光纤通道在继电保护中的运用

1、光纤通信在继电保护光纤通信在继电保护中的应用中的应用通道现状通道现状220220kVkV线路的主保护：线路的主保护：高频通道。采用专用的收发信机，相高频通道。采用专用的收发信机，相- -地耦地耦合方式。合方式。光纤通道。采用点对点直接连接通道。光纤通道。采用点对点直接连接通道。500500kVkV线路的主保护：线路的主保护：高频通道。采用载波机复用保护，相高频通道。采用载波机复用保护，相- -相耦相耦合方式。合方式。光纤通道。采用复用光纤通道。采用复用PCMPCM方式，经过方式，经过OPGWOPGW传传输。输。220kV线路的主保护的光纤通线路的主保护的光纤通道示意图道示意图500kV线路的主

2、保护的光纤通线路的主保护的光纤通道示意图道示意图850nm 多模光纤P593接口装置接口装置ISDNX.21 electricalMultiplexerG.703 or V.35 electricalP591/2接口装置接口装置第一部分第一部分光纤通信原理光纤通信原理光纤通信系统的基本组成光纤通信系统的基本组成信信息息源源电电发发射射机机光光发发射射机机光光接接收收机机电电接接收收机机信信息息宿宿光纤线路光纤线路一、光纤线路一、光纤线路光纤线路的功能是把光信号尽可能小畸光纤线路的功能是把光信号尽可能小畸变和衰减地传输到对端。变和衰减地传输到对端。由光纤、光纤接头、光纤连接器组成。由光纤、光纤接

3、头、光纤连接器组成。容纳许多光纤的为光缆。容纳许多光纤的为光缆。影响光纤性能的主要指标为损耗和色散。影响光纤性能的主要指标为损耗和色散。光纤的结构光纤的结构 纤芯、包层和涂敷层。纤芯、包层和涂敷层。 纤芯和包层一般由高纯度二氧化硅掺有适当纤芯和包层一般由高纯度二氧化硅掺有适当的杂质构成，包层的折射率略小于纤芯，从的杂质构成，包层的折射率略小于纤芯，从而构成光波道效应，使大部分电磁场被束缚而构成光波道效应，使大部分电磁场被束缚在纤芯中传输，涂敷层是保护光纤不受水汽在纤芯中传输，涂敷层是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械损伤，同时增加光纤的柔韧性，的侵蚀和机械损伤，同时增加光纤的柔韧性，在涂敷层的外部的

4、塑料套管增加保护作用，在涂敷层的外部的塑料套管增加保护作用，常用的光缆由若干光纤组成。常用的光缆由若干光纤组成。光纤的外形光纤的外形n1n1 n2 n2，光能量主要纤芯中传输。光能量主要纤芯中传输。包层n2纤芯n1光纤的分类光纤的分类根据光纤中的传输模式数量分为：根据光纤中的传输模式数量分为： 单模光纤（单模光纤（single-Mode Fiber,SM)single-Mode Fiber,SM) 折射率分布与突变型光纤类似，纤芯直折射率分布与突变型光纤类似，纤芯直径只有径只有8-108-10mm，光线以直线沿纤芯中心轴光线以直线沿纤芯中心轴线方向传播。只能传输一个模式。信号畸变线方向传播。只

5、能传输一个模式。信号畸变小。小。多模光纤（多模光纤（Multi-Mode Fiber,MM)Multi-Mode Fiber,MM) 多模光纤又分为：突变型和渐变型光纤多模光纤又分为：突变型和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式。的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式。根据光纤横截面的折射率分布分为：根据光纤横截面的折射率分布分为：阶跃折射率光纤阶跃折射率光纤( (step-Index Fiber,SIF)step-Index Fiber,SIF)纤芯折射率为纤芯折射率为n1n1保持不变保持不变, ,到包层突变为到包层突变为n2n2。光以折线传播。光以折线传播。渐变折射率光纤渐变折射率

6、光纤( (Graded-Index Fiber,GIF)Graded-Index Fiber,GIF)纤芯中心的折射率为最大纤芯中心的折射率为最大n1n1，沿径向沿径向r r向外围向外围逐渐变小，直到包层变为逐渐变小，直到包层变为n2n2。光线以正弦形光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传输。状沿纤芯中心轴线方向传输。光纤的分类光纤的分类多模阶跃折射率光纤中的光的传输多模阶跃折射率光纤中的光的传输不同入射角的光线在光纤中的传播路径不同入射角的光线在光纤中的传播路径不同，不同的光所携带的能量到达终不同，不同的光所携带的能量到达终端的时间不同，产生了群时延，限制端的时间不同，产生了群时延，限制了该光纤

7、的传输带宽。一般小于了该光纤的传输带宽。一般小于200200MB/SMB/S。n1n2渐变折射率光纤中光的传输渐变折射率光纤中光的传输该光纤具有自聚焦的性质，即有相同该光纤具有自聚焦的性质，即有相同的传输时延，适当选择折射率的分的传输时延，适当选择折射率的分布，可使传输带宽达几布，可使传输带宽达几GB/SGB/S。对于给定的光纤，存在一个临界波长对于给定的光纤，存在一个临界波长cc，当当 c c时，是多模传输，时，是多模传输，当当 c c时，是单模传输，这个时，是单模传输，这个cc称为截止波长。称为截止波长。应用应用突变型多模光纤信号畸变大，相应的带突变型多模光纤信号畸变大，相应的带宽只有宽只

8、有10102020MHzkmMHzkm，只能用于小容量只能用于小容量短距离系统。短距离系统。渐变型多模光纤的带宽可达到渐变型多模光纤的带宽可达到1 1 2 2GHz kmGHz km，适用于中等容量、中等距离适用于中等容量、中等距离的传输系统。的传输系统。大容量、长距离系统使用单模光纤。大容量、长距离系统使用单模光纤。光纤的传输性能光纤的传输性能传输传输衰减衰减( (Loss)Loss) (1) (1)衰减衰减( (dB)dB) 衰减是光纤的一个重要传输参数。衰减是光纤的一个重要传输参数。它表明了光纤对光能量的传输损耗，对它表明了光纤对光能量的传输损耗，对光纤质量的评定和对光纤通信系统的中光纤

9、质量的评定和对光纤通信系统的中继距离的确定都起着十分重要的作用，继距离的确定都起着十分重要的作用，其评定量纲为其评定量纲为dBdB。 （2 2）衰减系数）衰减系数( (dB/km)dB/km)衰减系数定义为单位长度光纤引起衰减系数定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，其评定量纲为的光功率衰减，其评定量纲为dB/KmdB/Km。光纤的衰减系数与光纤的工作波长光纤的衰减系数与光纤的工作波长有关，但光纤的衰减系数与波长的有关，但光纤的衰减系数与波长的函数关系与光纤长度无关。函数关系与光纤长度无关。 传输传输衰减衰减( (Loss)Loss)0.850.85、1.31.3、1.551.55微米是光纤通信

10、的三个低损微米是光纤通信的三个低损耗窗口，损耗分别为耗窗口，损耗分别为1.9 1.9 db/kmdb/km、 0.35 0.35 db/kmdb/km、 0.2 db/km 0.2 db/km。 0.8 0.9 1.2 1.3 1.55 波长波长 传输传输色散色散( (DispersionDispersion) ) 在光纤数字通信系统中，由于光纤在光纤数字通信系统中，由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成份来携带的，这些不同的频的模式成份来携带的，这些不同的频率成份和不同的模式成份的传输速度率成份和不同的模式成份的传输速度不同，从而引起色散。不同，从而

11、引起色散。 传输传输色散的种类色散的种类材料色散材料色散波导色散波导色散模间色散模间色散 偏振模色散偏振模色散( (PMD)PMD)模式色散模式色散： 多模光纤中各模式在同一频率下有不多模光纤中各模式在同一频率下有不同的群速度。同的群速度。材料色散材料色散： 石英材料的折射率随波长而变化引起石英材料的折射率随波长而变化引起不同波长的光传输时延不同。不同波长的光传输时延不同。 波导色散波导色散： 对于光纤的某个模式，在不同频率下对于光纤的某个模式，在不同频率下群速不同。群速不同。改进措施改进措施： 采用单模光纤减少模式色散，采用激采用单模光纤减少模式色散，采用激光器减少谱线宽度，减少材料色散和波

12、道光器减少谱线宽度，减少材料色散和波道色散。色散。光纤的损耗和色散光纤的损耗和色散在0.850.85m m 、1.311.31mm和和 1.55 1.55m m 有三个低有三个低损耗窗口，分别小于损耗窗口，分别小于2 2dB/kmdB/km、0.4dB/km0.4dB/km和和0.20.2dB/kmdB/km。石英光纤在石英光纤在1.311.31mm色散为零，带色散为零，带宽极大值可达到几十宽极大值可达到几十GHzkmGHzkm。通过光纤设计，可以使零色散波长移到通过光纤设计，可以使零色散波长移到1.55 1.55 m m ，实现色散和损耗都最低的色散移位单实现色散和损耗都最低的色散移位单模光

13、纤；或者设计在模光纤；或者设计在1.311.31mm和和 1.55 1.55m m 之之间的色散平坦单模光纤。间的色散平坦单模光纤。一般分类一般分类多模多模单模单模ITU-T编号编号G.651G.652G.653G.654折射率分布折射率分布 GI特征特征常规常规色散移位色散移位1.55m损耗最小损耗最小纤芯材料纤芯材料包层材料包层材料玻璃玻璃玻璃玻璃纤芯材料纤芯材料包层材料包层材料玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃损耗损耗（db/km)850nm1300nm1550nm340.831300nm1550nm1.00.50.50.50.25光纤特性的标准光纤特性的标准光纤特性的标准

14、光纤特性的标准G.651 G.651 多模渐变光纤，早期使用。多模渐变光纤，早期使用。G.652G.652常规单模光纤，在常规单模光纤，在1.311.31mm色散为零，传输距色散为零，传输距离只受损耗的限制。离只受损耗的限制。G.653G.653色散移位光纤，在色散移位光纤，在1.551.55mm色散为零，损耗最色散为零，损耗最小。小。G.654 G.654 1.551.55mm损耗最小的单模光纤。在损耗最小的单模光纤。在1.311.31mm色色散为零，在散为零，在1.551.55mm色散为色散为17-2017-20ps/(nm.km)ps/(nm.km)，和常和常规光相同，但损耗更低。规光相

15、同，但损耗更低。是G.653G.653的改进型。的改进型。G.655G.655是非零色散光纤，是改进的色散移位光纤。是非零色散光纤，是改进的色散移位光纤。损耗的测量损耗的测量测量通过光纤的传输功率，称剪断测量通过光纤的传输功率，称剪断法和插入法。法和插入法。测量光纤的后向散射功率，称后向测量光纤的后向散射功率，称后向散射法。散射法。剪断法剪断法光纤的损耗系数：光纤的损耗系数：kmdBPPL/lg1021偏置电路偏置电路注入装置注入装置被测光纤被测光纤检测器检测器放大器放大器电平测量电平测量P1P2光缆的结构分类光缆的结构分类层绞式光缆层绞式光缆骨架式光缆骨架式光缆带状式光缆带状式光缆单位式光缆

16、单位式光缆束管式光缆束管式光缆6 6芯紧套层绞式光缆芯紧套层绞式光缆 1212芯骨架式光缆（直埋）芯骨架式光缆（直埋）108108芯带状光缆芯带状光缆1212芯松套层绞式光缆（直埋）芯松套层绞式光缆（直埋） OPGW（Optical Fiber Overhead Ground WireOptical Fiber Overhead Ground Wire)光纤接续的种类光纤接续的种类永久性连接永久性连接( (固定连接固定连接) )活动性连接活动性连接( (连接器连接连接器连接) )光纤的活动连接器连接法光纤的活动连接器连接法l对光纤连接器性能的主要要求对光纤连接器性能的主要要求l连接器产生连接损

17、耗的因素连接器产生连接损耗的因素l结构与种类结构与种类对光纤连接器性能的主要要求对光纤连接器性能的主要要求插入损耗低；插入损耗低；经多次连接和拆卸后经多次连接和拆卸后, ,插入变化小；插入变化小；同一种类的连接器应具有互换性；同一种类的连接器应具有互换性；对环境条件如温度、湿度、灰尘、振动对环境条件如温度、湿度、灰尘、振动等不敏感；等不敏感；结构简单、装卸方便，价格低廉；结构简单、装卸方便，价格低廉；在多芯连接器中，相互串扰小。在多芯连接器中，相互串扰小。连接器产生连接损耗的因素连接器产生连接损耗的因素轴心错位轴心错位轴心倾斜轴心倾斜间隙间隙端面不完整端面不完整光纤参数的偏差光纤参数的偏差光纤

18、活动连接器的组成光纤活动连接器的组成按功能可以分成以下几部分：按功能可以分成以下几部分：连接器插座连接器插座( (Plug ConnectorPlug Connector）光缆跳线（光缆跳线（Jumper CableJumper Cable）转换器（转换器（AdaporAdapor）变换器（变换器（ConverterConverter）裸光纤转换器（裸光纤转换器（Bare Fiber AdaptorBare Fiber Adaptor） 在我国一套光纤活动连接器主要指在我国一套光纤活动连接器主要指两个连接器插头加一个转换器两个连接器插头加一个转换器( (法兰盘）。法兰盘）。光纤活动连接器的结构

19、与类型光纤活动连接器的结构与类型FCFC( (平面接触平面接触/ /螺纹连接）螺纹连接）PC/APC(PC/APC(直接接触直接接触/ /螺纹连接）螺纹连接）SC (SC (NTT/NTT/矩形矩形/ /直接拔插直接拔插） ST(ST(AT&T/AT&T/带键卡口式带键卡口式）影响光纤接续损耗的因素影响光纤接续损耗的因素固有因素固有因素非固有因素非固有因素影响光纤接续损耗的固有因素影响光纤接续损耗的固有因素 固有因素主要包括任何两根待接光固有因素主要包括任何两根待接光纤的几何特性和波导特性方面的差异：纤的几何特性和波导特性方面的差异：芯径失配芯径失配同心度偏差同心度偏差数值孔径

20、失配数值孔径失配折射率分布失配折射率分布失配模场直径差异模场直径差异影响光纤接续损耗的非固有因素影响光纤接续损耗的非固有因素非固有因素主要指任何两根待接非固有因素主要指任何两根待接光纤端面不完善和机械偏移；光纤端面不完善和机械偏移；端面不完善主要包括端面倾斜、端面不完善主要包括端面倾斜、端面弯曲和端面粗糙；端面弯曲和端面粗糙；机械偏移主要包括两根光纤横向机械偏移主要包括两根光纤横向偏移、轴向倾斜和纵向分离。偏移、轴向倾斜和纵向分离。二、电端机二、电端机模数转换。模数转换。多路信号复用。多路信号复用。将一定码型和帧格式的电信号送入光将一定码型和帧格式的电信号送入光端机。端机。典型的电端机为典型的

21、电端机为PCMPCM设备。设备。 PCM PCM设备是数字微波、光纤等数字通设备是数字微波、光纤等数字通信的基群设备，也作为网络通信的终接设信的基群设备，也作为网络通信的终接设备。备。 PCM PCM的含义为脉冲编码调制，即对模拟的含义为脉冲编码调制，即对模拟信号进行采样、保持、量化、编码，把模信号进行采样、保持、量化、编码，把模拟信号转换成数字信号传输。拟信号转换成数字信号传输。二、电端机二、电端机/PCM设备介绍设备介绍时分多路和时分多路和PCM设备设备 f1(t) f1(t)时分多路复用的示意图：时分多路复用的示意图：信道信道时分多路和时分多路和PCM设备设备时分多路复用的示意图：时分多

22、路复用的示意图：f2(t)f2(t)信道信道时分多路和时分多路和PCM设备设备时分多路复用的示意图：时分多路复用的示意图：fn(t)fn(t)信道信道时分多路和时分多路和PCM设备设备 f1(t) f1(t)时分多路复用的示意图：时分多路复用的示意图：信道信道 PCMPCM以话音为代表。话音的频率为以话音为代表。话音的频率为30030034003400HZHZ，考虑防护带，取上限频率考虑防护带，取上限频率为为4 4kHZkHZ，按照取样定理，取样频率为按照取样定理，取样频率为8 8kHZkHZ，一帧时间为一帧时间为125125ss。ITUITU组织规定组织规定PCMPCM有两种体制，有两种体制

23、，PCM32/30PCM32/30和和PCM24PCM24，我我国使用前者。规定国使用前者。规定PCMPCM的一帧时间分成的一帧时间分成3232个时隙，其中个时隙，其中3030个时隙用来传送语音或个时隙用来传送语音或数据，另外两个时隙用来实现同步和对数据，另外两个时隙用来实现同步和对告。告。每个时隙用每个时隙用8 8比特来表示。时隙速率为：比特来表示。时隙速率为： 8 8比特比特8 8kHZkHZ6464kbit/skbit/s1 1帧的速率为帧的速率为6464kbit/skbit/s3232时隙时隙2048 2048 kbit/skbit/s。64kbit/sTS0 同步同步 TS16 对告

24、对告 TS31 PCM32/30PCM32/30为基群设备，可以传送为基群设备，可以传送3030路路话音，也可以通过同向数据接口，直接话音，也可以通过同向数据接口，直接传送每时隙为传送每时隙为 64 64kbit/skbit/s的数据的数据（G.703)G.703)，在数字微波通信中，在数字微波通信中，PCMPCM设设备的信号接入微波信道机信进行中频和备的信号接入微波信道机信进行中频和高频调制后，射频经馈线、天线送出。高频调制后，射频经馈线、天线送出。在光纤通信系统中，在光纤通信系统中，PCMPCM设备作为电端设备作为电端机进入光端机经光纤传输。机进入光端机经光纤传输。PCM的高次群设备的高次

25、群设备保护保护通信通信终端终端远动远动同向同向数据数据接口接口PCM微波或微波或光纤通道光纤通道接口接口同向同向数据数据接口接口当通信容量不够时，可使用当通信容量不够时，可使用PCMPCM的高次的高次群设备。多个群设备。多个PCMPCM信号合成一路信号的信号合成一路信号的过程为复接。与复接相反的过程为分接。过程为复接。与复接相反的过程为分接。复接根据时钟源是否同一分为同源复复接根据时钟源是否同一分为同源复接和异源复接。接和异源复接。SDHSDH采用同源复接，即采用同源复接，即同步数字系统同步数字系统，PDHPDH为异源复接，即为异源复接，即准准同步数字系统同步数字系统。SDH (Synchro

26、nous Digital Hierarchy)具有统一的网络节点接口具有统一的网络节点接口标准化的信息等级结构，即标准化的信息等级结构，即STMSTM模块模块采用独特的复用技术采用独特的复用技术OAMOAM能力很强能力很强SDHSDH自愈混合环形网自愈混合环形网 低阶低阶SDHSDH高阶高阶SDHSDH，例如：例如：STM1STM4STM1STM4。PDHSDHPDHSDH，采用字节间插复用方式采用字节间插复用方式SDH速率等级速率等级10G2.5G622M155MSTM-64STM-16STM-4STM-1STM-N指的是速率等指的是速率等级为级为N的的SDH信号。信号。STM意为同步传送模

27、意为同步传送模式式synchronous transfer mode。45M1.5M2M34M140M分插复用分插复用155Mb/s155Mb/s光接口光接口光接口光接口2Mb/s （电接口）电接口）SDH网络网络SDHSDH在电力系统中依靠在电力系统中依靠OPGWOPGW构成自愈环网。构成自愈环网。自愈网（自愈网（self-healing Network)self-healing Network)：无需无需认为干预，网络就能在极短的时间内从认为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉不到失效故障中自动恢复，使用户感觉不到网络已出故障。其基本原理就是使网络网络已出故障。其基

28、本原理就是使网络具备代替传输路由并重新确立通信的能具备代替传输路由并重新确立通信的能力。力。SDH自愈环网示意图自愈环网示意图A AB BC CD DSDH自愈环网示意图自愈环网示意图A AB BC CD DC C端机故障，端机故障，使用热备使用热备用机器用机器SDH自愈环网示意图自愈环网示意图A AB BC CD DABAB端机之间端机之间线路故障线路故障SDH自愈环网示意图自愈环网示意图A AB BC CD DABAB端机之间端机之间线路各自环线路各自环回，双环变回，双环变单环单环1 1、网络概况网络概况Alcatel 1660SM图例图例乔司变乔司变王店变王店变瓶窑变瓶窑变省调省调1杭州

29、局杭州局萧山变萧山变兰亭变兰亭变甬西变甬西变宁波局宁波局天一变天一变台南变台南变瓯海变瓯海变双龙变双龙变诸暨变诸暨变桐柏厂桐柏厂台州局台州局富阳变富阳变嘉兴局嘉兴局嘉兴二厂嘉兴二厂温州局温州局丽水局丽水局金华局金华局石窟变石窟变衢州局衢州局北仑厂北仑厂绍兴局绍兴局湖州局湖州局省调省调2STM-16一环一环省网省网SDHSDH网络介绍网络介绍1660SM图例图例STM-16乔司变乔司变瓶窑变瓶窑变省调省调2萧山变萧山变兰亭变兰亭变甬西变甬西变北仑厂北仑厂天一变天一变台南变台南变(临海变）临海变）瓯海变瓯海变双龙变双龙变诸暨变诸暨变桐柏厂桐柏厂富阳变富阳变二环在省调站点通过二环在省调站点通过S4.

30、1与一环互联与一环互联二环二环2 2、alcatel SDHalcatel SDH网上的继保网上的继保PCMPCM乔司变乔司变王店变王店变瓶窑变瓶窑变省调省调1萧山变萧山变兰亭变兰亭变甬西变甬西变天一变天一变台南变台南变(临海变）临海变）瓯海变瓯海变双龙变双龙变诸暨变诸暨变富阳变富阳变 嘉兴二嘉兴二厂厂表示含继保表示含继保PCMPCM线路线路北仑厂北仑厂5493-15494-15491-15492-15418-25453-15454-15451-15401-15455-15471-15463-15459-15457-15458-15418-2表示表示54185418线第线第2 2套保护套保护一

31、环一环二环二环表示含继保表示含继保PCMPCM线路线路5418-2表示表示54185418线第线第2 2套保护套保护乔司变乔司变瓶窑变瓶窑变省调省调2萧山变萧山变兰亭变兰亭变甬西变甬西变北仑厂北仑厂天一变天一变台南变台南变瓯海变瓯海变双龙变双龙变诸暨变诸暨变富阳变富阳变54932549425453254542545125452154031545525457-25458-25471-25463-25460-15491-25492-23 3、alcatel SDHalcatel SDH网上的时钟同步网上的时钟同步乔司变乔司变王店变王店变瓶窑瓶窑变变省调省调1杭州局杭州局萧山变萧山变兰亭变兰亭变甬西

32、变甬西变宁波局宁波局天一变天一变台南变台南变瓯海变瓯海变双龙变双龙变诸暨变诸暨变桐柏厂桐柏厂台州局台州局富阳变富阳变嘉兴嘉兴 嘉兴二厂嘉兴二厂温州局温州局丽水局丽水局金华局金华局石窟变石窟变衢州局衢州局北仑厂北仑厂绍兴局绍兴局外时钟外时钟湖州局湖州局省调省调2一环一环二环二环乔司变乔司变瓶窑变瓶窑变省调省调2萧山变萧山变兰亭变兰亭变甬西变甬西变北仑厂北仑厂天一变天一变台南变台南变(临海变）临海变）瓯海变瓯海变双龙变双龙变诸暨变诸暨变桐柏厂桐柏厂富阳变富阳变二环在省调站点通过二环在省调站点通过S4.1与一环互联与一环互联提取S4.1线路时钟4 4、一般保护通道告警的处理步骤一般保护通道告警的处理

33、步骤A、检查保护PCM 2M板告警灯是否告警-是。则为2M通道告警，检查2M的物理跳线和时隙交叉连接，排除相应故障。-否,则跳至第二步.B、检查保护PCM 64Kbit/s板告警灯是否告警-是。则为64Kbit/s板未收到来自继保设备的信号，检查64Kbit/s板的至光电转换柜的音频跳线,如果物理跳线环回正常,则可能为光电转换柜-继保设备这一段有故障.排除相应故障。-否,则跳至第三步.C、做64k时隙的远端环回,并测误码-如有误码,则再做2M的远端环回并测误码,如果2M有误码则为整个光纤通道有误码,换光板;如果2M无误码,则可能是PCM的64k板或2M板有故障,换板.-如无误码,则应检查光电转

34、换柜及保护设备是否工作正常.三、光端机三、光端机分：光发射和光接收分：光发射和光接收光发射功能：把输入电信号转换为光信光发射功能：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术，把光信号最大限度号，并用耦合技术，把光信号最大限度地注入光纤线路。地注入光纤线路。光接收：把从光纤线路输出、产生畸变光接收：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的光信号转换为电信号。和衰减的光信号转换为电信号。三、光端机三、光端机/光发送光发送组成：光源、驱动器、调制器组成：光源、驱动器、调制器核心为光源。目前广泛使用有半导体光源核心为光源。目前广泛使用有半导体光源（发光二极管、激光二极管）、谱线宽度（发光二极管、激光二极管）、谱

35、线宽度很小的动态单模分布反馈激光器（很小的动态单模分布反馈激光器（DFBDFB）、）、大功率的激光器掺钕钇铝石榴石。大功率的激光器掺钕钇铝石榴石。E/OE/O转换通过电信号对光信号的调制实现。转换通过电信号对光信号的调制实现。目前有：直接调制和间接调制。目前有：直接调制和间接调制。三、光端机三、光端机/光发送光发送/光调制光调制激光器激光器驱动器驱动器电信号输入电信号输入光信号输出光信号输出光纤光纤光直接调制光直接调制三、光端机三、光端机/光发送光发送/光调制光调制调制器调制器驱动和控制驱动和控制电信号输入电信号输入光信号输出光信号输出光纤光纤激光器激光器光间接调制光间接调制三、光端机三、光端

36、机/光接收光接收组成：光检测器、放大器和相关电路。组成：光检测器、放大器和相关电路。核心：光检测器。目前广泛使用的有：核心：光检测器。目前广泛使用的有：本征二极管本征二极管PIN-PDPIN-PD和雪崩光电二极管和雪崩光电二极管APDAPD。O/EO/E是通过光检测器实现。分：直接检测是通过光检测器实现。分：直接检测和外差检测。和外差检测。指标：灵敏度。指标：灵敏度。第二部分第二部分光纤在线路保护中的光纤在线路保护中的应用应用分相电流差动保护分相电流差动保护 /原理原理分相电流差动保护是一种差动保护。分相电流差动保护是一种差动保护。它比较被保护线路两侧的电流的大小与它比较被保护线路两侧的电流的

37、大小与相位，对正常运行、区内故障、区外故相位，对正常运行、区内故障、区外故障作出判别；障作出判别；如判断为区内故障，则发出跳闸命令，如判断为区内故障，则发出跳闸命令，从而切除故障；从而切除故障；如是区外故障则可靠闭锁保护，保证不如是区外故障则可靠闭锁保护，保证不动作。动作。分相电流差动保护分相电流差动保护/原理原理电流的相位及幅值是作为保护是否动作电流的相位及幅值是作为保护是否动作的重要依据，为增加保护的可靠性，每的重要依据，为增加保护的可靠性，每相均设有相均设有2 2个电流元件，三相共有个电流元件，三相共有6 6个电个电流元件，这些电流元件均由计算机进行流元件，这些电流元件均由计算机进行采样

38、，从而提取出幅值量和相位量，同采样，从而提取出幅值量和相位量，同时附加时间信息，保护每隔时附加时间信息，保护每隔5 5msms向对侧传向对侧传递一次信息，同时对方也将这些信息传递一次信息，同时对方也将这些信息传到本侧。这样两侧都可能比较同一时刻到本侧。这样两侧都可能比较同一时刻的电流幅值与相位。的电流幅值与相位。 分相电流差动保护分相电流差动保护/原理原理由于信息在通道上传输是以光速进行的，所以由于信息在通道上传输是以光速进行的，所以时间不可能大于时间不可能大于1212msms，如果两侧电流信息的时如果两侧电流信息的时间差大于间差大于1212msms，则说明通道有问题，差动保护则说明通道有问题

39、，差动保护自动闭锁，并发自动闭锁，并发“通道故障通道故障”信号。信号。如 时 间 大 于如 时 间 大 于 2 0 02 0 0 m sm s ， 整 个 保 护 自 动 闭 锁整 个 保 护 自 动 闭 锁（REL561REL561保护中还包含距离保护），待通道恢保护中还包含距离保护），待通道恢复正常，两侧时间一致同步后，保护又自动恢复正常，两侧时间一致同步后，保护又自动恢复正常运行。复正常运行。REL561REL561保护每相的电流比较是独保护每相的电流比较是独立完成的，这样便可以在任何故障情况下保护立完成的，这样便可以在任何故障情况下保护正确选相、正确动作。正确选相、正确动作。分相电流差

40、动保护分相电流差动保护/原理原理通道如果发生故障，可能在一个时间段通道如果发生故障，可能在一个时间段内（内（5 5msms）内发不出信号或收不到信号，内发不出信号或收不到信号，两侧比较可能判别为线路故障从而跳开两侧比较可能判别为线路故障从而跳开开关，为了提高可靠性，开关，为了提高可靠性，REL561REL561保护跳保护跳闸回路采用四取三跳闸逻辑，即将四次闸回路采用四取三跳闸逻辑，即将四次取样电流幅值和相位进行比较判别，如取样电流幅值和相位进行比较判别，如其中有三次满足跳闸条件方才发出跳闸其中有三次满足跳闸条件方才发出跳闸指令。指令。分相电流差动保护分相电流差动保护/原理原理如果故障电流相当大

41、，如果故障电流相当大，CTCT将饱和，将饱和，CTCT二次值与二次值与一次值将不再是比例对应关系，所以一次值将不再是比例对应关系，所以REL561REL561保保护在每相回路中加装了护在每相回路中加装了CTCT饱和检测器，当饱和检测器，当CTCT饱饱和时能自动增加制动量，提高保护动作值，并和时能自动增加制动量，提高保护动作值，并且将且将CTCT饱和信息传递给对侧，以防保护误动。饱和信息传递给对侧，以防保护误动。分相电流差动保护只能反映两侧分相电流差动保护只能反映两侧CTCT之间的线路之间的线路全长，不能作为线路的后备保护。所以，全长，不能作为线路的后备保护。所以，REL561REL561保护还

42、附带了后备保护：距离保护、方保护还附带了后备保护：距离保护、方向零流保护。向零流保护。分相电流差动保护分相电流差动保护/点对点通道点对点通道保护通道如采用保护通道如采用OPGWOPGW光纤通道专用光芯。光纤通道专用光芯。则按如下设备提供：则按如下设备提供：1 1个光缆端子盒装于屏上个光缆端子盒装于屏上3 3根尾纤根尾纤1 1根（每根根（每根4 4芯）芯）250250米长金属铠装光缆米长金属铠装光缆点对点通道点对点通道保护屏保护屏保护屏保护屏1 1个光缆端子个光缆端子盒装于屏上盒装于屏上3 3根尾纤根尾纤1 1根（每根（每根根4 4芯）芯）250250米长米长金属铠金属铠装光缆装光缆经过避雷经过

43、避雷线上线上OPGWOPGW分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道保护通道复用保护通道复用PCMPCM终端时，每一套分相电终端时，每一套分相电流差动保护分别接用不同基群的一个流差动保护分别接用不同基群的一个PCM PCM 64kbit/64kbit/秒同向接口。即如果秒同向接口。即如果500500kVkV线路出线路出线线2 2回，每回线配置回，每回线配置2 2套完全独立的主保护，套完全独立的主保护，采用光纤通道，分别安排在采用光纤通道，分别安排在2 2台台PCMPCM上，每上，每台台PCMPCM为继电保护提供为继电保护提供2 2路路6464kbit/skbit/s通道，通道，

44、另预留另预留2 2路通道用于安全自动装置信号。路通道用于安全自动装置信号。分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道分相电流差动保护分别输出光信号，然后分相电流差动保护分别输出光信号，然后经设在通信室内的光电转换接口设备转换经设在通信室内的光电转换接口设备转换为为6464kbit/skbit/s电信号，采用电信号，采用G.703G.703同向数据同向数据接口复用接口复用PCMPCM，与对侧保护交换信息。与对侧保护交换信息。保护装置与光保护装置与光/ /电转换设备之间采用光缆电转换设备之间采用光缆连接，光连接，光/ /电转换装置的数字信号接口元电转换装置的数字信号接口元件设置在通讯

45、室一条线接口元件装设在一件设置在通讯室一条线接口元件装设在一个柜上。个柜上。分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道光电转换接口装置的电源为直流光电转换接口装置的电源为直流110110V V，每台装置一路电源，并使用一个每台装置一路电源，并使用一个110110V V直直流电源小开关流电源小开关MCBMCB，其电源监视元件可借其电源监视元件可借助辅助继电器或数字信号接口设备本身。助辅助继电器或数字信号接口设备本身。 分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道每回线的每一端二套分相电流差动保护的通每回线的每一端二套分相电流差动保护的通信接口设备应完全独立，并按如下设备

46、提信接口设备应完全独立，并按如下设备提供：供： 2 2个数字信号接口装置个数字信号接口装置 4 4个光缆端子盒每根光缆每端一个个光缆端子盒每根光缆每端一个 2 2根（每根根（每根4 4芯）芯）500500米长金属铠装光缆米长金属铠装光缆 1212根尾纤，每个光纤接线盒根尾纤，每个光纤接线盒3 3根根2 2根屏蔽双绞电缆及接插件根屏蔽双绞电缆及接插件复用复用PCM通道通道保护屏保护屏通信机房通信机房P591/2/3接口装置接口装置PCMSDH光缆光缆端子端子盒盒数字信数字信号接口号接口装置装置6464kbit/skbit/s电信号电信号6464kbit/skbit/s光信号光信号2Mbit/s2

47、Mbit/s电信号电信号155155Mbit/sMbit/s光信号光信号复用复用PCM通道通道保护屏保护屏通信机房通信机房P591/2/3接口装置接口装置PCMSDH500500米长米长金属铠装金属铠装光缆光缆850nm 多模光纤多模光纤OPGWOPGW分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道 对采用分相电流差动的对采用分相电流差动的500500kVkV线路，保护线路，保护远方跳闸信号将通过复用的光通道传输，远方跳闸信号将通过复用的光通道传输，并通过分相电流差动保护传输。并通过分相电流差动保护传输。 远跳回路具有启动两个断路器的双跳闸远跳回路具有启动两个断路器的双跳闸线圈的接点

48、，同时具有中央信号、远动信线圈的接点，同时具有中央信号、远动信号和事件记录接点。号和事件记录接点。 保护屏上应装设通道切换开关，以便在通保护屏上应装设通道切换开关，以便在通道试验及维护时退出远跳回路。道试验及维护时退出远跳回路。500KV远方跳闸逻辑电路远方跳闸逻辑电路在本侧线路断路器失灵时需要发送远方跳在本侧线路断路器失灵时需要发送远方跳闸信号，使对侧断路器跳闸，同时，也需闸信号，使对侧断路器跳闸，同时，也需要考虑接收对侧发来的远方跳闸信号，故要考虑接收对侧发来的远方跳闸信号，故需要装设远方跳闸逻辑。需要装设远方跳闸逻辑。远方跳闸逻辑电路的安全性主要取决于通远方跳闸逻辑电路的安全性主要取决于

49、通道传送远方跳闸信号的安全性，对于光纤道传送远方跳闸信号的安全性，对于光纤复用通道，每回线可通过分相电流差动保复用通道，每回线可通过分相电流差动保护传送，接收端两个取一回路并联后跳闸。护传送，接收端两个取一回路并联后跳闸。TxRx继电器 ARxTx继电器 B通道1分相电流差动保护分相电流差动保护/点对点通道点对点通道/同步同步0 I I I I I I 0 I 0 . . . 0 I 0 I I I I I I 0StartflagAddressDataFramecheckEndflagStatusandcommandsCurrentvectorsTimingdata数据信息格式数据信息格式数

50、据信息格式数据信息格式Start flag (01111110) for message synchronisation AddressTiming data for propagation delay time measurementStatus and command informationCurrent vectors (3 phases)Additional Bias (2nd harmonic P541/P542, Stub bus through current P544/P546)Cyclic redundancy frame checkEnd flag (01111110) f

51、or message synchronizationTotal 24 Bytes点对点通道点对点通道/同步同步/内时钟同步内时钟同步采用专用光纤通道，时钟采用内时钟方式，采用专用光纤通道，时钟采用内时钟方式，即两侧的装置发送的时钟工作在即两侧的装置发送的时钟工作在“主主主主”方式。数据发送采用本机内时钟，接收时钟方式。数据发送采用本机内时钟，接收时钟从接收数据流中提取。从接收数据流中提取。传输延时时间的测量 - 1tA1数据信息继电器BA电流向量电流向量tA1tA2tA3tA4tA5tB1tB2tB3tB4tB5tB*tp1MiCOM-P540-98传输延时时间的测量 - 2测量的采样时间tB

52、3 = (tA - tp2)*传输延时时间tp1 = tp2 = 1/2 (tA - tA1) td*数据信息tB1tB2tB3tB4tB5tB*tA1tA2tA3tA4tp1tA5电流向量电流向量tA1tB3*tA*电流向量电流向量tB3tA1tdtp2MiCOM-P540-99乒乓算法乒乓算法End BEnd At1t2t3t4tp1tp2tdCurrent vectors tdt3t1Current vectorst1P541 to P544 assume tp1 = tp2So, propagation delay tp is given by:-2)(1421dpptttttThis

53、 value is used to realign vectors,thus allowing phase and magnitude information to be compared at line endsBUT: For SONET systems, tp1can be different than tp2分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道/同步同步通道是通过通道是通过64kbit/s同向接口复用同向接口复用PCM，应应采用外部时钟方式，工作在采用外部时钟方式，工作在“从从-从从”方式。方式。数据的发送和接收为同一时钟源，均从接收数据的发送和接收为同一时钟源，均

54、从接收的数码流中提取。的数码流中提取。两侧的两侧的PCM通信设备所复接的通信设备所复接的2M基群口，应基群口，应按主按主-从方式来整定，否则，由于两侧的从方式来整定，否则，由于两侧的PCM设备的设备的64kbit/s/2M终端接口存在差异，会使终端接口存在差异，会使保护装置在接收中出现定时滑码现象。保护装置在接收中出现定时滑码现象。分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道/同步同步同同向向接接口口分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道/同步同步显然，保护设备的同步依靠显然，保护设备的同步依靠PCMPCM设备的同设备的同步来完成。步来完成。PCMPCM设备的同步

55、包括设备的同步包括时钟同步、时钟同步、位同步和帧同步位同步和帧同步，位同步和帧同步，位同步和帧同步般般是同时实现。是同时实现。分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道/同步同步/时钟同步（定时恢复）时钟同步（定时恢复）时钟同步要求接收端的时钟频率与发送时钟同步要求接收端的时钟频率与发送端的时钟频率保持一致，同时为了在适端的时钟频率保持一致，同时为了在适当的时刻对收到的一位位数字信号进行当的时刻对收到的一位位数字信号进行判决，必须使接收端时钟脉冲与收到的判决，必须使接收端时钟脉冲与收到的比特流之间有一定的相位关系，这样就比特流之间有一定的相位关系，这样就能够用较低的错误概率恢复己

56、被接收到能够用较低的错误概率恢复己被接收到的畸变了的数字信号。收端时钟与比特的畸变了的数字信号。收端时钟与比特流间的相位差还可以进行调整。流间的相位差还可以进行调整。分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道/同同步步/时钟同步（定时恢复）时钟同步（定时恢复）为了实现上述目的，在为了实现上述目的，在PCMPCM数字中继接口数字中继接口( (包括包括PCMPCM基群接收端机基群接收端机) )中，一般采用从中，一般采用从接收到的比特流中提取定时信息的方式接收到的比特流中提取定时信息的方式来实现时钟同步，这种方式又叫做收端来实现时钟同步，这种方式又叫做收端定时提取。定时提取。定时恢复的方法包括谐振槽路方式和锁定时恢复的方法包括谐振槽路方式和锁相方式。相方式。分相电流差动保护分相电流差动保护/复用复用PCM通道通道/同同步步/时钟同步（定时恢复）时钟同步（定时恢复）/锁相电路锁相电路利用锁相环路的这种性质，可使接收端得到与信息利用锁相环路的这种性质，可使接收端得到与信息比特流相同的频率和具有固定相位差的时钟信号，比特流相同的频率和具