摘要:光纤传输作为通信传输的主要形式已经成为当前的一种最为主要的形式，如果传输通道存在问题就会影响其传输，本文据光纤保护的实际应用,分析了光纤通道中的光纤接口、通道配置、时钟设置和通道故障处理等问题,可以作为光纤保护运行维护的参考。
关键词:光纤接口,通道配置,时钟设置,通道故障,电子信息论文,核心论文发表
通信传输的一个重要特点是信号强度衰耗，这也是一个不可避免的问题。在实际工作中信号衰耗是衡量信号传输质量经常采用的一个重要指标，应该引起相关人员的重视。光纤保护信号如何准确、可靠地传输, 关系到电网的安全稳定运行。本文结合实际情况,对影响光纤保护信号传输过程中的接口、时钟设置、通道配置以及一些通道故障处理进行了分析探讨。
1 光纤保护的传输方式
目前,光纤保护信号主要采用以下几种传输方式:(1)专用光纤,保护信号直接调制到专用光纤上,通过专用光纤直接传输至对端;(2)64 kbit/s复用, 保护信号通过64 kbit/s 复用接口设备接至同步数字体系(SDH)通信网,通过SDH 通信网传输至对端;(3)2 Mbit/s复用,保护信号通过2Mbit/s 接口设备接至SDH通信网,通过SDH通信网传输至对端。
2光纤接口
2.1专用光纤接口
保护专用光纤接口方式是以光脉冲方式实现信号的传递,装置通信为64 kbit/s速率编码、高速同步通信方式。在这种接口模式下,保护装置输出的信号通过光纤接至光纤配线架(ODF),通过ODF将保护的光纤跳线接至指定的OPGW光纤后,就可以传输至对端。
专用光纤接口的优点:简单、中间接口环节少、可靠、抗干扰强。缺点:不能长距离传输,一般用于50km 以内的线路,不能充分利用光纤的频带资源;一旦外力破坏,光纤及保护通道将全部中断。
2.2 64 kbit/s复用通道接口
64kbit/s复用通道接口方式是通过光电转化,将64 kbit/s的保护信号同其他信号复接, 然后转换至2Mbit/s的复用信号接至SDH 通信网进行数据信号传输。
64kbit/s复用通道接口的优点:可以充分利用光纤的频带资源,能利用SDH 通信网的自愈能力, 提高可靠性。缺点:增加了脉冲编码调制 (PCM)设备,接口复杂,而且增加了传输时延;保护信号与其他数据业务复用后在同一个基群传输,其他业务的不正确操作会影响保护信号的正确传输。
2.3 2 Mbit/s复用通道接口
2Mbit/s复用通道接口方式中,保护装置输出信号在保护小室通过光纤传输至通信机房。在通信机房,经过数字接口设备的光电转换变为2Mbit/s的电信号,通过同轴电缆连至SDH网元,变为2Mbit/s 的光信号通过SDH通信网传输。
2Mbit /s复用通道接口的优点: 相比64kbit/s接口无需配置PCM 设备, 接口环节减少,更加可靠; 能利用SDH 通信网的自愈能力, 提高可靠性。缺点: 相比专用光纤, 接口环节多。
通过对上述3种光纤保护信号的接口传输方式比较可知, 基于64 kbit/s复用通道接口降低了通道的独立性、增加了干扰;专用光纤通道无法实现迂回通道、传输距离受限制。因此,在电网建设中应优先选用2 Mbit /s复用通道接口方式。这样不仅接口环节少,而且能利用SDH通信网的自愈能力,实现通道中断情况下的保护信号迂回传输,确保保护信号正常传输。
3 通道配置
上述光纤保护通道各有优缺点,在实际应用中,可根据不同的线路情况采用不同的通道配置方式以提高保护信号传输的可靠性。
目前, 220kV 及以上线路保护均采用双重化配置,而在其光纤通道的配置上也应使不同的保护采用独立的通信设备和路由, 不能将所有的信号放在同一条光纤上传输。对OPGW 光纤,由于其可靠性高,一根光纤内的不同纤芯可以认为是不同路由, 但对具备SDH 环网条件的,应考虑利用SDH 环网配置不同的光纤迂回通道,从而进一步提高线路主保护的可靠性。
1)对于线路主保护,一般采用如下几种光纤通道配置方式:
(1)光纤专用通道+ 光纤专用通道(两路采用不同的路由)。
(2) SDH 光纤复用通道+光纤专用通道。
(3) SDH 光纤复用通道+SDH光纤复用通道(两路采用不同的路由)。
2)应针对不同情况的线路,灵活选择保护通道的配置方式:
(1)对于市区220 kV 终端变电所,同一线路的两套保护均可采用专用光纤通道。
(2)对于220kV枢纽变电所, 应优先选用一路专用光纤通道和一路2 Mbit/s复用通道模式。
(3)对于线路距离较长的500kV 线路,一般应采用两套不同路由的2 Mbit/s复用通道, 这两条复用通道传输环节的节点应该是物理隔离的,需保证任何节点故障,两条复用通道的保护不会同时退出运行;对于线路距离不长的地区范围内的500 kV 线路,可采用一路专用光纤通道和一路2Mbit/s复用通道模式,这样不仅可以利用专用光纤的独立可靠性,也可以利用SDH 光纤复用通道的迂回。由于500 kV线路主保护对通道的要求高,新建线路应对每套主保护配置双通道,这样即使一条通道故障, 也可通过自动切换使用备用通道,大大提高了可靠性,保障了安全运行。
4 时钟设置
继电保护信号在光纤中的传输必须准确、迅速、不失真, 因此对通信环节的误码率等技术指标有很高的要求。在实际应用中,除了光纤传输中各个环节的硬件原因会影响产生误码外,整个传输环节中时钟的设置不当也会使传输过程中产生滑码,造成保护的周期性误码, 影响保护及电网安全运行。
在实际应用中,由于光纤保护信号经过不同的通道接口进行数据传输, 因此其同步传输时钟工作方式也不尽相同。
1)在专用光纤通道方式下,保护通道中途没有任何数据存取节点,数据存取节点仅存在于两侧的保护装置,也没有其他时钟源。因此其时钟设置既可以采用主-主时钟方式,也可以采用主-从时钟方式。但是在主-从时钟模式下,一侧的时钟完全从接收的数据流中提取,提取的准确性会影响写入时钟。因此在实际应用中,一般采用主-主时钟方式,即两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为1。
2)在64 kbit/s复用通道模式下,传输中间环节经过复用PCM 设备, PCM 时钟为主时钟,其他子业务采用PCM 时钟,因此两侧保护装置采用从-从时钟模式,即两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为0。
3)在2 Mbit /s复用通道模式下,不经过PCM 设备而直接接入SDH设备和网络, SDH 网络根据各个节点的精准时钟来进行数据的透明传输。一般情况下, SDH设备中通道的“重定时”功能关闭,故类似于专用通道,两侧保护装置采用内部时钟,即主-主时钟方式,两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为1。
在线路投运前的通道建设和保护设置过程中,时钟的设置尤为重要。若设置不正确, 将影响线路的正常投入运行,或是线路投入运行后,出现通道异常告警, 影响线路安全运行。例如:在某线路投入运行过程中,通道采用2 Mbit /s复用通道。通道调试时,调试人员发现有“通道异常”告警,半小时后自动恢复。此后多次出现告警并自动复归的现象。工作人员在线路甲侧查看保护报文发现, 24h内误帧数、丢帧数、报文异常数等均不为0, 通过在两侧光配架做通道环回测试,发现无误码。此现象说明该通道无异常,可能是两侧保护的配合问题,查看保护装置内部时钟设置发现,两侧保护内部时钟控制字均0,即从-从时钟方式,将时钟设置改为1,即改为主-主时钟方式后再观察一段时间发现,通道恢复正常,异常告警不再出现。
5 通道故障
光纤保护是线路主保护,通道故障时将导致保护闭锁,甚至误动或拒动。一般情况下当发生通道故障,运行人员向调度汇报后,由调度人员发令将相应的保护改信号状态,通知检修或通信人员进行处理。若一条500 kV线路两套保护同时通道故障,则该线路将失去主保护,调度人员会要求运行人员现场确认两套通道确实同时故障,线路陪停,这会严重影响电网的安全运行和设备的可靠性。因此,一旦出现通道故障,迅速、准确地判断故障对于电网运行和故障消除至关重要。
通道故障的原因很多,包括保护装置时钟设置是否正确、保护装置光源发送功率是否正常、光端机和通道的衰耗情况,通道中各接口是否正常运行等。当出现通道故障信号后, 运行人员应首先进行初步的判断,主要可以考虑如下几个方面。
1)若同时出现不相关联的几个通道故障,首先应检查通信电源。
2)如果保护通道故障的同时出现同一个通信终端设备上的其他通道故障,可先判断为通信设备故障并进行检查。
3)单一通道的通信故障, 可以先检查保护装置中有无丢包情况以及通信设备的指示灯状况, 大致判断是保护装置还是通信环节引起的通道故障。
下面对实际工作中的几个通道故障进行简单分析。
例1:某变电所设备正常运行的情况下,监控系统多条线路同时报“通道告警”。根据出现的光字信号, 运行人员发现, 这几条线路保护通道方式不一致(有专用光纤通道,也有复用通道)，而且不经过共同的通信设备。分析认为不可能为某一设备的故障, 应该为通信电源故障。通过通信机房和电源室现场检查发现,一路通信电源故障而另一路通信电源未能进行自动切换,导致该路电源上的线路通道失电告警,经人工恢复,快速消除了故障, 通道恢复正常。
例2:某500 kV 线路两套主保护均配置64kbit/s复用通道。在保护通道故障时,后台光字显示“ RD51通道故障、L90 装置故障”，“RD52 通道故障、L90 装置故障”。根据网公司调度规程规定, 500kV线路两套主保护同时故障, 原则上要求线路陪停。因该线路两套保护均有备用通道,则运行人员必须准确判断是主通道还是所用通道故障, 否则会导致线路停役。检查保护装置发现两套保护“RD51 通道故障”，“RD52 通道故障”，通信机房该线路光纤接口屏显示“FORM 第一套保护通道1”装置T D 灯灭;“FORM 第二套保护通道1”装置TD灯灭, 通信机房PCM屏ALM 灯亮。运行人员分析认为主通道故障,备用通道能正常运行,汇报调度无需线路陪停。
6结语
光纤保护目前已成为传输线路的主要保护,光纤保护信号如何安全可靠地传输对保护和线路安全运行至关重要。日常运行中应关注光纤保护信号传输通道接口、通道配置、时钟设置,正确处理通道故障,以保证光纤保护的正常工作。
参考文献
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[3]吴云, 雷雨田.光纤保护通道配置[J].电力系统通信, 2003(9)：11- 14.
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