光纖差動保護通信及保護原理簡介

1、光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護 通信及保護原理簡介 光纖差動保護通信及保護原理簡介 南京南瑞繼保電氣公司 金華鋒 Tel: , Email: jinhfnari- 朱曉彤 931 Tel: , Email: Zhuxtnari- 張哲 902 Tel: ， Email: Zhangznari- 石鐵洪 901 Tel: Email: Shithnari- 光纖差動保護通信及保護原理簡介 一光纖差動保護 二高頻方向、高頻距離保護的通信構成 三FOX40、MUX64原理及注意事項 目 錄 光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護 采樣同步 數(shù)據(jù)交換/通信構成 差動保護 2M與64

2、K接口的區(qū)別 光纖差動保護通信及保護原理簡介 測通道延時Td 主機 從機 tmr tms tsstsr 2 tmrtmstsstsr Td Td 采樣同步 光纖差動保護通信及保護原理簡介 從機采樣時刻調(diào)整 主機 從機 Td 0Ts 采樣同步 光纖差動保護通信及保護原理簡介 采樣同步特點 通道雙向延時相等是采樣同步的前提； 一側(cè)“主機方式” 為1，另一側(cè)必須為0，且 “主機方式”設置同系統(tǒng)方式無關； 兩側(cè)裝置采樣同步與外接電氣量無關，只要兩側(cè) 裝置通信正常，即能 保證采樣同步； 只有在裝置上電或失步后，才需要測通道延時， 測定延時后，裝置不再需要傳輸時間信息； 從機時刻調(diào)整采樣間隔，保證兩側(cè)裝置

3、采樣時刻 在允許的誤差范圍內(nèi)；裝置實時監(jiān)測采樣時刻誤 差，若超出范圍，需退出差動保護，重新進行同 步過程。 光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護 采樣同步 數(shù)據(jù)交換/通信構成 通道方案 碼型變換 時鐘提取 通道監(jiān)視 保護原理 2M與64K接口的區(qū)別 光纖差動保護通信及保護原理簡介 一一專用光纖專用光纖 二二復接復接PCMPCM 通道方案 光纖差動保護通信及保護原理簡介 一根光纖只用來傳輸一個方向的保護信息， 不與其它任何信息復用。 一對光纖可用來傳輸（雙向）一條線路兩 側(cè)的保護信息。 專用光纖專用光纖 光纖差動保護通信及保護原理簡介 專用光纖專用光纖 RCS-931RCS-931 保護

4、機房保護機房 光纖差動保護通信及保護原理簡介 保護信息按G.703同向接口形式，以 64Kbit/s的速率復接到PCM交換機，和其它 信息復用后一起傳輸。 復接復接PCM 光纖差動保護通信及保護原理簡介 復接復接PCM RCS -931 MUX -64B P C M 交換機 RCS -931 MUX -64B P C M 交換機 保護 機房 通信 機房 通信 機房 保護 機房 光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護 采樣同步 數(shù)據(jù)交換/通信構成 通道方案 碼型變換 時鐘提取 通道監(jiān)視 保護原理 2M與64K接口的區(qū)別 光纖差動保護通信及保護原理簡介 通信接口的功能框圖通信接口的功能框圖

5、數(shù)據(jù)發(fā)送 64Kb/s 從SCC來 碼型變換 光纖發(fā)送 （主） 光纖 數(shù)據(jù)接收 64Kb/s 去SCC 碼型變換 光纖接收 （主） 光纖 時鐘提取 DPLL 發(fā)時鐘 內(nèi)部時鐘 64kHz晶振 光纖差動保護通信及保護原理簡介 G.703 碼型變換 第一步 一個64kbit/s周期分成四個單位間隔第二步 二進制的“1”被編成四個比特的碼組：1100 第三步 二進制的“0”被編成四個比特的碼組：1010 第四步 通過交替變換相鄰碼組的極性，把二進制信號轉(zhuǎn)換成三電平信號 第五步 每第八組破壞了碼組的極性交替。破壞的組對八比特組的最后一比特進行標志 光纖差動保護通信及保護原理簡介 代碼變換規(guī)則 第一步

6、一個64kbit/s周期分成四個單位間 隔 第二步 二進制的“1”被編成四個比特的碼 組：1100 第三步 二進制的“0”被編成四個比特的碼 組：1010 第四步 通過交替變換相鄰碼組的極性，把 二進制信號轉(zhuǎn)換成三電平信號 第五步 每第八組破壞了碼組的極性交替。 破壞的組對八比特組的最后一比特進行標志 光纖差動保護通信及保護原理簡介 通信接口的功能框圖通信接口的功能框圖 “碼型變換”模塊完成碼型變換的13步 光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護 采樣同步 數(shù)據(jù)交換/通信構成 通道方案 碼型變換 時鐘方式 通道監(jiān)視 保護原理 2M與64K接口的區(qū)別 光纖差動保護通信及保護原理簡介 通過控

7、制字“專用光纖”置“1”或清“0”來 設置通信時鐘； 采用專用光纖時，“專用光纖”置“1”，時 鐘方式采用“主主”方式； 復接PCM方式時，“專用光纖”清“0”，時 鐘方式采用“從從”方式； 時鐘方式 光纖差動保護通信及保護原理簡介 發(fā)時鐘 收時鐘 RCS900 系列縱聯(lián) 差動保護 發(fā)時鐘 收時鐘 RCS900 系列縱聯(lián) 差動保護 內(nèi)部時鐘內(nèi)部時鐘 64Kb/s 內(nèi)時鐘(主主)方式 時鐘方式 光纖差動保護通信及保護原理簡介 圖3.5.3 外時鐘(從從)方式 時鐘方式 光纖差動保護通信及保護原理簡介 若通過64Kb/s同向接口復接PCM通信設備，必須采 用外部時鐘方式，即兩側(cè)裝置的發(fā)送時鐘工作在

8、 “從從”方式。數(shù)據(jù)發(fā)送時鐘和接收時鐘為同一 時鐘源，均是從接收數(shù)據(jù)碼流中提取，否則會產(chǎn)生 周期性的滑碼現(xiàn)象。若兩側(cè)采用SDHSDH通信網(wǎng)絡設備 時，兩側(cè)的通信設備不必進行通信時鐘設定。若兩 側(cè)采用PDHPDH準同步通信設備時，還得對兩側(cè)的PDH通 信設備進行通信時鐘設定。即把一側(cè)的通信時鐘設 為主時鐘（內(nèi)時鐘），另一側(cè)通信時鐘設為從時鐘， 否則會因為PDHPDH的速率適配，而產(chǎn)生周期性的數(shù)據(jù) 丟失（或重復）問題。 時鐘方式 光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護 采樣同步 數(shù)據(jù)交換/通信構成 通道方案 碼型變換 時鐘方式 通道監(jiān)視 保護原理 2M與64K接口的區(qū)別 光纖差動保護通信及保

9、護原理簡介 通道監(jiān)視 通道延時 失步次數(shù) 誤碼總數(shù) 報文異常數(shù) 報文間超時 光纖差動保護通信及保護原理簡介 主機 從機 tmr tms tsstsr 2 tmrtmstsstsr Td Td 通道延時 光纖差動保護通信及保護原理簡介 滿足數(shù)據(jù)窗后，進而同步狀態(tài)； 通道中斷等原因、導致兩側(cè)采樣失步（Ts超出范圍）， 裝置統(tǒng)計的“失步次數(shù)”1 主機 從機 Td 0Ts 失步次數(shù) 光纖差動保護通信及保護原理簡介 誤碼、報文異常數(shù) 7E同步信息iaibicKgl1Kgl2Crc167E 報 文 報 文 報 文 報文 由于數(shù)據(jù)流的比特位在傳輸過程中發(fā)送錯誤 導致Crc16校驗出錯，”誤碼總數(shù)” 1; 導

10、致同步字節(jié)“7E”出錯，“報文異常數(shù)”1； 光纖差動保護通信及保護原理簡介 報文間超時 報文 空閑 報文 空閑 報文報文 空閑 dt1dt2dtn 同步時前后兩報文間的時間間隔dtn應保持恒定，若dtn 門檻，“報文間超時”1 光纖差動保護通信及保護原理簡介 通道問題 通道中斷 （隨機的）誤碼/（周期性）滑碼 目前的保護裝置往往統(tǒng)計“誤碼率”，判斷其是 否超出門檻來決定是否報警 實際應用中即使有周期性的滑碼，其“誤碼率” 也不一定會超出門檻，裝置是否可以根據(jù)“隨機 的”和“周期性”的差別來作為報警的另一判據(jù)？ 由于裝置判斷“周期性”有難度，對于每一套裝 置是否由“網(wǎng)管”來進行監(jiān)控？ 光纖差動保

11、護通信及保護原理簡介 通道自環(huán)時時鐘方式的設定 RCS -931 MUX -64B P C M 交換機 RCS -931 MUX -64B P C M 交換機 保護 機房 通信 機房 通信 機房 保護 機房 方式1方式4方式3方式2 方式1、2，“專用光纖”置“1”；方式3、4，“專用光纖”置“0” 光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護 采樣同步 數(shù)據(jù)交換/通信構成 通道方案 碼型變換 時鐘方式 保護原理 2M與64K接口的區(qū)別 光纖差動保護通信及保護原理簡介 保護原理 影響差動保護靈敏度的主要因素影響差動保護靈敏度的主要因素 電容電流電容電流 TATA飽和或兩側(cè)飽和或兩側(cè)TATA不平

12、衡不平衡 TATA斷線或采樣異常斷線或采樣異常 電流差動繼電器電流差動繼電器 差動投入條件差動投入條件 變化量相差動繼電器變化量相差動繼電器 穩(wěn)態(tài)相差動繼電器穩(wěn)態(tài)相差動繼電器 零序差動繼電器零序差動繼電器 電容電流補償電容電流補償 遠跳、遠傳遠跳、遠傳1 1、遠傳、遠傳2 2 差動繼電器特點差動繼電器特點 光纖差動保護通信及保護原理簡介 差動投入條件 光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護通信及保護原理簡介 變化量差動 光纖差動保護通信及保護原理簡介 穩(wěn)態(tài)差動段 光纖差動保護通信及保護原理簡介 穩(wěn)態(tài)差動段 光纖差動保護通信及保護原理簡介 零序差動 光纖差動保護通信及保護原理簡介 電容電流

13、補償條件 “容抗整定和實際系統(tǒng)不相符合容抗整定和實際系統(tǒng)不相符合”判據(jù)：判據(jù)： NCDN CDCD III Xc U Xc U II Xc U 1 . 01 . 0 1 1 *75. 0 1 *75. 0 或且 或 其中Icd為正常情況下的實測差流，即實際的電容電流； 1.實測電容電流和經(jīng)XC1計算得到的電容電流具有可比性（至少有一個0.1In） ，并且較大的0.75倍較小值，可認為“容抗整定和實際系統(tǒng)不相符合”。 2.當實測電容電流和經(jīng)XC1計算得到的電容電流都小于0.1In時，認為兩者不具備 可比性，不再判別容抗整定是否同實際系統(tǒng)相符。 光纖差動保護通信及保護原理簡介 電容電流補償條件 投

14、入電容電流補償?shù)谋匾獥l件為： “容抗整定和實際系統(tǒng)相符合容抗整定和實際系統(tǒng)相符合” NCDN III Xc U 1 . 01 . 0 1 或 。 光纖差動保護通信及保護原理簡介 零序差動試驗 通道自環(huán) 抬高差動電流高定值、差動電流低定值 整定Xc1，使得U/Xc10.1In 加三相 ，滿足補償條件 增加單相電流，使得零序電流零序啟動 電流 零序差動動作，動作時間為120ms左右 o Xc U I90 1 o Xc U IU90 1 , o Xc U IU90 12 , 光纖差動保護通信及保護原理簡介 遠跳、遠傳1、遠傳2 保護裝置采樣得到遠跳開入為高電平時，經(jīng)過專 門的互補校驗處理，作為開關量

15、，連同電流采樣 數(shù)據(jù)及CRC校驗碼等，打包為完整的一幀信息，通 過數(shù)字通道，傳送給對側(cè)保護裝置。對側(cè)裝置每 收到一幀信息，都要進行CRC校驗，經(jīng)過CRC校驗 后再單獨對開關量進行互補校驗。只有通過上述 校驗后，并且經(jīng)過連續(xù)三次確認后，才認為收到 的遠跳信號是可靠的。收到經(jīng)校驗確認的遠跳信 號后，若整定控制字“遠跳受起動控制”整定為 “0”，則無條件置三跳出口，起動A、B、C三相出 口跳閘繼電器，同時閉鎖重合閘；若整定為“1”， 則需本裝置起動才出口。 光纖差動保護通信及保護原理簡介 遠跳、遠傳1、遠傳2 光纖差動保護通信及保護原理簡介 差動保護特點差動保護特點 差動保護采用兩側(cè)差動繼電器交換允

16、許 信號的方式，安全性高。裝置異?；騎A 斷線，本側(cè)的起動元件和差動繼電器可 能動作，但對側(cè)不會向本側(cè)發(fā)允許信號， 從而保證差動保護不會誤動 光纖差動保護通信及保護原理簡介 變化量差動繼電器，由于只反映故障分量， 不反映負荷電流，因此靈敏度高，動作速度 快。 零差保護引入了低制動系數(shù)、經(jīng)電容電流補 償?shù)姆€(wěn)態(tài)相差動選相元件，靈敏度高，在長 線經(jīng)高阻接地時也能選相跳閘； 所有差動繼電器的制動系數(shù)均為0.75，并采 用了浮動的制動門檻，抗TA飽和能力強 差動保護特點差動保護特點 光纖差動保護通信及保護原理簡介 光纖差動保護通信及保護原理簡介 裝置采用了經(jīng)差流開放的電壓起動元件， 負荷側(cè)裝置能正常起動

17、 差動保護能自動適應系統(tǒng)運行方式的改變 裝置能實測電容電流，根據(jù)差動電流驗證 線路容抗整定是否合理 差動保護特點差動保護特點 光纖差動保護通信及保護原理簡介 裝置能實時監(jiān)測通道工作情況，當通道發(fā) 生故障或通道網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變化時，裝置 能起動新的同步過程，直至兩側(cè)采樣重新 同步，同時記錄同步次數(shù)及通道誤碼總數(shù) 等；兩側(cè)采樣沒有同步時，差動保護自動 退出。 差動保護特點差動保護特點 光纖差動保護通信及保護原理簡介 綜上所說，RCS-931分相電流差動保護具 有靈敏度高、動作速度快、安全可靠， 不受系統(tǒng)運行方式影響等特點。 差動保護特點差動保護特點 光纖差動保護通信及保護原理簡介 2M速率與64K速

18、率的區(qū)別 2M速率省去兩側(cè)PCM交換機設備，通信鏈路上減少 了中間環(huán)節(jié)，減少了傳輸時延 2M速率增加了傳輸帶寬，可以傳輸更多保護信息 同后備保護一樣，差動保護也采用24點計算，動作性 能根據(jù)快速穩(wěn)定 由于在傳輸采樣值的同時也傳輸了相量值，通道誤碼 時穩(wěn)態(tài)量差動不受數(shù)據(jù)窗的影響，動作速度幾乎不受 影響 光纖差動保護通信及保護原理簡介 2M速率與64K速率的區(qū)別 功率功率譜密度帶寬，帶寬越寬，噪 聲功率越大，2M速率接收靈敏度較低，因 此傳輸距離較短 光纖差動保護通信及保護原理簡介 64k，1310nm光端機技術參數(shù) 實測實測64K64K光端機指標，用于陜西光端機指標，用于陜西“段家馬營段家馬營”

19、330kV330kV線路，通道距離為線路，通道距離為7373公里公里 發(fā)信功率默認功率6dB9dB6dB+9dB 樣本1-15.9-8.8-6.6-5.2 樣本2-15.5-8.8-6.5-5.1 提升+6.9+9.15+10.55 平均-16.0/-9.0/-7.0/-5.5-16.0/-9.0/-7.0/-5.5 波 長1310nm1310nm 接收靈敏度-45.4 dBm-45.5 dBm 動態(tài)范圍全動態(tài)全動態(tài) 光纖類型單模CCITT Rec.G652單模CCITT Rec.G652 每10公里衰減 4db/10km (3.6) 4db/10km (3.6) 最大距離（3dBm余量）93

20、.5 KM93.75KM 光纖差動保護通信及保護原理簡介 64k，1550nm光端機技術參數(shù) 實測實測64K64K光端機指標，用于淮安上（河）馬（壩）光端機指標，用于淮安上（河）馬（壩）500kV500kV線，通道距離為線，通道距離為9292公里公里 型 號VAOTE01C-A板VAOTE01C-B板 發(fā)光功率 （跳線選擇）-10.8/-4.1/+0.4/+2.4 dBm-12.3/-4.1/+0.5/+3.0 dBm 波 長1550nm1550nm 接收靈敏度-46.7 dBm-46.3 dBm 動態(tài)范圍全動態(tài)全動態(tài) 光纖類型單模CCITT Rec.G652單模CCITT Rec.G652

21、每10公里衰減 3db/10km 3db/10km 最大傳輸距離（3dBm余量）154 KM154 KM 淮安上（河）馬（壩）線18dB/92KM約合2dB/10KM 最大傳輸距離（6dBm余量）大于200KM大于200KM 光纖差動保護通信及保護原理簡介 2M光端機技術參數(shù) 發(fā)信功率默認功率6dB9dB 6dB+9dB 樣本1-15.6-11.3-8.1 -6.3 樣本2-16.9-13.0-9.7 -8.1 樣本3-15.7-12.5-9.5 -7.8 樣本4-15.7-12.1-9.0 -7.5 提升+3.75+6.9 +8.55 平均-16.0/-12.0/-9.0/-8.0-16.0/-12.0/-9.0/-8.0 波 長1310nm1310nm 接收靈敏度-35.6 dBm-35.5 dBm 動態(tài)范圍全動態(tài)全動態(tài) 光纖類型單模CCITT Rec.G652單模CCITT Rec.G652 每10公里衰減 4db/10km (3.6) 4db/10km (3.6) 最大距離（3dBm余量）62.0 KM樣本362.5KM樣本4 實測實測2048K2048K光端機指標光端機指標 光纖差動保護通信及保護原理簡介 2M速率