800系列数字式线路保护装置讲座

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1、1,许继电气公司发电部,通道篇,2,目录,1. 概述 2. 光纤通道介绍 3. 通信接口设计 4. 通道调试维护 专用通道 复用通道 5. 通道配置原则 6. 通道发展新特点,WXH-803 输电线电流差动保护装置,3,输电线主保护原理的选用往往受保护信号传输通道的制约。目前国内输电线路主保护所使用的保护信号传输通道向光纤通道发展。 1、电力线载波通道 载波通道是纵联保护中应用最广的一种，由输电线及其加工和连接设备等组成。电力线载波是利用输电线路本身作为一个通道，在输电线传送50Hz工频电流的同时，迭加传送一个载波讯号（50400kHz的高频电流）的方法，以传输继电保护数据。与纵联保护配合的收

2、发信装置可以是专用收发信机，也可以是复用电力载波机。,其缺陷主要表现在： a.专用收发信机占用专用信道，加剧频率资源的日益紧张； b.作为模拟系统的电力线载波设备，提高其抗干扰能力和采取严密的抗干扰措施一直是电力系统继电保护的一大难题。接地不良、地电位升高、故障时收发讯干扰、收发讯机特性不良以及通道短路等因素影响了纵联保护的正确运行。 c.载波通信稳定性低，而且不能开展多种业务。,主保护通道的发展,4,2、导引线通道 对于短距离的输电线，可以敷设专门的金属导引电缆作为辅助导线，利用辅助导线将一端的电气量传送到另一端，构成线路纵差保护。线路纵差保护的通道包括金属导引电缆、辅助导线监视装置和隔离变

3、压器。 辅助导线通道的缺点一是存在很高的过电压，威胁装置的安全，二是对于中长距离的输电线路，为保护敷设专用的辅助导线，不仅技术上不可能，而且在经济上也不合理。,5,3、微波通道 微波通道由发讯机连接电缆、方向性天线和两端之间的空间组成。由发讯机发出的频率为300030000MHz的微波讯号，经定向天线发射，通过空间向对方传播，微波讯号经对方的天线接收后再通过连接电缆送到收讯机中。微波通信实现了继电保护数据与其它多种业务数据的共同传输，独立于输电线路的微波通道与输电线路没有任何联系，具有较宽的频带，可不受限制地传送闭锁信号和允许信号，受干扰小，可靠性高。 其主要的问题是存在信号衰落问题，当两个变

4、电站之间超过一定的距离时，需要架设微波中继站，投资费用大。 数字微波电路最大容量为34Mb/s，PCM48路，作为电力通信主干网显得容量不足。,6,4、光纤通道 光纤通信广泛采用PCM调制方式。光纤通道与输电线无直接联系，光纤通道具有传输容量大、信号传输速度快、抗干扰能力强的优点，加上经济上可利用光纤电力通信网的资源，因此光纤通道已成为保护信号传输通道的首选方式。 其不足之处主要是：专用方式传送距离受到限制,7,目前，随着经济的发展，电力系统的通信已从简单的话音通信发展到包括数据通信宽带多媒体图象传输和交换，通信业务也从单一化走向多功能综合化。许多地方都把发展光纤通信主干网作为电力通信的发展方

5、向和重要任务，这都为继电保护所需要的稳定、可靠的数字化信息传输通道创造了有利条件。在光纤网络敷设的光缆中，除提供数据共用光纤通道接口，满足数据通信、宽带多媒体、图像等信息等的需求外，还提供专用于继电保护的纤芯。这可为高压输电线的继电保护提供了复用光纤通道（与SDH共用的数据通道）和专用光纤通道（利用光纤网络中继电保护用纤芯构成）。,光纤通道的优势,8,继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，因此，保护信号传输通道应与之相应地满足要求： 1）可靠性高 抗干扰能力强外部电磁干扰、静电放电、倒闸操作、配线架接触不良、电源瞬态干扰；误码率低。 2）通道延时小 微波和光纤通道的

6、传输延时不大于5ms。,主保护对通道的要求,9,主保护对通道的依赖,输电线路电流差动保护需要将大量数据信息从线路一侧传向另一侧，为防止通信误码引起的误动，采用CRC校验程序，但由于保护实时性要求和通道容量的限制，发生传输错误时，难于实现信息的重建。这就意味着在一帧长达200位的信息中若出现1位或以上的误码，整帧信息将被丢弃。如果误码出现频度不高，对保护性能影响不大，但若出错频度很高，就会闭锁差动保护。在使用微波或无线进行数字通信的情况下，人们常使用BER（bit error rate位误码率）指标来评价通讯的可靠性。但当评价用于保护的通信可靠性时，人们采用MER(message error r

7、ate帧信息误码率)来考核通信性能。这是由于一帧信息中有一位错误或多位错误对保护来说都是不能使用的，根本原因在于对保护实时性要求很高，既没有时间对出错的信息帧重发，也没用能力进行数据恢复，只好丢弃数据帧。每丢弃一帧数据帧，相当于闭锁保护5ms。,10,专用方式需为继电保护敷设专用的光纤通道，在专用光纤通道中只传输继电保护的信息。由于受光端机的工作距离（主要由光头的光发送功率和接收灵敏度决定）的限制和敷设光缆费用的制约，专用方式的通信距离一般在60km(1310nm),80km(1550nm)以内。专用方式的优点是光缆的纤芯经熔纤后由光缆终端箱直接接入保护设备的光端机，不需附加其它设备，可靠性高

8、而且由于不涉及通信调度，管理也较方便。,专用通道方式,11,复用方式则是利用数字PCM复接技术，借助现有的光纤通道和微波通道，对继电保护的信息进行传输。复用方式利用64kbit/s或2M的数字接口接入现有数字用户网络系统，不需再敷设光缆，同时传输距离也大大提高，可延伸到数字用户网络的每一个通信接点。继电保护利用复用方式传输数据信息时，需在通信室内增加数字复用接口设备和数字复用设备相连接。复用方式满足长距离输电线路的保护要求。实际工程应用中，安装在继电保护室的保护装置与安装在通信室的PCM数字复用接口设备的距离较远（电气距离超过50m），为保证保护数据通信的可靠性，其间的通信媒介采用光缆。 复用

9、方式不但节省了光缆及施工费用，而且利用了SDH自愈环的高可靠性，在电力系统中的应用正逐渐增多。,复用通道方式,12,13,专用通道和复用通道 在光纤网络敷设的光缆中，除提供数据共用光纤通道接口，满足数据通信、宽带多媒体、图像信息等的需求外，还提供继电保护专用纤芯。专用光纤通道由于占用光缆纤芯数较多，加上传输距离较近，限制了其有效应用，对于长距离输电线路的保护，数据通信一般采用复用通道。对于中短距离的线路保护，有时虽然采用了专用通道为主用通道，为增加可靠性，也常采用复用通道作为备用通道，从而保证在一种通道传输方式故障时，至少还有一路通道能够传输保护信号，不能因为某一个公共的通道元件故障，造成线路

10、失去主保护。复用方式不但节省了光缆及施工费用，而且利用了SDH自愈环的高可靠性。 2M复用和64k复用 复用方式时，64k复用占用共用数据资源少；2M通道可省去两侧PCM交换机设备，通信链路上减少了中间环节，减少了传输时延； 2M速率增加了传输带宽，可以传输更多保护信息。目前， 2M通道通道应用方式逐渐增多。,通道方式的配合,14,保护光纤接口,WXH-803保护光纤接口有单通道接口和双通道接口两种，以下面以双通道接口为例进行说明: 双通道接口逻辑图,15, 双通道的每个通道具备独立的通信功能，每个通道都有自己独立的的发送和收缓冲区; 双通道独立并行工作，一通道异常不影响另一通道工作； 每个通

11、道具有独立的内外时钟选择功能； 每个通道具有独立的编解码和锁相环功能逻辑回路； 实现双通道热备用实现数据无缝透明切换； 每个通道都有自己的监视程序，同时给出两个通道的通信质量信息,保护光纤接口,双通道工作模式说明,16,保护光纤接口,双通道光端机逻辑图,17,保护光纤接口,双通道通信CPU工作模式说明,18,同步调整通道选择算法如下： 只有一个通道工作时，保护装置根据运行的工作通道数据进行采样时刻的同步调整； 在双通道工作的情况下，上电时优先选择通道时延小的通道（3次确认）作为同步调整通道； 在双通道工作的情况下，如果两侧通道时延差别不大（小于0.5ms），选择通道A为同步调整通道； 当同步调

12、整通道失效后，选择另一工作正常通道作为同步调整通道。 当同步调整通道时延小于另一通道时延（差值大于0.5ms）且连续10s，选择另一通道作为同步调整通道。（专用通道恢复）,同步调整通道选择,保护光纤接口,19,双通道数据选择算法特点： 差动计算时自动选择通道延时短的通道数据； 检测到一通道数据误码时自动选择另一通道数据； 一通道数据丢失时自动选择另一通道数据； 两通道数据地位相同；,双通道数据选择,保护光纤接口,20,通道信息显示 双通道的通道状态信息如通道时延，收发帧数等由通讯模块计算完成。 通道状态信息在浏览菜单中，可供厂家，继保人员和运行人员查看。 通道A时延 通道A时延 ms 通道B时

13、延 通道B时延 ms 通道A发送帧数 当前1s内发送的帧数 通道A接收帧数 当前1s内接收的帧数 通道B发送帧数 当前1s内发送的帧数 通道B接收帧数 当前1s内接收的帧数 通道A误码数 当前1s内的误码帧数 通道A误码秒 误码秒统计值 通道B误码数 当前1s内的误码帧数 通道B误码秒 误码秒统计值 通道A失效 通道A工作状态不正常 通道B失效 通道B工作状态不正常,21,误码监测 为保证通信的可靠性，需对通道进行严密的监视，通道误码的监测遵照ITU-TG8.21标准，鉴于保护误码监测机制为帧误码（MER）监测，非位误码(BER)检测，故采用MER(message error rate帧信息误

14、码率)来考核通信性能。 通道误码监测内容如下： 对每帧数据进行CRC校验，对1秒内的错误帧数进行统计，当错误帧数大于给定值（）时，认为该秒为误码秒（eroded seconds）； 在恒速率通信时，单位时间秒内收到的帧数为恒定，如果丢失帧数大于某给定值（1）时，认为该秒为误码秒； 对同一单位时间秒内的的误码帧和丢失帧数求和，把出现31帧以上的误码帧和丢失帧的秒作为严重误码秒（Severely eroded seconds）。计算出的秒内误码帧和丢失帧数之和同时作为误码显示用。 连续10个严重误码秒或连续1s（躲SDH/PDH自愈切换时间）无接收数据认为通道失效（ChannelFailure）。

15、,22,双通道告警方式 为防止单通道应用时，装置因无备用通道误发报文和长期告警，增加 控制字 “双通道方式”选择项，保护根据该控制字来选择通道告警模式和闭锁保护。 无“双通道方式”时，保护根据通道运行情况识别出工作通道，只有工作通道失效时给出告警信号和报文； 选择“双通道方式”时，任一通道失效时都给出告警信号和报文； 无“双通道方式”时，工作通道通道失效时闭锁差动保护； 在“双通道方式”时，双通道通道失效或主用通道通道失效且通道切换失败时闭锁差动保护；,23,OETC64复用接口装置主要功能： 1 接收保护侧光纤送过来的光信号，并将其转换为电信号； 2 按照ITU-TSS建议G703通信标准中

16、有关同向接口的规定，将O/E转换后的电信号变换成相应的数据码型和接口电平，定时加入破坏点后，送到PCM终端复用器64kbps数据端子； 3 将从PCM终端复用器64kbps数据端子接收的数据，经码型变换，转变为可在光路上传送的码型电信号； 4 对码型变换后的电信号进行调制，变换为光信号送至保护收信光纤； 5 有通道告警功能，当光纤链路和PCM链路故障时，应有通道异常灯光指示和告警触点输出。,64K复用接口,24,OETC2M复用接口装置主要功能： 1 接收保护侧光纤送过来的光信号，并将其转换为电信号； 2 按照ITU-TSS建议G703通信标准中有关E1接口的规定，将O/E转换后的电信号变换成相应的数据码型和接口电平，送到E1接口； 3 将从送到E1接口接收的数据，经码型变换，转变为可在光路上传送的码型电信号； 4 对码型变换后的电信号进行调制，变换为光信号送至保护收信光纤； 5 有通道告警功能，当