保护中的光纤通讯

高压、特高压电网变电站中的时间同步系统同步网中时间同步系统方案一时间信号接收单元时间信号输出单元保护装置测控装置故障录波后台系统时间信号接收单元时间信号输出单元保护装置保护装置时间信号接收单元时间信号输出单元保护装置测控装置故障录波主时钟柜1主时钟柜2220kV继保小室500kV继保小室GPS天线GPS天线主控室时间同步信号扩展柜配置两台GPS系统，分别配置在不同的地点，中间通过光缆连接，构成互备系统。由于主备切换是分散在各自继电保护小室的时间信号接收单元内去完成的，所需光纤较少，而且一个继电保护小室的切换单元发生故障，不会影响到另一个继电保护小室的切换单元，所以该方案的可靠性也较高。同步网中时间同步系统方案二GPS天线220kV继保小室时间信号接收单元时间信号输出单元保护装置测控装置故障录波时间同步信号扩展柜1时间信号接收单元时间信号输出单元保护装置测控装置故障录波500kV继保小室时间同步信号扩展柜2切换单元时间信号接收单元2时间信号接收单元1后台系统时间信号输出单元保护装置保护装置主时钟柜主控室GPS天线主控室内的时间信号接收单元，将接收到的两套GPS时间同步信号，自动进行切换，互为热备用。各继电保护小室利用光纤传输经切换后的时间信号，所需光纤较少，但由于主备切换设备都集中在一个主控制室内，素以两套设别同时遭受破坏大，相对于方案一可靠性较差。GPS对时主要有三种：1硬对时（秒脉冲对时，分脉冲对时）；2软对时；3编码对时。PCM30/32路系统国际电信联盟（ITU-T）对脉码调制（PCM）系统的数字传输速率和数字复接等级做了规定。数字复接等级是指对输入信号的速率按其高低分成不同的等级进行复接。数字系列等级零次群基群二次群三次群四次群五次群速率（kb/s）64204884483436813926456499话路数13012048019207680在PCM32/30路系统中，使用32个时隙构成一帧，其中，两个时隙用于同步和信令，其他30个时隙则分配给数字电路信道，故称PCM32/30路，其中的30即表示其基群通话的路数为30。在信道中，每条话音信号均是以时分复用（TDM）方式传送的。STM-N系统在SDH网中的同步传输模式STM-N，是光交换的基准接口模块，为光交换的发展和应用提供了标准接口。STM-M模块的传输速率见下表。n值记号速率（Mb/s)）路数1STM-1155.52020164STM-4622.08080648STM-81244.1601612812STM-121866.2402419216STM-162488.32032256其中STM-1为基本模式MUX:SDH数字复接设备的终端设备，主要任务是将PDH体系支路的电信号纳入STM-N帧结构中，并经电、光转换为SDH体系使用的光线路信号。其逆过程与此相反。在PDH/SDH的边界处具有广泛的应用。ADM:SDH数字复接设备的分插复用器，它是将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体的功能模块，具有灵活地分差任意支路信号的能力，一哟偶那个其内部时隙交换可以方便地实现宽带管理，即允许两个STM-N信号之间的不同标准容器VC进行互连。光纤保护接口技术一、光纤保护对通道的要求保护装置之间需要传送的信息有很多种，如采样值、向量、开关量、控制命令、时刻信息等。（1）采样值。一般通过TV和TA进行。（2）向量。一般传送每相电流的向量，用复数形式标识，即每个向量包含其实部和虚部两部分。（3）开关量。包括远方跳闸开入、母线保护开入、TA和TV断线等信息。（4）控制命令。包括帧性质，即表明本帧报文的类型或属性。还包含保护和启动元件逻辑状态，数据窗选择三跳位置等开关信息。（5）时刻信息。一般标识当前帧报文和采样时刻对应信息比如当前报文中所包含的模拟量或数字量的采样时刻或采样标号。帧格式介绍控制字采样标号IAIBIC开关量CRC控制字是表示该帧报文的用途：数据、对时还是测试报文；采样标号是表示当前这帧报文中的数据所对应的数据所对应的采样时刻；IA、IB、IC是三相电流向量，每个向量分别用实部和虚部来表示；开关量是表示数字量信息；CRC是本帧报文的校验信息。二、通道方式及其实现1.通道方式（1）2Mb/s专用通道方式。采取的是两端的保护装置直接通过光纤连接，不进过任何复接设备的通道方式。两侧保护装置上都具有同步通信功能的插件和光电转换器件，在装置上实现了通信功能和光电转换功能。光纤接口光纤接口M侧保护装置N侧保护装置专用光纤2M速率（2）2Mb/s复接通道方式。两侧的保护装置一般设计在相应变电站的继电保护小室内，而数字传输设备则一般设计在通信机房内。为此，在通信机房内又设计了一种通信接口装置来连接保护装置和数字传输设备，为了提高抗干扰性能，在保护装置和通信接口装置之间一般采用光纤传输，而在通信接口装置和数字传输设备之间一般为电连接方式。M侧保护装置通信接口数字传输设备数字传输设备M侧保护装置通信接口光信号或微波信号2M（E1）接口2M（E1）接口（3）64kb/s复接通道方式。这种通信方式在网络拓扑结构上和2Mb/s复接方式类似，但在这样方式下，数字传输设备一般是PDH设备（如PCM机），其提供给保护的通道是64kb/s的复接通道。同样，保护装置和通信接口的连接方式也是光纤连接，但通信接口装置和数字传输设备之间的连接一般为两对差分双绞线。M侧保护装置通信接口数字传输设备数字传输设备M侧保护装置通信接口光信号或微波信号64K接口64K接口2.三端系统及其实现在电力系统中还有很多接线方式并不是两端的，比如T接线方式，这就要求保护装置能够两两通信。因此保护装置提供两个通信接口是必要的。侧保护装置1（主）AB侧保护装置2（从）AB侧保护装置3（从）AB上图每台保护装置提供了两个光纤同步接口，或称为光纤通道A、B。这样就可以实现三台装置两两互连。在同步采样的过程中，需要设置某台装置为参考端（主机），其余两台装置为同步端（从机）。SDH体系传输通道的结构形式SDH不仅适用于点对点的信息传输，而且也适用于多点间的网络传输。SDH是由终端的复用器TM、分插复用设备ADM和数字交叉连接设备DXC以及传输媒介—光纤组成。ADM/DXC中继器TMADM/DXCTM低速信号低速信号光纤光纤通道结构STM-1MUX低速信号同步复接DMX中继器中继线中继线ADM分下STM-1插入复接STM-1分插复用ADMSTMDMX低速信号同步分接TM1:mm:1m:11:m管理交叉连接DXC始端复用器将输入的多路低频信号复接为同步转移模式（STM-N）通过软件一次性的分下合插入2Mb/s的支路信号。将同步转移模式解复为多路低频信号。对多种端口速率信号进行可控的连接配置，以达到对网路资源进行自动化调度和管理的目的，从而提高了网络的灵活性。自愈网对于通信网络而言，就是一旦通信线路发生故障导致通信中断后，不需人工干扰，网络自身会自动绕过故障而是通信立即恢复。这种恢复过程是迅速的，以至通信人员感觉不到线路发生过故障。PDH体系采用保护措施是设置备用光纤，一旦主通信线路发生线路故障，通信系统会自动切换到备用通信线路上。但是，实践证明，通信线路故障的发生，主要是通信光缆被切断，光缆一旦被切断，其内所含的全部光纤也会被切断，主通信光纤和备用光纤线路同时被切断，保护作用失效。自愈环的方式是将网络中的节点相互联成一个环行，形成环形通信网络。环形网的节点可以使分差复用设备（ADM），也可以使数字交叉连接设备（DXC）。SDH体系可以利用分插复用设备（ADM）构成自愈网络。