PDH网络,不同系列的PDH电接口速率等级,2.8.1 PDH网络,b）复用方式：现在的PDH体制中，只有1.5Mbit/s和2Mbit/s速率的信号（包括日本系列6.3Mbit/s速率的信号）是同步的，其他速率的信号都是异步的,2.8.1 PDH网络,c）运行维护方面PDH在运行维护方面字节少，没有足够的开销字节。,2.8.1 PDH网络,d）兼容性PDH网管接口也不统一，兼容性差。,2.8.2 SDH网络,SDH全称叫做同步数字传输体系，SDH是一种传输的体系（协议），就象PDH准同步数字传输体系一样，SDH这种传输体系规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级，接口码型等特性。,2.8.2 SDH网络,SDH设备,2.8.2 SDH网络,