光纤纵联保护通道的故障与测试

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目前国产 保护装 置的光 纤接口 多采 用 FC 或 ST 型光接口, 每个接口损耗约为 01 5 dB。光接口 损耗是光通道中损耗较大的环节, 因此应尽量减少 活动连接器的数量。比如光缆应在屏内终端盒直接 熔接足够长度的尾纤, 用以联接保护装置, 而不应 在终端盒上设置法 兰盘, 再以 光跳线联接保 护装 置。活动连接器会经常插拔, 因此一定要注意光接 口部位的清洁, 避免沾染油污和灰尘, 尤其注意避 免损伤光耦合端面。插接时注意连接头上的定位销 和法兰盘上的缺口对齐。 21 5 复用 P CM 通道的传输误码
# 6#
可见, 系统两侧若不为同一时钟源, 就不可避免地 会出现滑码。出现滑码的频率取决于两侧时钟源的 频率差的大小。由于滑码是周期性的连续出现的, 所以会严重影响保护数据的传输, 表现为误码率极 大而无法工作。因此, 光纤差动保护使用复用数字 通信系统时, 为了避免出现滑码, 保护装置与数字 通信系统必须工作在 / 主 ) 从0 时钟方式, 确保通 道上各个节点的设备只有 1 个主时钟, 其余均为从 时钟。
大得多。在通道已经联通的情况下, 出现的问题主 要是误码、滑码或时延过大。
在进行通道联调时应利用误码测试仪测量复用 通道的传输质量, 根据保护装置实际使用的通道情 况, 在 64 kb/ s 或 2 048 kb/ s 速率上进行测试, 测 试时间尽可能长些, 最好不 少于 24 h。要求误码 率优于各厂家装置的要求。
c) 熔接温度不够或在熔接处存在气泡会产生 # 5#
分析与探讨
山西电力
2007 年第 3 期
严重损耗。 21 3 光纤弯曲损耗
光纤包括尾纤是可以弯曲的, 但弯曲到一定程 度后, 纤芯虽然仍可以导光, 但会使光的传输途径 改变。由传输模转换为辐射模, 使一部分光能渗透 到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉, 从而产生损耗。当弯曲半径大于 5~ 10 cm 时, 由 弯曲造成的损耗就可以忽略。因此尾纤在屏内捆扎 或多 余 尾纤 盘 绕 时, 要 保 证最 小 弯 曲半 径 大 于 10 cm, 尤其应 注意不 要将 尾纤 放入 屏内 走线 槽 中, 以防挤压变形或过度弯曲。 21 4 活动连接器 ( 耦合器) 的损耗
光纤保护使用专用光纤通道时, 由于通道中没 有复用设备, 出现的问题几率相对较少, 查找、解 决起来也较为方便。只要接收端光功率满足保护装 置灵敏度的要求, 就不会产生误码和时延, 保护就 可以正常运行。
对复用 P CM 通道 来讲, 由于 传输 中 间环 节 多, 不同厂家的设备配合多, 光/ 电、电/ 光转换次 数多, 所以出现各种问题的几率也比专用光纤通道
王晋川( 19642 ) , 男, 四川南充人, 1985 年毕业于太原理 工大学电力分院电力系统自动化专业, 高级工程师。
2 影响通道的因素
21 1 光纤自身的传输损耗
光纤可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤的
玻璃纤芯较粗 ( 芯径为 50 Lm 或 621 5 Lm) , 可传 多种模式的光, 但其模间色散较大, 限制了数字信 号的传输距离。单模光纤的玻璃纤芯很细 ( 芯径一 般为 9 Lm 或 10 Lm) , 只能传一种模式 的光, 因 此, 其模间色散很小, 适用于远程传输。表 1 为两 种光纤在不同工作波长下的衰减系数。
图 1 慢读快写示意图
图 2 快读慢写示意图
3 光纤通道的测试
31 1 保护装置发送光功率测量 保护装置的光发生器为激光二极管, 由于激光
二极管是功率器件, 运行日久其发光效率会有所降 低, 因此新投产和定检 时均应测试其 激光发射功 率。测量方法是以尽量短的光跳线联接保护装置和 光功率计, 测得的光功率减去 2 个接口损耗就是保 护装置的发送光功率。
滑码无法用一般的误码测试仪测出, 需要用通 道分析仪器分析通道状况才能得出。保护专业一般 不具备这样的条件, 但滑码存在时必然存在较高的 误码率, 所以监测误码率在一定时间内没有周期性 异常升高的情况, 既可以认为不存在滑码。
通道时延主要是由通道中各站点的光电转换、 信号复接、信号交换等设备的缓冲存储器读、写操 作过程产生的。通道时延是一个变化的值, 尤其是 P CM 具有不同长度和站点数量的主/ 备通道相互切 换时, 通道时延会发生很大的变化。有报告指出每 个站点的时延为 1~ 2 ms, 所以只要控制通道的中 间转接站点数量就可以保证通道时延满足要求。
P CM 具有主/ 备切换通道时, 应分别测试主用 和备用通道的误码率, 特别是备用通道由于通道路 径长、站点多, 要注意 判断备用通道 传输有无滑 码。在主、备通道测试无问题后, 要求通信人员人 为断开主通道, 观察保护装置在通道切换过程和切 换后有无告警信号。部分国产保护的通道状态显示 中有通道延时项目, 观察实测通道延时小于保护装 置要求值。
对于复用 P CM 通道来讲, 由于传输中间环节 多, 不同厂家的设备配合多, 出现问题的概率也大 得多。由于其中很多环节由通讯部门负责管理, 保 护和通信人员均不熟悉彼此的设备, 造成沟通和配 合上的困难。
收稿日期: 2007201204, 修回日期: 20072 02228 作者简介: 任玉佩( 19562 ) , 男, 河北束鹿人, 高级技师;
2007年6 月
任玉佩, 等: 光纤纵联保护通道的故障与测试
分析与探讨
收光功率既为实测衰பைடு நூலகம்值。 实测衰减值应接近计算衰减值。如果实测衰减
值比计算衰减值大很多, 就应检查链路上各个熔接 点和光耦合器有无缺陷。
复用通道的光纤部分, 尽管光纤链路短, 光纤 本身衰耗不大, 但同样存在熔接点和光耦合器, 所 以也应按照上述方法进行测试, 以确定各个环节没 有过大的衰耗和隐患。 31 3 各环节的自环测试
4 结束语
通过上述分析可以看出, 纵联保护光纤通道的 传输质量指标主要是光衰耗和误码率。在现有光纤 通道模式下光衰耗主要发生在活动联接点和熔接点 上, 而误码则主要由电信号处理环节和光电转换环 节产生。充分重视这些环节的安装质量和性能指标 的测试, 就能保证整个纵联保护光纤通道的传输质 量和可靠性。
用同样的方法测量保护装置接收到的光功率。 发送光功率值与厂家标称值相比, 误差应小于 20% 。接收光功率要大于装置接收灵敏度, 且应保 证通道裕度 ( 通道裕度= 接收光功率- 接收灵敏 度) 大于 6 dB。 31 2 光缆传输衰耗测量 光纤保护使用专用光纤通道时, 由于光纤链路 长, 需要严格测试光纤通道的衰减值。用标准光源 和光功率计, 在工作波长下进行线路两侧的收、发 光功率检测。将经过校准的光源和光功率计分别连 接到被测试光纤的两端, 光源的发送光功率减去接
b) 将一侧通道恢复正常, 另一侧光电转换接 口装置的 64K 或 2M 收、发接口 自环, 并与 保护 装置断开, 分别检查两侧保护的远程通道是否工作 正常。
c) 当确定了 故障点在 哪一段 通道范 围之后, 可以进一步在故障范围内的各个光接口上进行自环 试验, 以确定故障点是在哪台设备或是哪一段光链 路上。 31 4 误码、滑码的测试
当保护使用复用 P CM 通道时, 数据信号需要 在通信系统 PCM 的 64K 或 2M 同步数据接口实现 复接, 因此需要在通信机房将保护的光信号转换为 64K 或 2M 的电 信号, 再与 PCM 设 备复 接后 经 SDH 光端机转换为光信号送往对侧。在经过多次 的光/ 电转换以及信号的多次逐级传递过程中, 由 于各种噪声干扰、脉冲干扰、接触不良及设 备故 障、系统切换等原因, 会使数据信号产生误码。微 机保护只要收到 1 个误码, 就要丢弃这 1 帧( 1个采 样周期) 的数据, 误码率过大时保护将无法工作。
表 1 衰减系数
种类 多模光纤 单模光纤
工作波长/ Lm 01 85 11 30 11 31 11 55
衰减系数/ dB # ( km) - 1 21 0~ 31 0 01 5~ 11 2 01 3~ 01 8 01 1~ 01 3
单模光纤的传输衰耗最小, 波长 11 31 Lm 和 11 55 Lm 处是单模光纤的 2 个低损耗窗口。所以国 产保护装置多采用 11 31 Lm 波长的激光, 部分需 要更远距离传输的装置采用 11 55 Lm 波长的激光。 保护通道的光纤应使用单模光纤。
区别于上述通常意义上的传输过程, 可以看作 数据由 1 个节点向另 1 个节点 1 位 1 位的写入, 并 被另 1 个节点 1 位 1 位的读出, 要做到数据传送的 准确、不失真, 必须满足 / 先写入后读出, 写入的 数据只能被读出 1 次, 在写入下 1 次数据时前 1 次 数据必须已被读出0 的严格读写顺序。要满足这个 读写顺序, 就要求通道上的各个节点的读写操作, 在同 1 个时钟控制下工作, 既两侧通信系统使用同 1 个时钟源。如果两侧系统存在 2 个独立的时钟 源, 则必然存在一定的频率差, 因而就会出现慢读 快写或快读慢写的现象。出现慢读快写时会导致某 1 位数据无法被读取而丢失( 图1) , 出现快读慢写时 会导致某1位数据被重复读取( 图2) , 因而产生滑码。
第 3 期 ( 总第 139 期) 2007 年 6 月
山西电力 SH ANXI ELECTRI C P OWER
No1 3 ( Ser1 139) Jun1 2007
光纤纵联保护通道的故障与测试
任玉佩1 , 王晋川2
( 11 大同供电分公司, 山西 大同 037008; 21 山西电力科学研究院, 山西 太原 030001)
21 2 光纤熔接损耗 光纤通道中不可避免的要存在熔接点, 会对光
传输产生一定衰耗。熔接质量不好时会产生严重衰
耗。下列问题是产生熔接损耗的主要原因。
a) 轴心错位: 单模光纤纤芯很细, 2 根对接光 纤轴心错位会影响接续损耗。当错位 11 2 Lm 时, 接续损耗达 01 5 dB。
b) 轴心倾斜: 当光纤断面倾斜 1b时, 约产生 01 5 dB 的接续损耗, 如果要求接续损耗 [ 01 1 dB, 则单模光纤的倾角应 [ 01 3b。
保护通道发生异常时, 可以用电接口或光接口 自环的方法, 逐段排查出故障点所在位置。
首先在位于通讯机房的光电转换接口装置上进 行电接口的自环, 以检测近程通道是否正常。因为 这个接口是保护专业和通信专 业管辖范围的 分界 点, 在这一点上测试, 可以区分故障点大致范围。
a) 将两侧光电转换接口装置的 64K 或 2M 收、 发接口自环, 并与通讯 P CM 装置断开, 同时将保 护装置设置成光纤自环工作方式, 以检查两侧保护 的近程通道是否工作正常。
摘要: 针对当前电网线路纵联保护所采用的光纤通道类型, 分析了影响通道可靠性的因素, 并提
出了故障查找、测试方法。
关键词: 光纤通道; 测试; 传输误码; 衰耗
中图分类号: TN915
文献标识码: B
文章编号: 167120320( 2007) 0320005203
随着光纤纵联差动保护和 允许式光纤纵 联方 向、距离保护在电网中的广泛使用, 光纤保护的通 道调试以及联调时所出现的问题也越来越多。现场 经常出现由于通道异常而延误保护投运的事例, 运 行中的保护也有由于通道异常告警而退出运行的情 况。因此作为继电保护部门必须高度重视保护通道 的投产质量和运行中通道状况的监视。
1 现状和问题
纵联保护通道的作用是在线路两侧保护装置之 间不间断地传送 继电保护的实时 数据。准确、迅 速、不失真地传输信号使继电保护对这一传输系统 的误码率、延时等技术指标, 提出了很高的要求, 并需要有较好的稳定性。
光纤保 护 的 通道 分 为 专 用 光纤 通 道 和 复 用 PCM 通道, 专用光纤通道以光缆纤芯直接联接两 侧保护装置, 节省投资, 又使通道可靠性大幅度的 提高。因为专用光纤通道只要接收端光功率满足保 护装置灵敏度的要求, 就不会产生误码和时延, 而 整个传输路径中没 有电器设备, 稳定性也是 最好 的。50 km 内的光缆长度完全可以使用专用光纤通 道。但目前由于种种原因, 除个别几 km 的超短线 路外大多数使用复用 PCM 通道。
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