光纤差动保护原理介绍复习课程

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1、光纤差动保护(boh)通信及保护(boh)原理简介第一页，共64页。南京(nn jn)南瑞继保电气公司金华锋Tel: 025-52100584, 13801584087Email: jinhfnari-第二页，共64页。1 1光纤差动保护2 2高频方向(fngxing)、高频距离保护的通信构成3 3FOX40、MUX64原理及注意事项目 录第三页，共64页。光纤差动保护(boh)采样(ci yn)同步数据交换/通信构成差动保护2M与64K接口的区别第四页，共64页。测通道(tngdo)延时Td主机(zhj)从机tmrtmstsstsr采样(ci yn)同步第五页，共64页。从机采样(ci yn

2、)时刻调整主机(zhj)从机采样(ci yn)同步第六页，共64页。采样(ci yn)同步特点通道双向延时相等是采样同步的前提；通道双向延时相等是采样同步的前提；一侧一侧“主机方式主机方式” ” 为为1 1，另一侧必须为，另一侧必须为0 0，且，且“主机方式主机方式”设设置同系统方式无关；置同系统方式无关；两侧装置两侧装置(zhungzh)(zhungzh)采样同步与外接电气量无关，只要两侧采样同步与外接电气量无关，只要两侧装置装置(zhungzh)(zhungzh)通信正常，即能通信正常，即能 保证采样同步；保证采样同步；只有在装置只有在装置(zhungzh)(zhungzh)上电或失步后，

3、才需要测通道延时，上电或失步后，才需要测通道延时，测定延时后，装置测定延时后，装置(zhungzh)(zhungzh)不再需要传输时间信息；不再需要传输时间信息；从机时刻调整采样间隔，保证两侧装置从机时刻调整采样间隔，保证两侧装置(zhungzh)(zhungzh)采样时刻采样时刻在允许的误差范围内；装置在允许的误差范围内；装置(zhungzh)(zhungzh)实时监测采样时刻误实时监测采样时刻误差，若超出范围，需退出差动保护，重新进行同步过程。差，若超出范围，需退出差动保护，重新进行同步过程。第七页，共64页。光纤差动保护(boh)采样同步数据交换/通信构成通道方案码型变换时钟提取通道监视

4、保护(boh)原理2M与64K接口的区别第八页，共64页。一一专用专用(zhunyng)(zhunyng)光光纤纤二二复接复接PCMPCM通道(tngdo)方案第九页，共64页。一根光纤只用来传输一个方向的保护信息，不与其它(qt)任何信息复用。一对光纤可用来传输（双向）一条线路两侧的保护信息。专用专用(zhunyng)光纤光纤第十页，共64页。专用专用(zhunyng)光纤光纤RCS-931RCS-931保护(boh)机房保护(boh)机房第十一页，共64页。保护信息按G.703同向接口形式，以64Kbit/s的速率复接到PCM交换机，和其它信息复用(f yn)后一起传输。复接复接PCM第十

5、二页，共64页。复接复接PCMRCS-931MUX-64BPCM交换机RCS-931MUX-64BPCM交换机保护机房通信机房通信机房保护机房第十三页，共64页。光纤差动保护(boh)采样同步数据交换/通信构成通道方案码型变换时钟提取通道监视(jinsh)保护原理2M与64K接口的区别第十四页，共64页。通信接口的功能通信接口的功能(gngnng)(gngnng)框图框图第十五页，共64页。G.703 码型变换(binhun)第一步 一个64kbit/s周期分成四个单位(dnwi)间隔第二步 二进制的“1”被编成四个比特(b t)的码组：1100第三步 二进制的“0”被编成四个比特的码组：10

6、10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 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第十六页，共64页。代码变换规则(guz)第一步 一个(y )64kbit/s周期分成四个单位间隔第二步 二进制的“1”被编成四个比特的码组：1100第三步 二进制的“0”被编成四个比特的码组：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 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第十七页，共64页。通信接口的功能通信接口的功能(gngnng)(gngnng)框图框图“码型变换”模块(m ku

7、i)完成码型变换的13步第十八页，共64页。光纤差动保护(boh)采样同步数据交换/通信构成通道方案码型变换时钟方式通道监视保护(boh)原理2M与64K接口的区别第十九页，共64页。通过控制字“专用光纤”置“1”或清“0”来设置通信(tng xn)时钟；采用专用光纤时，“专用光纤”置“1”，时钟方式采用“主主”方式；复接PCM方式时，“专用光纤”清“0”，时钟方式采用“从从”方式；时钟(shzhng)方式第二十页，共64页。内时钟(shzhng)(主主)方式时钟(shzhng)方式第二十一页，共64页。图3.5.3 外时钟(shzhng)(从从)方式时钟(shzhng)方式第二十二页，共64

8、页。若通过若通过64Kb/s64Kb/s同向接口复接同向接口复接PCMPCM通信设备，必须采用外部通信设备，必须采用外部时钟方式，即两侧装置的发送时钟工作在时钟方式，即两侧装置的发送时钟工作在“从从从从”方式。方式。数据发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接收数据数据发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接收数据码流中提取，否则会产生周期性的滑码现象。若两侧采用码流中提取，否则会产生周期性的滑码现象。若两侧采用SDHSDH通信网络设备时，两侧的通信设备不必进行通信网络设备时，两侧的通信设备不必进行(jnxng)(jnxng)通信时钟设定。若两侧采用通信时钟设定。若两侧采用PDHPDH准同步通

9、信设备时，还得准同步通信设备时，还得对两侧的对两侧的PDHPDH通信设备进行通信设备进行(jnxng)(jnxng)通信时钟设定。即把通信时钟设定。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，否则会因为设为从时钟，否则会因为PDHPDH的速率适配，而产生周期性的速率适配，而产生周期性的数据丢失（或重复）问题。的数据丢失（或重复）问题。 时钟(shzhng)方式第二十三页，共64页。光纤差动保护(boh)采样同步数据交换/通信构成通道方案码型变换时钟方式通道监视保护原理2M与64K接口(ji ku)的区别第二十四页，共64页

10、。通道(tngdo)监视通道延时失步次数 误码总数(zngsh) 报文异常数报文间超时第二十五页，共64页。主机(zhj)从机tmrtmstsstsr通道(tngdo)延时第二十六页，共64页。满足数据满足数据(shj)(shj)窗后，进而同步状态；窗后，进而同步状态；通道中断等原因、导致两侧采样失步（通道中断等原因、导致两侧采样失步（TsTs超出范围），超出范围），装置统计的装置统计的“ “失步次数失步次数” ”1 1主机(zhj)从机失步次数(csh)第二十七页，共64页。误码、报文异常(ychng)数7E7E同步信息同步信息ia iaibibic icKgl1Kgl1Kgl2Kgl2Cr

11、c16Crc167E7E 报文 报文 报文 报文由于数据流的比特位在传输过程中发送错误 导致(dozh)Crc16校验出错，”误码总数” 1; 导致(dozh)同步字节“7E”出错，“报文异常数”1；第二十八页，共64页。报文间超时报文空闲空闲报文空闲空闲报文报文空闲空闲dt1dt2dtn同步(tngb)时前后两报文间的时间间隔dtn应保持恒定，若dtn门槛，“报文间超时”1第二十九页，共64页。通道(tngdo)问题通道中断通道中断（随机的）误码（随机的）误码/ /（周期性）滑码（周期性）滑码目前的保护装置往往统计目前的保护装置往往统计“ “误码率误码率” ”，判断其是否超出，判断其是否超出

12、门槛来决定是否报警门槛来决定是否报警(bo jng)(bo jng)实际应用中即使有周期性的滑码，其实际应用中即使有周期性的滑码，其“ “误码率误码率” ”也不一也不一定会超出门槛，装置是否可以根据定会超出门槛，装置是否可以根据“ “随机的随机的” ”和和“ “周期周期性性” ”的差别来作为报警的差别来作为报警(bo jng)(bo jng)的另一判据？的另一判据？由于装置判断由于装置判断“ “周期性周期性” ”有难度，对于每一套装置是否有难度，对于每一套装置是否由由“ “网管网管” ”来进行监控？来进行监控？第三十页，共64页。通道自环时时钟方式(fngsh)的设定RCS-931MUX-64

13、BPCM交换机RCS-931MUX-64BPCM交换机保护机房通信机房通信机房保护机房方式(fngsh)1方式(fngsh)4方式3方式2方式1、2，“专用光纤”置“1”；方式3、4，“专用光纤”置“0”第三十一页，共64页。光纤差动保护(boh)采样同步数据交换/通信构成通道方案码型变换时钟(shzhng)方式保护原理2M与64K接口的区别第三十二页，共64页。保护(boh)原理影响差动保护影响差动保护影响差动保护影响差动保护(boh)(boh)灵敏度的主要因素灵敏度的主要因素灵敏度的主要因素灵敏度的主要因素电容电流电容电流电容电流电容电流TATA饱和或两侧饱和或两侧饱和或两侧饱和或两侧TA

14、TA不平衡不平衡不平衡不平衡TATA断线或采样异常断线或采样异常断线或采样异常断线或采样异常电流差动继电器电流差动继电器电流差动继电器电流差动继电器差动投入条件差动投入条件差动投入条件差动投入条件变化量相差动继电器变化量相差动继电器变化量相差动继电器变化量相差动继电器稳态相差动继电器稳态相差动继电器稳态相差动继电器稳态相差动继电器零序差动继电器零序差动继电器零序差动继电器零序差动继电器电容电流补偿电容电流补偿电容电流补偿电容电流补偿远跳、远传远跳、远传远跳、远传远跳、远传1 1、远传、远传、远传、远传2 2差动继电器特点差动继电器特点差动继电器特点差动继电器特点第三十三页，共64页。差动投入(

15、tur)条件第三十四页，共64页。变化(binhu)量差动第三十五页，共64页。稳态差动段第三十六页，共64页。稳态差动段第三十七页，共64页。零序差动第三十八页，共64页。电容(dinrng)电流补偿条件“容抗整定和容抗整定和实际(shj)系系统不相符合不相符合”判据：判据： 其中Icd为正常情况下的实测差流，即实际的电容电流；实测电容电流和经XC1计算得到的电容电流具有可比性（至少有一个(y )0.1In），并且较大的0.75倍较小值，可认为“容抗整定和实际系统不相符合”。当实测电容电流和经XC1计算得到的电容电流都小于0.1In时，认为两者不具备可比性，不再判别容抗整定是否同实际系统相符

16、。第三十九页，共64页。电容(dinrng)电流补偿条件投入电容电流补偿的必要条件为： “容抗整定和实际(shj)系统相符合” 。第四十页，共64页。零序差动试验(shyn)通道(tngdo)自环抬高差动电流高定值、差动电流低定值整定Xc1，使得U/Xc10.1In加三相 ，满足补偿条件增加单相电流，使得零序电流零序启动电流零序差动动作，动作时间为120ms左右第四十一页，共64页。远跳、远传1、远传2保护装置采样得到远跳开入为高电平时，经过专门的互补保护装置采样得到远跳开入为高电平时，经过专门的互补校验处理，作为开关量，连同电流采样数据及校验处理，作为开关量，连同电流采样数据及CRCCRC校

17、验码校验码等，打包为完整的一帧信息，通过数字等，打包为完整的一帧信息，通过数字(shz)(shz)通道，传通道，传送给对侧保护装置。对侧装置每收到一帧信息，都要进行送给对侧保护装置。对侧装置每收到一帧信息，都要进行CRCCRC校验，经过校验，经过CRCCRC校验后再单独对开关量进行互补校验。校验后再单独对开关量进行互补校验。只有通过上述校验后，并且经过连续三次确认后，才认为只有通过上述校验后，并且经过连续三次确认后，才认为收到的远跳信号是可靠的。收到经校验确认的远跳信号后，收到的远跳信号是可靠的。收到经校验确认的远跳信号后，若整定控制字若整定控制字“远跳受起动控制远跳受起动控制”整定为整定为“

18、0”“0”，则无条，则无条件置三跳出口，起动件置三跳出口，起动A A、B B、C C三相出口跳闸继电器，同时三相出口跳闸继电器，同时闭锁重合闸；若整定为闭锁重合闸；若整定为“1”“1”，则需本装置起动才出口。，则需本装置起动才出口。第四十二页，共64页。远跳、远传1、远传2第四十三页，共64页。差动保护差动保护(boh)特点特点差动保护采用两侧差动继电器交换允许信号的方式，安全性高。装置异常或TA断线，本侧的起动元件和差动继电器可能动作(dngzu)，但对侧不会向本侧发允许信号，从而保证差动保护不会误动第四十四页，共64页。变化量差动继电器，由于只反映故障分量，不反映负荷电流，因此灵敏度高，动

19、作速度快。零差保护引入了低制动系数、经电容电流补偿的稳态相差动选相元件，灵敏度高，在长线经高阻接地时也能选相跳闸；所有差动继电器的制动系数均为0.75，并采用(ciyng)了浮动的制动门槛，抗TA饱和能力强差动保护差动保护(boh)特点特点第四十五页，共64页。第四十六页，共64页。装置采用了经差流开放的电压起动元件，负荷侧装置能正常起动差动保护能自动适应系统运行方式(fngsh)的改变装置能实测电容电流，根据差动电流验证线路容抗整定是否合理差动保护差动保护(boh)特点特点第四十七页，共64页。装置能实时监测通道工作情况，当通道发生故障或通道网络拓扑发生变化时，装置能起动新的同步过程，直至两

20、侧采样重新同步，同时记录同步次数及通道误码总数(zngsh)等；两侧采样没有同步时，差动保护自动退出。差动保护差动保护(boh)特点特点第四十八页，共64页。综上所说(su shu)，RCS-931分相电流差动保护具有灵敏度高、动作速度快、安全可靠，不受系统运行方式影响等特点。差动保护差动保护(boh)特点特点第四十九页，共64页。2M速率(sl)与64K速率(sl)的区别2M2M速率省去两侧速率省去两侧PCMPCM交换机设备，通信链路上减少了中交换机设备，通信链路上减少了中间环节，减少了传输时延间环节，减少了传输时延2M2M速率增加了传输带宽，可以传输更多保护信息速率增加了传输带宽，可以传输

21、更多保护信息同后备保护一样，差动保护也采用同后备保护一样，差动保护也采用2424点计算，动作性能点计算，动作性能根据快速稳定根据快速稳定由于由于(yuy)(yuy)在传输采样值的同时也传输了相量值，通在传输采样值的同时也传输了相量值，通道误码时稳态量差动不受数据窗的影响，动作速度几乎道误码时稳态量差动不受数据窗的影响，动作速度几乎不受影响不受影响第五十页，共64页。2M速率(sl)与64K速率(sl)的区别功率功率谱密度带宽，带宽越宽，噪声(zoshng)功率越大，2M速率接收灵敏度较低，因此传输距离较短第五十一页，共64页。64k，1310nm光端机技术参数实测实测64K64K光端机指标，用

22、于陕西光端机指标，用于陕西“段家马营段家马营”330kV”330kV线路，通道距离线路，通道距离(jl)(jl)为为7373公公里里发发信功率信功率默默认认功率功率6dB6dB9dB9dB6dB+9dB6dB+9dB样样本本1 1-15.9-15.9-8.8-8.8-6.6-6.6-5.2-5.2样样本本2 2-15.5-15.5-8.8-8.8-6.5-6.5-5.1-5.1提升提升+6.9+6.9+9.15+9.15+10.55+10.55平均平均-16.0/-9.0/-7.0/-5.5-16.0/-9.0/-7.0/-5.5-16.0/-9.0/-7.0/-5.5-16.0/-9.0/-

23、7.0/-5.5波波 长长1310nm1310nm1310nm1310nm接收灵敏度接收灵敏度-45.4 dBm-45.4 dBm-45.5 dBm-45.5 dBm动态动态范范围围全全动态动态全全动态动态光光纤类纤类型型单单模模CCITT Rec.G652CCITT Rec.G652单单模模CCITT Rec.G652CCITT Rec.G652每每1010公里衰减公里衰减 4db/10km (3.6) 4db/10km (3.6) 4db/10km (3.6) 4db/10km (3.6)最大距离（最大距离（3dBm3dBm余量）余量）93.5 KM93.5 KM93.75KM93.75K

24、M第五十二页，共64页。64k，1550nm光端机技术参数实测实测64K64K光端机指标，用于淮安上（河）马（坝）光端机指标，用于淮安上（河）马（坝）500kV500kV线，通道线，通道(tngdo)(tngdo)距离为距离为9292公里公里型型 号号VAOTE01C-AVAOTE01C-A板板VAOTE01C-BVAOTE01C-B板板发发光功率光功率 （跳（跳线选择线选择）-10.8/-10.8/-4.1-4.1/+0.4/+2.4 dBm/+0.4/+2.4 dBm-12.3/-12.3/-4.1-4.1/+0.5/+3.0 dBm/+0.5/+3.0 dBm波波 长长1550nm155

25、0nm1550nm1550nm接收灵敏度接收灵敏度-46.7 dBm-46.7 dBm-46.3 dBm-46.3 dBm动态动态范范围围全全动态动态全全动态动态光光纤类纤类型型单单模模CCITT Rec.G652CCITT Rec.G652单单模模CCITT Rec.G652CCITT Rec.G652每每1010公里衰减公里衰减 3db/10km 3db/10km 3db/10km 3db/10km最大最大传输传输距离（距离（3dBm3dBm余量）余量）154 KM154 KM154 KM154 KM淮安上（河）淮安上（河）马马（坝坝）线线18dB/92KM18dB/92KM约约合合2dB

26、/10KM2dB/10KM最大最大传输传输距离（距离（6dBm6dBm余量）余量）大于大于200KM200KM大于大于200KM200KM第五十三页，共64页。2M光端机技术参数发发信功率信功率默默认认功率功率6dB6dB9dB9dB6dB+9dB6dB+9dB样样本本1 1-15.6-15.6-11.3-11.3-8.1-8.1-6.3-6.3样样本本2 2-16.9-16.9-13.0-13.0-9.7-9.7-8.1-8.1样样本本3 3-15.7-15.7-12.5-12.5-9.5-9.5-7.8-7.8样样本本4 4-15.7-15.7-12.1-12.1-9.0-9.0-7.5-

27、7.5提升提升+3.75+3.75+6.9+6.9+8.55+8.55平均平均-16.0/-12.0/-9.0/-8.0-16.0/-12.0/-9.0/-8.0-16.0/-12.0/-9.0/-8.0-16.0/-12.0/-9.0/-8.0波波 长长1310nm1310nm1310nm1310nm接收灵敏度接收灵敏度-35.6 dBm-35.6 dBm-35.5 dBm-35.5 dBm动态动态范范围围全全动态动态全全动态动态光光纤类纤类型型单单模模CCITT Rec.G652CCITT Rec.G652单单模模CCITT Rec.G652CCITT Rec.G652每每1010公里衰减

28、公里衰减 4db/10km (3.6) 4db/10km (3.6) 4db/10km (3.6) 4db/10km (3.6)最大距离（最大距离（3dBm3dBm余量）余量）62.0 KM62.0 KM样样本本3 362.5KM62.5KM样样本本4 4实测实测(sh c)2048K(sh c)2048K光端机指标光端机指标第五十四页，共64页。2M速率(sl)与64K速率(sl)的区别2M速率(sl)现有产品：RCS-931XM, RCS-943XM, RCS-953XM, RCS-901F, RCS-902F, FOX-41A, MUX-2M第五十五页，共64页。光纤差动保护(boh)高

29、频方向、高频距离保护(boh)的通信构成FOX40、MUX64原理及注意事项第五十六页，共64页。RCS-901FOX-40FFOX-40FRCS-901 保护机房保护机房第五十七页，共64页。MUX-64BPCM交换机RCS-901FOX-40FMUX-64BPCM交换机RCS-901FOX-40F保护机房通信机房第五十八页，共64页。光纤差动保护高频方向、高频距离保护的通信(tng xn)构成FOX40、MUX64原理及注意事项第五十九页，共64页。FOX、MUX使用(shyng)时的注意事项FOX仅有一个(y )OPT/PCM跳线，以选择专用光纤/复用通道传输方式MUX无跳线第六十页，共

30、64页。FOX的工作(gngzu)原理光耦开入CPU控制数据采集、处理、输出串行控制器完成(wn chng)数据的收、发FPGA完成(wn chng)光纤信道编解码光端机完成(wn chng)光/电转换继电器节点输出第六十一页，共64页。MUX的工作(gngzu)原理光端机完成光纤信号的收发CPLD完成G.703编码码型变换(binhun)的第4、5步专用接口芯片完成电平转换，复接到PCM的G.703的同向接口卡上第六十二页，共64页。通道异常(ychng)时的处理方法通过装置自环（近程光自环，近程电自环，远程电自环，远程光自环）以判断故障点，注意FOX跳线的选择。注意观测FOX的告警(gojng)灯和MUX的告警(gojng)灯必要时可通过RS-232C口将笔记本和FOX相连，以观测通道误码。用误码仪测试通道，硬件电口自环，在实际工作速率上测试。第六十三页，共64页。谢 谢！第六十四页，共64页。