論述繼電保護中光纖通信技術應用

胡金德

摘要：本文結合高壓線路保護裝置光纖電流差動光纖接口，分析了繼電保護中光纖通信系統，特別是光纖通道的專用 方式、復用方式等連接方式的通信體系結構，并分析了各種連接方式下影響光纖通道通信性能的因素，最后分析了繼電保護光纖通信中的通道連接狀態以及常見問題的處理方法。

關鍵詞：繼電保護；光纖通信技術；應用

0 引言

光纖通道相對于常規的通信方式有許多卓越性能，如傳輸量大、抗電磁干擾能力強、運行可靠等，越來越廣泛的應用于電力系統繼電保護方面，光纖通道成為進行信息傳輸的主要手段。在繼電保護光纖通信系統，一般采用單模光纖傳輸模式，傳輸距離不同，波長的選擇也不同，繼電保護裝置之間進行通信的光纖通道有專用和復用兩種，復用方式有兩種規格，分別是64Kbit/s和2Mbit/s。

本文針對不同的通信方式，介紹了光纖通信的主要技術內容，包括通道連接方式、時鐘方式、光接收功率、光發送功率、通道裕度等，最后總結了光纖通道技術在繼電保護中的通道連接狀態以及常見的處理方法。

1 專用光纖通信方式

在專用光纖通信方式下，為達到繼電保護的目的，要敷設專用的光纖通道，負責傳輸繼電保護信息。專用方式受到受光收、發接口距離以及敷設光纜費用的限制，一般通信距離在100千米之內。

專用方式的優點是光纜終端箱直接接入保護設備的光、收發接口，不需要增加其他設備，可靠性較強，不涉及通信調度，管理起來比較簡易。專用方式主要應用于城網線路保護以及發電廠和電力系統之間進行重要線路的保護。

1.1通信性能的影響因素

專用方式下的通信距離不是很大，通信通道的中間環節也不多，傳輸的光信號受到的干擾較小，影響通道性能的主要是光發送的時鐘方式、發送功率、接收功率、飽和功率以及通道裕度。

要使用光功率計來測試光功率，光功率計波長一般1300/1310nm和1500/1550nm兩種，使用前要進行校準。

1.1.1時鐘方式

專用方式下要設置一端光收、發接口的發送模塊為主時鐘，這樣可以為光發送數據提供時鐘基準?？梢栽O置“主--主”時鐘工作方式，這種方式下發送數據時時鐘采用的是內部時鐘，接收數據時采用從接收數據流提取的時鐘。

1.1.2光發送功率

光發送功率可以影響傳輸距離，在專用方式下要測量和校驗光發送功率。光纖跳線的一端接入光發射口，另一端接光功率計進行測試，讀表上的穩定值，發送功率為穩定值加2dB，光發射功率一般大于光額定發送功率。

1.1.3光接收功率

光接收功率影響光纖的通信性能，接收功率如果小于光接收模塊的靈敏度，會影響傳輸性能，測量發送功率后同時要測量光接收功率。將接收到的光信號接入光功率計，光功率計測量的功率值為接收功率，接收功率要滿足光器件接收功率的靈敏度，要有一定的裕度。

1.1.4光器件飽和功率

如果光接收功率太低，會降低通信傳輸性能，如果接收功率過大也不好，所以必須監測飽和功率，要比較測量獲得的接收功率和光器件飽和功率，一般最大接收功率要小于飽和功率。在專用通信方式下，一般接收功率小于飽和功率。

1.1.5通道裕度的計算

光模塊在作業時會受到溫度的影響，易老化，要及時校驗光纖通道的裕度。在校驗時發射功和接收靈敏度取值為測量修正值或者出廠標稱值，其他取經驗參考值，一般系統的衰減余量不小于6dB，可以滿足通信要求。

1.1.6擾干擾屏蔽要求

在專用方式下傳輸的是光信號，由于沒有中間設備，所以具有較好抗干擾屏蔽性能，不需要進行額外的處理，保護裝置本身也具有較強的抗干擾屏蔽能力。

1.1.7匹配問題

專用方式的中間環節較少，進行連接的保護和通信設備都是同一個廠家生產的，在考慮設備的匹配時要注意內部阻抗、電平和編碼的匹配問題，一般不會出現不同廠家生產的設備不匹配的情況。

2 64Kbit/s復用通信方式

64Kbit/s復用通信方式下，繼電保護裝置的光收、發接口與脈碼調制復接設備和復用通道以及對側保護裝置進行連接。為了讓保護裝置與PCM復用設備進行連接，保護裝置會有一個64Kbit/s的數據復用接口，一般進行同步通信。一般保護設備位于保護室，64Kbit/s復用接口存在于通信機房，保護裝置通過光纖傳輸給同向數據復用接口，要將64Kbit/s信號通過PCM設備連接到SDH復用通道和對側保護裝置，這樣可以相互進行信息交換。64Kbit/s復用方式主要是保護長距離的輸電線路，節省成本，但是中間環節較多。

2.1通信性能影響因素

光收、發接口發送的光信號傳送到數據復用接口，由于光的直接傳輸距離較短，所以一般發射功率、接收功率和通道裕度都可以滿足要求。64Kbit/s復用方式的中間設備較多，所以會較多的影響通信性能。

2.1.1時鐘方式

在64Kbit/s復用方式下PCM設備提供主時鐘，其他設備設置為從時鐘，兩端保護裝置的光發送數據的時鐘方式要設置為從時鐘，以發送時鐘從接收數據中提取的時鐘為基準時鐘。

2.1.2光功率及通道裕度

復用方式在實際運行時，要對光功率進行測量和驗證，光收、發接口的飽和功率也要進行檢驗，這樣校驗后接收功率不會超過飽和功率，可以預防出現通信告警信號，提高通道的傳輸性能。其測量方法與專用方式是一樣的，同時還要測量64Kbit/s復用接口的光功率以及復用設備的電平。

2.1.3抗干擾屏蔽要求

一是64Kbit/s復用接口與PCM設備的屏蔽要求，兩者之間傳輸的是電信號，容易受到干擾，必須要做好電磁干擾的屏蔽工作。兩者之間連接的屏蔽雙絞線膠用的是雙屏蔽電纜，外屏蔽層兩端接地，內屏蔽層一端接地，可以有效降低高頻段的共模干擾，同時降低低頻段的容性耦合。數字復接口設備與PCM之間的連接距離一般不超過50米。

2.1.4匹配性

在復用方式下中間環節較多，設備之間的匹配問題非常重要。匹配環節主要是時鐘匹配、阻抗匹配以及電平匹配和編碼匹配等。

3 2bit/s復用通信方式

2bit/s復用方式下，保護裝置的光收、發接口通過數據復用接口與復用通道和對側保護裝置進行連接 。為了讓保護裝置與PDH/SDH復用設備相互連接，裝置要設2bit/s復用接口。一般保護設備放于保護室，2bit/s數據復用接口和通信設備位于通信機房，保護裝置負責將數據傳輸給2bit/s數據復用接口，通過復用設備及復用通道和對側保護裝置進行連接，同時進行信息交換。2bit/s增加了傳輸帶寬，可以傳輸更多的信息。

3.1影響通信性能的因素

2bit/s復用方式未使用PCM復用設備，提高了通信的可靠性，通信性能也較64bit/s方式要強。

3.1.1時鐘方式

如果復用接口連接PDH，將一端保護裝置的時鐘方式設置為“從時鐘”，另一端保護裝置的時鐘設為“主時鐘”，如果復用接口連接SDH設備，將兩端保護裝置的時鐘方式設置為“主時鐘”。

3.1.2光功率和通道裕度

2bit/s方式下，光功率、接收功率以及通道裕度充足，但是在運行時要進行一定的測量和驗證，在測量時要測量光收、發接口的光功率，同時要測量2bit/s復用接口的光功率以及電平。

3.1.3屏蔽要求

2bit/s數據復用接口與PDH/SDH設備用電信號進行數據傳送，一般用同軸電纜進行連接。同軸電纜具有較好的電磁屏蔽功能，所以可以滿足屏蔽的要求。數字復用接口通過同軸電纜以及PDH/SDH設備進行連接，其距離一般不大于50米。

3.1.4匹配問題

在2bit/s復用方式下需要不同廠家的設備進行配合，涉及的匹配問題主要是時鐘匹配、阻抗匹配以及電平匹配、編碼匹配等。

4 常見故障處理

如果通道不通暢或者有較多的誤碼，要檢查是否是以下原因造成的：

4.1光收、發接口是交叉連接還是平行連接

4.2光收、發接口的時鐘工作方式設置是否正確

4.3光發送功率、接收靈敏度、飽和功率是否滿足要求

4.4專用方式下的通道裕度是否滿足要求

4.5光纜接頭是否松動或接觸不良

4.6復用接口與復用設備的匹配性是否良好

參考文獻：

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