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1、7.光纤保护通道知识介绍,光纤保护和通道设备说明,目前我公司生产的光纤保护和通道设备有：RCS-901/2F（M）系列光纤纵联方向或距离保护、RCS-931/943/953系列线路纵联电流差保护；FOX-40/41系列光纤通信接口装置、MUX64/2M系列光纤通信接口装置。,专用光纤连接方式,PCM复用光纤连接方式,SDH复用光纤连接方式,FOX-41A型 继电保护光纤通信接口装置,装置应用 FOX-41A型继电保护光纤通信接口装置可与各种线路保护或安全自动装置配合，在光纤通道上传送八个独立的保护命令信息。 装置采用编码方式，以光纤通道作为传输媒质，传送64Kb/s或2048Kb/s速率同步编
2、码信息。装置可以采用专用光纤光缆作为通道，也可通过64Kb/s或2048Kb/s同向接口复接数字通信(PCM,SDH微波/光纤等)设备。,FOX-41A型装置原理及构成,FOX-41A原理框图,装置的硬件由主CPU，通信控制SCC，开关发令输入，收令输出回路、光电变换接口以及人机界面、通讯打印接口等组成,FOX-41A型工作原理说明,发令输入主要是将外部保护输入的命令信号经光耦隔离变换成装置内部逻辑控制电位，进而转换为数字信号经数字通道发送至对侧。收令输出回路主要是将所接收到命令信号变换成相应的接点输出。装置的核心是主CPU和SCC串行通信控制器及外围芯片电路，其命令的编码、解码，命令的发送和
3、接收均由此部分进行处理。光电变换接口主要是进行光纤传输信号和电信号之间的变换。装置间的通信采用64Kb/s或2048Kb/s速率编码，HDLC同步通信格式。,MUX-64C型 继电保护光纤通信接口装置,装置应用,MUX-64C继电保护信号数字复接接口装置可与南京南瑞继保电气有限责任公司的RCS-900系列光纤电流差动保护(RCS-931,RCS-943,RCS-953)及RCS-900系列的允许式光纤高频保护（RCS-901F，RCS-902F），还可以和RCS-900系列稳定控制装置，FOX-40E/F，FOX-41系列继电保护命令传输装置配合使用，通过64kbit/s同向接口(ITU-T,
4、 G.703，Co-direction)复接（PCM）数字通信设备。该装置安装在变电站或电厂的通信机房内，与数字通信设备放置在一起。该装置通过两对屏蔽双绞线与通信设备的64kbit/s同向接口相连，通过两芯单模光纤与安装在主控室/保护室的光纤电流差动保护装置、稳控装置或继电保护光纤接口装置相连接。,MUX-64继电保护信号数字复接接口的主要功能,MUX-64复接接口的安装安装在通信机房，当通信机房与保护安装地点超过50m，为防止电磁干扰，采用光纤作通道。而通信机房的复用设备一般接收电信号。另外光通道中传输的是二进制码流，在通信机内部工作，由于二电平码流含有直流分量，需要转换成三电平码流。经通信
5、单元将各路信号综合后，再转换成二电平光信号传传至远方。 它们的功能有：完成光电转换，把收到的光信号变成电信号，或把收到的电信号变成光信号。完成接收到光的单极性（二电平码）向通信电信号要求的双极性（三电平码）的转换；或通信电信号双极性码向光的单极性码的转换。 使用三进制码的必要性：简单的二进制码中含有随机的直流分量,光接收机采用交流耦合，直流分量的变化会引起信号基带的移动，容易产生误码；通过码型变化，使得光信号不含随机的直流分量，保证接收端基带稳定。,MUX-64信号数字复接接口的码型变换-1,从以上论述可知，当保护与通信复用传输数字时，需要对电平码进行转换。在保护装置内部，CPU的采样时钟是由
6、保护的晶振产生，保护采样为并行工作，频率较通信传输速率低。保护采得的数据，放入缓冲区，等待码型变换单元读取。以64kbit/s传输速率工作，每位需要1/（64kbit/s）=15.6 s,每周波12点采样，每点用1.67ms,可采数据为107个。,MUX-64信号数字复接接口的码型变换-2,码型变换单元内部还设有一个时钟，称为通信内时钟。它是用来决定保护与复接接口的通信速率的。当与MUX-64接口配合工用或使用专用光纤传输信号时，码型变换单元的传输速率是64kbit/s*4=256kbit/s。码型变换单元的任务是完成“单极性（二电平码）向通信电信号要求的双极性（三电平码）的转换的前三步基础工
7、作”，前三步工作完成后仍为二进制码，但频率和码型作了变换，若使用专用光纤传输信号时，只需要完成前三步工作。光纤只能传送二电平码。因此在MUX-64与保护连接的光纤中，实际上传输的速率是256kbit/s。保护的采样频率是600HZ（或每周12点）。,MUX-64信号数字复接接口的码型变换-3,单极性（二电平码）编成G.703双极性（三电平码）的转换规则如第一步：一个64kbit/s周期分成四个单位间隔。 第二步：二进制的“1”被编成如下四个比特的码组 1100。 第三步：二进制的“0”被编成如下四个比特的码组 1010。第四步：通过交替变换相邻码组的极性，把二进制信号转换成三电平信号。第五步：
8、每第八组破坏了码组的极性交替。破坏的组对八比特组的最 后一比特进行标志。,MUX-64信号数字复接接口的码型变换-4,后两步工作由数字通信接口来完成。并由接口将光码变为电码送往通信设备。关于编号规则可参考有关通信资料说明，通过编号码流要保证:（1）包括正确的信息信号。（2）如果以两相邻破坏点间的时间为一个间隔，两相邻间隔的正负脉冲个数相同。（3）并带有时钟信息，以供提取时钟信号。经PCM或SDH通信设备送往光端机，转换成二进制光码向目的处传输。,MUX-2M型 继电保护光纤通信接口装置,MUX-2M型装置应用和安装基本同MUX-64型,不同点是:(1) MUX-64通过屏蔽双绞线与PCM通信系
9、统连接,而MUX-2M通过同轴电缆与SDH通信系统连接(2) 码型变换单元内部时钟当与MUX-2M接口配合工作或使用专用光纤传输信号时，码型变换单元的传输速率是2Mbit/s，因此在MUX-2M与保护连接的光纤中，实际上传输的速率是2Mbit/s。保护的采样频率是1200HZ即每周24点。,复接PCM,PCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写。是一种对模拟信号数字化的取样技术，特别是对于音频信号。PCM 对信号每秒钟取样 8000 次；每次取样为 8 个位，总共 64 kbps。我国推广采用30/32路制式作为基础群,简称基群或一次群。PCM30/32路制式是指一
10、帧内有32全信道时隙，时隙用TS表示，但只有30个信隙（TS1TS15和TS17TS31）传送话路信号，而余出的两个信道时隙，一个作为传送帧同步信号和监视信号的帧同步（TS0），另一个作为传送各话路信令时隙（TS16），因此称为30/32路PCM。每位用时 ，8位用时 ， 32路为一帧，用 的时间可将32路的8位并行写完。用此时间、,用2M的速率可将 串行读出，读每位的时隙宽为 。,30/32PCM基群的帧结构示意图,复接PCM连接示意图,SDH通信系统,SDH(SynchronosDigitalHierarchy)是一种新的互联网数字传输体制。SDH是一种基于时分复用的同步数字技术。对于上层
11、的各种网络，SDH相当于一个透明的物理通道，在这个透明的通道上，只要带宽允许，用户可以开展各种业务，如电话、数据、数字视频等，而业务的质量将得到严格的保障。SDH网络的作用能像路由器之于互联网一样。信息高速公路近来已成为人们的热门话题。到21世纪，人们借助与信息高速公路，可以在家中完成各种日常活动。而构成信息高速公路的最基本单元公路就将由SHD设备构成,光纤自愈环网的通信路由变化-1,自愈环网是指在出现意外故障时，能够在极短时间内且无需人为干涉的情况下，自动恢复所携带业务的环网。即网络具有发现替代传输路由并重新确立通信的能力。同步数字系列（SDH）光纤自愈网是实现自愈网的主要方法之一，具有很强
12、的自愈能力。正在被电力系统通信网广泛采用。SDH光纤自愈网的结构可分为通道倒换环和复用段倒换环。每种环网按照工作状态可以分为2段，即业务段和保护段（备用段）。通道倒换环在正常工作情况下其保护段也传输业信号；而复用段倒换环在正常工作情况下其保护段空闲，可用于传输其它业务信号。按进入环的支路信号与由该支路信号分路节点返回的支路信号方向是否相同，可分为单相环和双向环。按照一对节点间光纤的最小数量，可分为二纤环和四纤环。,光纤自愈环网的通信路由变化-2,按照上述分类方法，SDH自愈环网具有5种型结构：二纤单向倒换环、二纤双向倒换环、二纤单向复用倒换环、二纤双向复用倒换环、四纤双向复用倒换环。二纤环是目
13、前较多采用的方式，其正常通道路由和通道故障路由变化如下图所示。其中左侧图为正常运行的光纤通道示意图，右侧图为自愈环倒换后的光纤通道。,二纤环正常通道路由和通道故障路由变化图,4种自愈环收发信路由收发信路由表,二纤单向通道倒换环、二纤双向通道倒换环和二纤单向复用段倒换环在运行过程中，收发信路由均具有不一致的情况； 二纤双向复用段倒换环在运行过程中，通信路由会发生变化，但收发信路由仍然能保持一致。 表1 二纤自愈环网收发信路由变化情况从上表可知，为保证两侧传输时延相同，仅有双向复用段倒换环可供保护复用，必需引起注意。,四纤双向复用段倒换环,保护可用SDH光纤自愈网的结构 方式,SDH自愈环网具有5
14、种型结构：二纤单向倒换环、二纤双向倒换环、二纤单向复用倒换环、二纤双向复用倒换环、四纤双向复用倒换环。其中二纤双向复用段倒换环和四纤双向复用倒换环在光纤自愈的各种路由下，传输时延总是相同，可供保护使用。,保护装置选“主从”方式 时钟同步路径,晶振和标称频率的最大偏差不超过50ppm，能满足G.823建议的抖动和漂移容限要求, “主从”方式，运行稳定可靠,保护装置选“主主”方式时钟同步路径,晶振和标称频率的最大偏差不超过50ppm，能满足G.823建议的抖动和漂移容限要求, “主主”方式，运行稳定可靠,SDH设备的2048kbit/s板卡再定时功能框图,f1 通过解同步功能无差错的恢复原来发时钟
15、，将信号定入缓冲器。 f0从数字通信网提取时钟，作为缓冲器的读时钟。如果两时钟表同步，能保证无差错传输。否则会导致缓冲器读空或溢出，出现滑码。若频率偏差很小，缓冲器容量至少大于一帧（一般为两帧），可吸收此滑码现象。否则将产生滑码。,测试M N方向传输出现滑码接线示意图,HP718 传输性能分析仪，K1在1位用相当用f1 读， K1在2位用相当用f0 读。,表1 业务影响测试结果,时钟配合测试接线图,观察K1在1位或在2位、保护装置在主（从）位，传输业务的稳定性。,Table 2 The results of clock coordination test,表2 时钟配合测试结果,RCS-900电流差动保护时钟问题的处理1,表 2 时钟配合测试结果 Table 2 The results of clock coordination test,实验结果如表2所示，,RCS-931系列装置通过整定控制字“专用光纤（内部时钟）”来决定通信时钟方式。控制字“专用光纤（内部钟）置为“1”，装置自动采用内时钟方式；反之，自动采用外时钟方式。对于64kbit/s速率的装置，其“专用光纤（内部时钟）控制字整定如下：保护装置通过专用纤芯通信时，两侧保护装置的“专用光纤（内部时钟）” 控制字都整定成：1；保护装置通过PCM机复用通信时，两侧保护装置的“专用光纤（内部时钟）”控制字都整定成：0；,
