3_差动保护的光纤通道构成及其应用
光纤差动保护简介
纵联电流差动保护－－分析
发电机、变压器一般采用第一种方式，母线既可 发电机、变压器一般采用第一种方式，母线既可 以采用第一种方式，也可以采用第二种方式，第 二种方式实现的差动保护成为分布式母线保护。 而当被保护设备为输电线路时，由于两端相距甚 远，需要在每一侧都装设采集装置，然后利用通 信线路来交换两端的电流信息。因此必须采用第 信线路来交换两端的电流信息。因此必须采用第 二种方式 二种方式
& & ∆I M − ∆I N & & ∆I M + ∆I N ≥ K res 2
满足动作条件，且有较高的灵敏度。
& ∆IM
Zp; ∆EΣ
ZN
& ∆EΣ & ∆IM = − ZM & ∆EΣ & ∆I N = − ZN & & & ∆EΣ ∆EΣ ∆EΣ & & ∆IM + ∆I N = + = ⋅ ZM + ZN ZM ZN ZM ⋅ ZN & & & ∆EΣ ∆EΣ ∆EΣ & & ∆IM − ∆I N = − = ⋅ ZM − ZN ZM ZN ZM ⋅ ZN
光纤纵联保护的信号传输方式和技术特点
由于采用专用光纤通道,64 由于采用专用光纤通道,64 kbits 数据接口 装置的时钟同步方式为: 装置的时钟同步方式为:两侧的继电保护通 信接口装置均发送工作时钟, 信接口装置均发送工作时钟,数据发送采用 本机内时钟,接收时钟从接收数据码流中提 机内时钟,接收时钟从接收数据码流中提 取,称为内时钟(主- 主) 方式,如图1 (b) 所示。 称为内时钟( 方式,如图1
& & ∆IM − ∆I N 制动量： ∆Ires = Kres ≠ Ires 2
继电保护试题库(含参考答案)
继电保护试题库（含参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.为简化试验过程，保护装置在进行整组试验时，可以用短接继电器触点的方法进行模拟。
传动或整组试验后不得再在二次回路上进行任何工作，否则应作相应的试验。
A、正确B、错误正确答案：B2.为了表现总结的典型性，可以将某些材料进行必要的艺术加工和创造。
A、正确B、错误正确答案：B3.保护信息子站事件顺序记录分辨率（SOE）为同一装置3ms。
A、正确B、错误正确答案：B4.国家电网公司特高压交流示范工程是的晋东南—南阳—荆门1000kV特高压工程。
A、正确B、错误正确答案：A5.若电流的大小和方向随时间变化，此电流称为交流电。
A、正确B、错误正确答案：A6.PT端子箱二次加压时应断开PT端子箱电压空开防止电压反送电A、正确B、错误正确答案：A7.发电厂和变电站宜采用强电一对一控制接线。
强电控制时，直流电源额定电压，可选用110V或220V。
A、正确B、错误正确答案：A8.在监控系统中，有功、无功、功率因数的采样是根据有功变送器、无功变送器采样计算出来的。
A、正确B、错误正确答案：B9.自动低频减负荷的先后顺序，应按负荷的重要性进行安排。
A、正确B、错误正确答案：A10.PowerPoint2010中没有的对齐方式是右对齐。
A、正确B、错误正确答案：B11.在中性点不接地系统中，如果忽略电容电流，发生单相接地时，系统一定不会有零序电流。
A、正确B、错误正确答案：A12.保护装置二次回路变动时，严防寄生回路存在，没用的线应拆除，临时所垫纸片应取出，接好已拆下的线头。
A、正确B、错误正确答案：A13.一只量限为100V，内阻为10kΩ的电压表，测量80V的电压时，在表内流过的电流是10mA。
A、正确B、错误正确答案：A14.一段导线的电阻为R，如果将它从中间对折后，并为一段新导线，则新电阻值为1／2R。
A、正确B、错误正确答案：B15.工作票中，应该含有时间同步装置、相关测控装置、通信电缆、监控中心等具体工作信息。
光纤差动保护及其通道接口
重要输电节点
对于重要的输电节点，如枢纽变 电站等，采用光纤差动保护能够
提高电网的稳定性和可靠性。
长距离输电线路
长距离输电线路由于分布电容大、 电流互感器误差等因素影响，容 易发生保护误动作。采用光纤差 动保护能够有效避免误动作，提
高保护的可靠性。
02 光纤差动保护的通道接口
光纤通道接口的种类与特点
05 光纤差动保护的发展趋势 与展望
新型光纤材料与器件的应用
光纤材料
随着科技的进步，新型光纤材料如塑 料光纤、玻璃光纤等逐渐应用于差动 保护领域，这些材料具有更高的传输 速率和更低的损耗。
光纤器件
新型光纤器件如光放大器、光调制器 等在差动保护系统中的应用也日益广 泛，提高了系统的性能和稳定性。
智能诊断与自适应控制技术
光纤通道接口的故障诊断与维护
故障诊断
通过观察光纤通道接口的工作状态、检查连接是否良好、测 量光功率等手段，判断故障原因。
维护
定期对光纤通道接口进行检查、清洁和保养，确保其正常工 作。
03 光纤差动保护系统的构成
硬件构成
光纤通道接口
用于实现光纤信号的传输和转换，包括光发 送器、光接收器和光纤耦合器等组件。
光纤差动保护及其通道接口
contents
目录
• 光纤差动保护概述 • 光纤差动保护的通道接口 • 光纤差动保护系统的构成 • 光纤差动保护的性能测试与评估 • 光纤差动保护的发展趋势与展望
01 光纤差动保护概述
光纤差动保护的基本原理
光纤差动保 护区内，从而决定是否需要切断被保护
智能诊断
利用人工智能和大数据技术，实现差动保护系统的智能诊断，及时发现和解决潜在故障，提高系统的 可靠性和稳定性。
光纤电流差动保护技术的应用
近 年 来 ，随着光 纤技 术 、通信 技术 、继 电保护 技 术 的迅速 发 展和光 纤等通 信 设备 的成本下 降 ，电 力通 信网络的发展和普及为分相电流差动保护的大规 模应用提供 了充足的通道 资源 。光纤分相 电流差动保 护具有灵敏度高 、动作速度快 、安全可靠 ，不受系统
振荡影响等优点 ，已广 泛应用在 电力系统主要设备的
产 生分布 的充 电 电容 电流等 因素 ，差 动保护 在利 用
本 地和对 侧 电流 数据 按相进 行 实时差 电流计 算 时 ，
其值 并不 为零 ，即存 在一 定 的不 平衡 电流 。其 原因 是存 在励 磁 电流 ，电流互感 器有 误差 ，当线 路两 侧 Ｔ 励磁特 性不 完全 一致 时，两￣ Ｔ 的误差 也就存 在 Ａ Ｊ ＩＡ
光 纤 区 电气安 装 工程 有 限公 司 ， 东 中 山 ５ ８ ３ 中 广 ２ ４ ７）
摘要 ： 随着微机 保 护技 术和光 纤通 讯技 术的 日益成 熟 ，￣ｅ ，流差 动保 护广 泛应 用于 电力 系统 ，文 章介 绍 了 ４ｋ －
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．
光 信 号经光 纤送至 对侧 保护 ，保护装 置 收到对 侧传
来 的光 信号 先解 调为 电信号 ，各侧 保护利 用本 地和 对 侧 电流数 据按相 进行 差动 电流计 算 。根据 电流差
光纤差动保护原理构成和动作结果基础知识讲解
七、案例共享
1、某电站35kV 高压开关柜PT间隔保险卡子爬电处理
保险卡子对绝 缘支座爬电
原理：光纤分相电流差动保护的基本原理是借助光纤通道，
实时地向对侧传递每相电流的采样数据，同时接收对侧的 电流采样数据，两侧保护利用本地和对侧电流数据经过 同步处理后分相进行差电流计算。
3
一、光纤差动保护原理
2、光纤差动保护优点
1）光纤纵联保护的优异性能皆源于其光纤通道，充分发挥光纤通道的高带宽、 高可靠性优点，最终使超高压成套线路保护装置发生很大的变化，而性能得以更 加完善。 2）光纤作为继电保护的通道介质具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘 、频带宽和衰耗低等优点。 3）能够准确地区分内部与外部故障，不需要相邻线路在保护上配合，可以实现 全线速动。 4）简单可靠，继电保护四性“速动性、选择性、可靠性、灵敏性” 同时满足要 求。 5）能适应非全相、电力系统震荡等。 6）装置简单，易于集成化板件式运维，某一原件故障，可插拔式更换，便于检 修和维护。 7)稳定性高，TA、TV断线误动可能性低。
18
六、光纤差动保护动作处理
• 完整、准确记录报警信号及保护装置屏显示的信息。 • 检查后台机（或打印机）的保护动作事件记录。 • 打印故障录波的故障波形，及时从保护装置及故障录波器中导出并保
存故障录波数据文件。 • 及时上报现场主管领导或调度部门。 • 详细记录保护动作情况。 • 分析保护动作原因，判断保护动作正确性。 • 积极查找故障点，如有明显设备故障点，应及时保存图片资料。 • 整理保护动作分析报告，以速报形式上报上级管理部门。
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三、光纤差动保护应用
3）设备运行操作 35KV线路光钎差动保护装置投入步骤 • 查线路保护装置全部出口压板在退出。 • 查线路保护装置全部保护功能压板在退出。 • 退出装置检修压板。 • 合上直流馈线盘至35KV保护盘电源开关。 • 合上UPS交流馈线盘至35KV保护盘电源开关。 • 合上保护盘后直流操作电源开关 • 合上保护盘后交流220V电源开关 • 合上保护盘后35KV线路TV电压引入开关。 • 查保护装置上电正常。 • 按规定投入功能保护压板。 • 按规定投入跳闸出口压板。 • 再次确认保护压板投入正确。 35KV 线路光纤纵差保护装置退出步骤 • 查保护装置无报警信息。 • 退出保护装置出口跳闸压板。 • 退出保护装置功能压板。 • 投入装置检修压板。 • 分开保护盘后35KV线路TV电压引入开关。 • 分开保护盘后交流220V电源开关。 • 分开保护盘后直流操作电源开关。 • 分开直流馈线盘至35KV保护盘电源开关。 • 分开UPS交流馈线盘至35KV保护盘电源开关。
三端光差保护在T接线中的应用_李志辉
［１］ 王立新，王彦良，陈晓红．地方小电厂并网的变压器和线路保护及安全自动 装置配置方案探讨［Ｊ］．继电器，２００７． ［２］ 罗晓宇，王秀梅．数字式纵联差动保护算法同步策略探讨［Ｊ］．电力自动化设 备，２００６．
1 三端光差保护的应用 如图1 所示系统：电厂 1 号机组和 2 号机组通过 220kV馆陶变电 站 110kV厂馆线并入电网系统，由于这条线路很短，整定阻抗小，继 电器动作范围受短路点的弧光影响较大，给系统的整定带来很大困难， 如采用常规距离过流保护，很难保证保护切除故障的灵敏度，给系统带 来震荡，同时由于在重合闸方式上不灵活，使系统方式恢复不及时，为 实现“T”接线路故障的快速切除，保持系统稳定，我们提出了采用南 京南自公司的 PSL- 621UT三端光差保护作为线路主保护的方案。
电厂1号机组和2号机组通过220kv馆陶变电站110kv厂馆线并入电网系统由于这条线路很短整定阻抗小继电器动作范围受短路点的弧光影响较大给系统的整定带来很大困难如采用常规距离过流保护很难保证保护切除故障的灵敏度给系统带来震荡同时由于在重合闸方式上不灵活使系统方式恢复不及时为实现t接线路故障的快速切除保持系统稳定我们提出了采用南京南自公司的psl621ut三端光差保护作为线路主保护的方案
三端光差保护在 T 接线中的应用
李志辉
（邯郸供电公司，河北邯郸 056002）
[摘 要] 本文以PSL- 621U T 三侧光纤纵差保护在邯郸供电公司应用情况为例，对“T”接线路三侧光纤纵差保护的动作原理、光纤接入方式 进行分析，指出了三侧光纤纵差保护在联调试验、运行维护等方面应注意的问题。 [关键词] 三端光差保护；动作原理；运行维护
3 整定计算中的注意事项 由于馆陶变电站距离电厂只有 0.516km，所以采用专用光纤，各 侧装置通信时钟应采用内时钟方式，数据发送时采用本机的内部时钟， 接收时钟从接收数据码流中提取。即两侧的装置发送时钟工作在“主─ 主”方式。各侧差动保护控制字“光纵通道时钟方式”整定为内时钟
光纤差动线路保护讲义
天王沟电站线路保护讲课讲义一、我站线路保护配置1.RCS-943 包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护,由三段相间和接地距离保护、四段零序方向过电流保护构成的全套后备保护；装置配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能;二、线路保护简介1.光纤纵差保护首先,光纤的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的,都是保护装置通过计算三相电流的变化,判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作,当接在的二次侧的电流继电器包括零序电流中有电流流过达到保护动作整定值是,保护就动作,跳开故障线路的开关;即使是微机保护装置,其原理也是这样的;但是,光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护,并采用PCM光纤或光缆作为通道,使其动作速度更快,因而是短线路的主保护另外,光纤差动保护和其它差动保护的不同之处,还在于所采用的通道形式不同;的通道一般有以下几种类型：以下几点作为了解,我站为第3种1.电力线载波,也就是常说的高频保护,利用电力输电线路作为通道传输高频信号；2.微波纵联保护,简称微波保护,利用无线通道,需要天线无线传输；3.光纤纵联保护,简称光纤保护,利用光纤光缆作为通道；4.导引线纵联保护,简称导引线保护,利用导引线直接比较线路两端电流的幅值和相位,以判别区内、区外故障;2.线路距离保护我站线路距离保护分为接地距离、相间距离保护接地距离：以保护安装处故障相对地电压为测量电压、以带有零序电流补偿的故障相电流为测量电流的方式,就能够正确地反应各种接地故障的故障距离,所以它称为接地距离保护接线方式;相间距离：以保护安装处两故障相相间电压为测量电压、以两故障相电流之差为测量电流的方式称为相间距离保护接线方式;是反应故障点至保护安装地点之间的距离或阻抗;并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置;该装置的主要元件为距离阻抗继电器,它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值,此阻抗称为继电器的测量阻抗;当短路点距保护安装处近时,其测量阻抗小,动作时间短；当短路点距保护安装处远时,其测量阻抗增大,动作时间增长,这样就保证了保护有选择性地切除故障线路;用电压与电流的比值即阻抗构成的继电保护,又称阻抗保护,阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值：U/I=Z,也就是短路点至保护安装处的阻抗值;因线路的阻抗值与距离成正比,所以叫或阻抗保护;距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近;与电流保护和电压保护相比,距离保护的性能受系统运行方式的影响较小;距离保护保护范围讲解:一般距离保护为Ⅲ断式距离保护,第一段保护范围为线路全长85%,二段保护范围位前面与一段重合,后面为剩余线路的20%,三段保护范围为线路全长的120%;一般情况下,距离保护装置由以下4种元件组成;①起动元件：在发生故障的瞬间起动整套保护,并可作为距离保护的第Ⅲ段;起动元件常取用过电流继电器或低阻抗继电器;②方向元件：保证保护动作的方向性,防止反方向故障时保护误动作;方向元件可取用单独的功率方向继电器,也可取用功率方向继电器与距离元件结合构成方向阻抗继电器;③距离元件：距离保护装置的核心部分;它的作用是量测短路点至保护安装处的距离;一般采用阻抗继电器;④时限元件：配合短路点的远近得到所需的时限特性,以保证保护动作的选择性;一般采用时间继电器;3.保护装置面板操作说明根据说明书在实际设备上进行讲解,主要讲解日常操作。
光纤差动
首先，光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在CT（电流互感器）的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值是，保护就动作，跳开故障线路的开关。
即使是微机保护装置，其原理也是这样的。
★★★但是，光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快，因而是短线路的主保护！另外，光纤差动保护和其它差动保护的不同之处，还在于所采用的通道形式不同。
纵联保护的通道一般有以下几种类型：1.电力线载波纵联保护，也就是常说的高频保护；2.微波纵联保护，简称微波保护；3.光纤纵联保护，简称光纤保护；4.导引线纵联保护，简称导引线保护。
至于对光纤通道的具体要求，我没有找到详细的答案，我认为有以下几点应该做到：1.由于采用PCM光纤或光缆作为通道，主要是要求线路两侧的数据实现主、从方式严格同步；2.当保护装置运行时，必须成对使用，即两侧都运行；3.进行整定时，线路两侧必须一侧整定为主机，另一侧整定为从机；4.光纤接口的技术指标必须满足要求，例如单模光纤、多模光纤的发送功率，接收灵敏度，抗干扰性能，等等指标。
750kV输电线路具有传输容量大、输送距离远、经济效益好的特点，但同时也存在线路分布电容大、故障时高频分量丰富、直流分周期分量衰减缓慢的影响保护工作的因素。
文章分析了750kV输电线路的电容电流、暂态过程对线路电流差动保护以及距离保护的影响，并对线路保护的动模试验以及实际系统的人工接地试验中线路保护的动作情况进行了介绍。
关键词：继电保护；动模试验；人工接地由于特高压输电线路具有传输容量大、输送距离远、经济效益好的特点，我国目前正在进行特高压输电系统的研究。
于2005年9月在西北建成的750kV输电线路即是其中的一部分。
与500kV超高压输电线路相比，750kV输电线路的输送容量更大、线路距离更长、系统短路容量更大，因而对线路继电保护的要求也就更高。
光纤差动保护及其通道接口
光纤差动保护及其通道接口光纤通信技术的不断发展，使得光纤网络在现代通信中发挥了重要作用。
然而，由于光纤线路本身的脆弱性，存在着被外界干扰和损坏的风险。
为了解决这个问题，光纤差动保护技术应运而生。
本文将详细介绍光纤差动保护及其通道接口。
光纤差动保护是一种通过冗余路径来保证光纤通信系统稳定运行的技术。
当主路径出现故障时，光信号会自动切换到备用路径，以确保通信的延续性。
光纤差动保护通常由主备光路和差动开关构成。
主备光路是指主路径和备用路径，它们在物理连接上存在差异，从而使得差动开关可以通过切换来实现信号的转移。
在光纤差动保护中，通道接口扮演着重要的角色。
通道接口是主备通信线路之间的关键连接点，它起到传输和转换光信号的作用。
通常情况下，通道接口由光纤连接器、适配器和耦合器构成。
光纤连接器用于连接光纤线缆，适配器用于对不同接口进行转换，而耦合器则起到将光信号引导至备用路径的作用。
光纤差动保护及其通道接口的设计需要考虑多个因素。
首先是故障检测和切换速度。
在光纤通信中，故障的检测和切换速度直接影响到通信的中断时间。
因此，差动保护系统需要具备快速准确的故障检测机制，并能在最短时间内完成切换。
其次是通道接口的兼容性和灵活性。
不同厂商的光纤设备通常具有不同的接口标准，为了实现兼容和互联，通道接口需要支持多种接口类型，并能够进行灵活的转换。
此外，光纤差动保护的可靠性和稳定性也是不可忽视的因素。
系统应具备自动检测和修复故障的能力，并能够保持通信质量的稳定。
为了更好地实现光纤差动保护及其通道接口，工程师们提出了一些改进措施。
一种常见的改进方法是采用光纤交叉开关技术。
光纤交叉开关可以实现多个光纤之间灵活的切换和连接，从而提高差动保护系统的可靠性和灵活性。
另一种改进方法是采用光纤光栅技术。
光纤光栅可以用来实现光路切换和光信号调控，它具有小尺寸、低损耗和快速响应等优点，逐渐成为差动保护技术的主流。
综上所述，光纤差动保护及其通道接口在光纤通信系统中起到了关键的作用。
光纤差动保护措施
光纤差动保护措施
什么是光纤差动保护
光纤差动保护是网络传输中常用的一种保护措施，即在光纤通
信过程中，当发送光信号和接收光信号之间出现偏差时，采取一系
列措施令信号回归原路径，以确保数据传输的稳定性和完整性。
光纤差动保护的优点
光纤差动保护具有以下优点：
- 高效率：光纤差动保护能够实现快速恢复和精确的定位，对
用户业务的干扰很小，信号恢复速度很快，可以确保系统的高可靠
性和连续性。
- 灵活性：光纤差动保护可根据业务大小调整保护优先级，可
以针对性地保护重要业务和关键业务，提高网络的可靠性和安全性，缩短系统故障恢复时间。
- 可靠性：光纤差动保护能够减少系统故障，提高数据传输的保障能力。
不仅能够减少故障等待时间，还能够使系统在不停机的情况下进行备份和恢复。
光纤差动保护的技术原理
光纤差动保护的技术原理包括：
- 构筑不同层次的保护层，根据网络拓扑结构建立起光纤差动保护机制。
- 采用互补技术，充分发挥优势互补性，光线在传输过程中能够被恢复，从而达到故障自愈、保障信息安全的效果。
光纤差动保护的应用
光纤差动保护广泛应用于各类计算机、通信、网络等领域。
目前，光纤差动保护技术还在不断开发和完善中，看好它在这些领域的前景。
结论
光纤差动保护是一项重要的网络技术保障措施，能够有效提高网络的可靠性和安全性，减少系统故障，有效保障信息的传输和安全。
相信随着这项技术的不断发展和完善，光纤差动保护会在更多领域得到应用。
光纤差动保护及其通道接口
光纤差动保护及其通道接口光纤差动保护是一种用于保护光纤通信系统的技术，它提供了可靠的信号传输和网络连通性。
差动保护通常用于长距离光纤通信系统，以减少信号损耗和故障引起的中断。
光纤差动保护通常包括两个主要部分，即光纤差动保护单元和通道接口。
光纤差动保护单元负责监测信号质量和通信路径状态，并在故障发生时切换信号路径以保证连通性。
光纤差动保护单元通常由两个或多个光模块组成，每个光模块连接到不同的光纤路径上。
这些光模块可以是活动模块，也可以是备用模块。
在正常运行时，活动模块会传输信号，备用模块则保持闲置状态。
当信号质量下降或通信路径中断时，光纤差动保护单元会立即触发切换机制，将备用模块切换为活动模块，从而实现无缝的信号传输。
通道接口是光纤差动保护系统中连接到光纤通道的组件。
通道接口主要负责物理连接和数据传输。
它可以是光纤插座，也可以是光缆连接器。
通道接口需要具备良好的兼容性和耐用性，以确保可靠的信号传输和连接性。
除了提供可靠的信号传输和连接性外，光纤差动保护还具有快速恢复的特点。
当一个光纤路径发生故障时，光纤差动保护系统可以在几毫秒内将信号切换到备用路径，从而最大限度地减少中断和数据丢失。
这种快速恢复能力对于对实时通信和网络应用至关重要。
光纤差动保护还可以提供网络监控和故障诊断功能，使管理员能够及时检测和解决问题。
在实际应用中，光纤差动保护通常与其他网络设备和技术相结合，以构建更复杂的通信系统。
例如，光纤差动保护可以与光纤放大器、光开关和光分路器等设备配合使用，以提高信号传输的性能和可靠性。
此外，光纤差动保护还可以与网络管理系统和控制系统集成，以实现远程监控和控制。
总之，光纤差动保护及其通道接口在光纤通信系统中起着至关重要的作用。
它可以提供可靠的信号传输和连接性，快速恢复能力以及网络监控和故障诊断功能。
通过光纤差动保护，我们可以构建更可靠和稳定的光纤通信网络。
光纤差动保护及其通道接口
光纤差动保护及其通道接口光纤通信技术的不断发展使得光纤网络在全球范围内得到广泛应用，无论是在电话通信、互联网还是数据传输方面。
然而，光纤通信也存在一些潜在的问题，如光纤线路的故障等。
为了提高光纤通信系统的可靠性和稳定性，光纤差动保护技术被引入光纤网络中，同时，光纤差动保护技术还需要与通道接口相结合，以更好地实现其功能。
光纤差动保护是一种基于光纤网络拓扑结构的保护方式，通过建立备用通路，以实现在主光路故障时自动切换到备用光路，并保证业务的连续性和可靠性。
光纤差动保护技术主要有两种模式，即1:1保护模式和1+1保护模式。
在1:1保护模式下，主光路和备用光路同时工作，但是主光路出现故障时会自动切换到备用光路；而在1+1保护模式下，主光路和备用光路工作在不同的设备上，通过网络协议实现主备数据的同步和切换。
为了实现光纤差动保护，光纤差动保护设备需要与光纤网络中的通道接口进行配合。
通道接口是光纤差动保护技术的重要组成部分，它通过使用光纤通道实现主备数据的传输和切换。
光纤差动保护设备通过监测光路的连接状态，当主光路出现故障时，它会自动将光信号切换到备用光路上，并及时恢复正常的数据传输。
通道接口还可以根据需要实现自动保护切换和人工干预切换两种模式，以满足不同应用场景下的需求。
光纤差动保护及其通道接口在实际应用中能够带来许多优势。
首先，它能够减少因光纤线路故障造成的业务中断时间，提高业务的连续性和可用性。
其次，光纤差动保护技术能够提供自动切换功能，减少人工干预和维护的工作量。
此外，光纤差动保护技术还可以通过备用光路实现光纤线路的负载均衡，提高数据传输的效率和稳定性。
然而，光纤差动保护及其通道接口也存在一些挑战和问题。
首先，光纤差动保护技术需要对网络拓扑进行合理规划和设计，以确保备用光路的可用性和连通性。
其次，光纤差动保护设备和通道接口的选型和部署也需要考虑兼容性和性能等因素。
此外，网络故障的快速检测和切换算法也是光纤差动保护技术的研究重点之一，需要不断改进和优化。
光纤电流差动保护
主机柜
集成数据处理、通信控制 等功能，是整个系统的核 心。
软件构成
保护算法
实现差动保护功能的核心软件，包括采样、滤波、 计算等模块。
人机界面
提供系统运行状态、故障信息等可视化界面，方 便用户操作和维护。
通信协议
实现系统内部及与其他系统的数据交互，保证信 息传输的准确性和实时性。
通信系统
数据传输
负责将采集到的电流信号 传输至主机柜进行处理。
原理
通过采集线路两侧的电流信号，经过处理后比较两侧电流的 大小和方向，判断是否存在故障。当检测到电流差动量超过 设定阈值时，保护装置会立即动作，切除故障线路。
光纤电流差动保护的特点
快速性
选择性
光纤电流差动保护具有快速的响应速度， 能够在很短的时间内切除故障线路，减少 故障对系统的影响。
光纤电流差动保护只切除被保护线路的故 障部分，不影响其他正常线路的运行，具 有很好的选择性。
方案包括加强设备接地措施、提高设备的电磁屏蔽性能和采用抗干扰能
力更强的电子元件等。
未来研究方向
混合式保护技术
结合电流差动保护和其它保护原理，提高保护装置的适应性和可 靠性。
智能决策与控制
通过人工智能技术和大数据分析，实现智能决策与控制，提高电网 的运行效率和安全性。
网络安全与防护
加强网络安全与防护研究，保障光纤电流差动保护系统的安全稳定 运行。
光纤电流差动保护
contents
目录
• 光纤电流差动保护概述 • 光纤电流差动保护系统的构成 • 光纤电流差动保护的算法与实现 • 光纤电流差动保护的测试与验证 • 光纤电流差动保护的应用与案例分析 • 光纤电流差动保护的未来发展与挑战
01 光纤电流差动保护概述
光纤差动保护的应用及现场试验方法
１ 引言
高 压线路光纤电流差动保护 ， 比较线路两侧 的电流量 ，
以Ｒ Ｓ ３Ａ光纤差动保护装 置为例 ， Ｃ —９ １ 光纤电流差 动
保护主要由差动 Ｃ Ｕ模件及通信接 口组成。差动 Ｃ Ｕ模 Ｐ Ｐ
件完成采样 数据读取 、 滤波 ， 数据发送 、 接收 ， 数据 同步 ， 故 障判断 、 闸出口逻辑 （ 图 １ ； 跳 见 ） 通信接 口完成与光纤 的光 电物理接 口功能 ， 另外加 装的 Ｐ Ｍ复接接 口装 置完成数据 Ｃ 码 型变换 ， 时钟提取等 同向接 口功能。 光纤电流差动保护 可
道 中既要传送电流幅值和相位 ， 又要传送时间同步信 号， 通 道资 源紧张 ， 要求数据的误码校验位不能过长 ， 就影响 这样 了误码 校验 的精度。 目 前部分厂家推出的 ２ ｂ 数字接 口 Ｍｉ ｔ
收稿 日期 ： ２０ — ６ ２ ０ ８ ０— ０
作者简介 ： 陈坚（ ９ １ ）男 ， １７ 一 ， 工程师 ， 从事送变 电电气安装工作。
３ 光纤纵差保 护原理
光纤电流差动保 护是在 电流差动保护的基础上演化而 来的 。 基本保护原理也是基于基尔霍夫基本 电流定律 ， 它能
独特优 点的数字式光纤电流差动保护正在取代传 统的电流
差动保 护 ，光纤通道具有很好 的抗 电磁 干扰能力 和大 容量 传输数据 的优点 ， 许多传统保 护无法实 现的辅助功能 ， 数字 式光纤 电流差动保护都能做到 ，从而为现场使用提供 了极
光纤差动保护通信及保护原理简介
报文间超时
报文 dt1
空闲
报文 dt2
空闲
报文 … …
报文 dtn
空闲
同步时前后两报文间的时间间隔dtn应保持恒定，若Δdtn ＞门槛，“报文间超时”＋1
通道自环时时钟方式的设定
保护 机房 通信 机房 通信 机房 保护 机房
RCS -931
MUX -64B
PCM 交换机
PC
内部时钟 发时钟 内部时钟 发时钟
～
RCS－900 系列纵联 差动保护 64Kb/s 收时钟
～
RCS－900 系列纵联 差动保护
收时钟
～
～
内时钟(主─主)方式
时钟方式
图3.5.3 外时钟(从─从)方式
时钟方式
• 若通过64Kb/s同向接口复接PCM通信设备，必须采 用外部时钟方式，即两侧装置的发送时钟工作在“从 ─从”方式。数据发送时钟和接收时钟为同一时钟 源，均是从接收数据码流中提取，否则会产生周期 性的滑码现象。若两侧采用SDH通信网络设备时， 两侧的通信设备不必进行通信时钟设定。若两侧采 用PDH准同步通信设备时，还得对两侧的PDH通信设 备进行通信时钟设定。即把一侧的通信时钟设为主 时钟（内时钟），另一侧通信时钟设为从时钟，否 则会因为PDH的速率适配，而产生周期性的数据丢 失（或重复）问题。
远跳、远传1、远传2
} }
差动保护特点
• 差动保护采用两侧差动继电器交换允许 信号的方式，安全性高。装置异常或TA 断线，本侧的起动元件和差动继电器可 能动作，但对侧不会向本侧发允许信 号，从而保证差动保护不会误动
差动保护特点
• 变化量差动继电器，由于只反映故障分量， 不反映负荷电流，因此灵敏度高，动作速度 快。 • 零差保护引入了低制动系数、经电容电流补 偿的稳态相差动选相元件，灵敏度高，在长 线经高阻接地时也能选相跳闸； • 所有差动继电器的制动系数均为0.75，并采 用了浮动的制动门槛，抗TA饱和能力强
光纤差动保护原理
光纤差动保护原理
差动保护是一种常用的保护方式，常用于光纤通信系统中。
它通过监测光纤通道中的光信号的差异来实现对信号中断和故障的快速检测和报警。
差动保护的原理基于两个主要概念：发送端和接收端。
在发送端，光纤信号会通过分束器分为两个光路，分别进入两根并行的光纤。
在接收端，两根光纤再次汇合，并通过合束器发送到接收器。
这种并联布置的光路可以确保信号在两个光纤中以相同的速度传播。
当光信号正常传输时，两个光路上的光信号是基本相等的。
然而，如果其中一个光路发生故障或信号中断，其中一个光路上的光强度将会发生变化，导致光强度差异。
差异光信号将被差动保护系统检测到，并触发报警机制。
差动保护系统通常通过光电探测器来测量两个光路上的光强度差异。
光电探测器将光信号转换为电信号，并通过比较两个光信号的强度，检测差异。
如果差异超过设定的阈值，系统将发出报警信号。
报警信号可以触发故障指示灯、自动切换光纤通路或通知操作员。
差动保护的优势在于其快速响应和高灵敏度。
它可以在几毫秒内检测到光信号的中断或故障，保证系统的可靠性和稳定性。
同时，差动保护系统可以灵活配置，适应不同的光纤布线和通信需求。
总之，差动保护是一种有效的光纤保护方式，通过差异光信号的监测和比较，实现对信号中断和故障的快速检测和报警，确保光纤通信系统的正常运行。
光纤电流差动保护
里繁颐综呸在字王嫌刺超肉晰本喇溯腺碘嚷柑酒便翁蚊突境钓约赶厉结古光纤电流差动保护光纤电流差动保护
根据光纤构成材料分为： 以二氧化硅为主要成分的石英光纤 多种成分玻璃光纤 液体纤芯光纤 朔料包层石英光纤 全朔料光纤 氟化物光纤等
光纤的分类
指雅陇蝗歼翅出战愤乾舷尿署铆占瘁遁托赡逾傍彝蟹附偏袜倡忍望疼飘茫光纤电流差动保护光纤电流差动保护
PCM的高次群设备
站灰洋舅耳全藩刹拉惯酮坑戒述存搬蔗观保披镍空恨势陡售稼橡甄番甘饺光纤电流差动保护光纤电流差动保护
保护
通 信 终 端
远 动
同 向 数 据 接 口
PCM
微波或 光纤通道
接 口
同 向 数 据 接 口
嘱废遥赌呛俄填贿补万衬烤耘撕焉艇赛攘茂怒澈堡蔓但靡产趟阶膨俏紧漂光纤电流差动保护光纤电流差动保护
鹿鸿杨蒜霍砷扁裁婚谋锹戊斧绷湍斧栅乍英稍脓划廖液扬噬恐倡盟佩侠瞩光纤电流差动保护光纤电流差动保护
光纤通信缺点：
（1）光纤弯曲半径不能过小，一般不小于30mm； （2）光纤的切断和连接工艺要求高； （3）分路、耦合复杂。
室玄牺霉蝶裳槽炬硅啮剃棠猪巧闽蔚磁瞒鼠娘酒簧照豺挫茫啸敷惺柄昆隙光纤电流差动保护光纤电流差动保护
五、电流数据同步处理
1、采样数据修正法；
2、采样时刻调整法；
3、时钟校正法；
4、采样序号调整法；
5、GPS同步法；
6、参考相量同步法。
纵联电流差动保护所比较的是线路两端的电流相量或采样值，而线路两端保护装置的电流采样是各自独立进行的。为了保证差动保护算法的正确性，保护也必须比较同一时刻两端的电流值。
嘘晋君框沦惋垦氟诚幽修梆牲匹肿月指地嘴扳森庞低虞素宵绚朝蜗寂览芋光纤电流差动保护光纤电流差动保护
差动保护的光纤通道构成及其应用共48页
谢谢！
48
差动保护的光纤通道构成及其应用
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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误码、 误码、报文异常数
报文 报文 报文 报文
7E
同步信息
ia
ib
ic
Kgl1
Kgl2
Crc16
7E
由于数据流的比特位在传输过程中发送错误 • 导致Crc16校验出错，”误码总数”＋ 1; • 导致同步字节“7E”出错，“报文异常数”＋1；
26
报文间超时
报文 dt1
空闲
报文 dt2
空闲
报文 … …
MUX64B
PCM 交换机
37
FOX的工作原理
• • • • • • 光耦开入 CPU控制数据采集、处理、输出 串行控制器完成数据的收、发 FPGA完成光纤信道编解码 光端机完成光/电转换 继电器节点输出
38
MUX的工作原理
• 光端机完成光纤信号的收发 • CPLD完成G.703编码码型变换的第4、5步 • 专用接口芯片完成电平转换，复接到PCM的 G.703的同向接口卡上
17
通信接口的功能框图
“码型变换”模块完成码型变换的1~3步
18
时钟方式
• 通过控制字“专用光纤”置“1”或清“0”来 设置通信时钟； • 采用专用光纤时，“专用光纤”置“1”，时 钟方式采用“主－主”方式； • 复接PCM方式时，“专用光纤”清“0”，时 钟方式采用“从－从”方式； • 复接PCM时，采用“从－从”方式可解决系 统同步问题。
实测64K光端机指标，用于陕西“段家－马营”330kV线路，通道距离为73公里 实测64K光端机指标，用于陕西“段家－马营”330kV线路，通道距离为73公里 64K光端机指标 线路 73 发信功率 样本1 样本2 提升 平均 波 长 接收灵敏度 动态范围 光纤类型 每10公里衰减 1310nm -45.4 dBm 全动态 单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 默认功率 -15.9 -15.5 ＋6dB -8.8 -8.8 +6.9 -16.0/-9.0/-7.0/-5.5 16.0/-9.0/-7.0/1310nm -45.5 dBm 全动态 单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 93.75KM
19
时钟方式
内部时钟 发时钟 内部时钟 发时钟
～
RCS－900 系列纵联 差动保护 64Kb/s 收时钟
～
RCS－900 系列纵联 差动保护
收时钟
～
～
内时钟(主─主)方式
20
时钟方式
图3.5.3 外时钟(从─从)方式
21
时钟方式
• 若通过64Kb/s同向接口复接PCM通信设备，必须采用 外部时钟方式，即两侧装置的发送时钟工作在“从 ─从”方式。数据发送时钟和接收时钟为同一时钟 源，均是从接收数据码流中提取，否则会产生周期 性的滑码现象。若两侧采用SDH（光通信传输设 ） SDH（ SDH 光通信传输设备） 时，两侧的通信设备不必进行通信时钟设定。若两 侧采用PDH（光传输设备）准同步通信设备时，还得 PDH（ PDH 光传输设备） 对两侧的PDH通信设备进行通信时钟设定。即把一侧 的通信时钟设为主时钟（内时钟），另一侧通信时 钟设为从时钟，否则会因为PDH PDH的速率适配，而产生 PDH 周期性的数据丢失（或重复）问题。
• 一根光纤只用来传输一个方向的保护信息， 不与其它任何信息复用。 • 一对光纤可用来传输（双向）一条线路两 侧的保护信息。
7
专用光纤
保护机房 保护机房
RCS-931
RCS-931
8
复接PCM 复接
• 保护信息按G.703同向接口形式，以 64Kbit/s的速率复接到PCM交换机，和其它 信息复用后一起传输。
型 号 VAOTE01C-A板 -10.8/-4.1/+0.4/+2.4 dBm 1550nm -46.7 dBm 全动态 单模CCITT Rec.G652 < 3db/10km 154 KM 18dB/92KM约合2dB/10KM 大于200KM 大于200KM
34
VAOTE01C-B板 -12.3/-4.1/+0.5/+3.0 dBm 1550nm -46.3 dBm 全动态 单模CCITT Rec.G652 < 3db/10km 154 KM
31
＋9dB -6.6 -6.5 +9.15
＋6dB+9dB -5.2 -5.1 +10.55
最大距离（3dBm余量） 93.5 KM
2M速率与64K速率的区别
• 功率＝功率谱密度×带宽，带宽越宽，噪 声功率越大，2M速率接收灵敏度较低，因 此传输距离较短
32
64k，1310nm光端机技术参数 ， 光端机技术参数
14
HDB3码型变换规则
• 对原始信息传号码的连零码进行限制； • 连零码超过4个，第四个零码用取代码V （±1）码代替； • 要求相邻的V码极性相反； • V码必须与前面的传号码（包括B码）极 性相同。
15
HDB3码型变换规则
• 相邻取代码V间传号码为偶数码
16
2048kb/s码型变换规则
• RCS-931XM系列保护真正的通信频率为512kb/s • 512kb/s的数据经过1B4B码型变换，即线路码 型1 变为“1100”，0变为“1010” • 1B4B码型变换再经过HDB3码型变换，输出到 SDH的2M接口
RCS -931
MUX -64B
PCM 交换机
PCM 交换机
MUX -64B
RCS -931
方式1
方式2
方式3
方式4
方式1、2，“专用光纤”置“1”；方式3、4，“专用光纤”置“
29
2M速率与64K速率的区别
• 2M速率省去两侧PCM交换机设备，通信链路 上减少了中间环节，减少了传输时延 • 2M速率增加了传输带宽，可以传输更多保 护信息 • 功率＝功率谱密度×带宽，带宽越宽，噪 声功率越大，2M速率接收灵敏度较低，因 此传输距离较短
报文 dtn
空闲
同步时前后两报文间的时间间隔dtn应保持恒定，若Δdtn ＞门槛，“报文间超时”＋1
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通道问题
• 通道中断 • （随机的）误码/（周期性）滑码 • 目前的保护装置往往统计“误码率”，判 断其是否超出门槛来决定是否报警
28
通道自环时时钟方式的设定
保护 机房 通信 机房 通信 机房 保护 机房
30
64k，1310nm光端机技术参数 ， 光端机技术参数
实测64K光端机指标，用于陕西“段家－马营”330kV线路，通道距离为73公里 实测64K光端机指标，用于陕西“段家－马营”330kV线路，通道距离为73公里 64K光端机指标 线路 73 发信功率 样本1 样本2 提升 平均 波 长 接收灵敏度 动态范围 光纤类型 每10公里衰减 1310nm -45.4 dBm 全动态 单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 默认功率 -15.9 -15.5 ＋6dB -8.8 -8.8 +6.9 -16.0/-9.0/-7.0/-5.5 16.0/-9.0/-7.0/1310nm -45.5 dBm 全动态 单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 93.75KM
39
FOX、MUX使用时的注意事项 、 使用时的注意事项
• FOX仅有一个OPT/PCM跳线，以选择专用光 纤/复用通道传输方式 • MUX无跳线
40
专用光纤的通道联调
• 光纤保护使用专用光纤通道时，由于通道单一，所以出现 的问题相对较少，解决起来也较为方便。一般需要用光功 率计，进行线路两侧的收、发光功率检测，并记录测试值。 最好能在不同天气（晴、雨、雪等）不同时间（早、中、 晚）多次检测，这样能检测出光纤熔接点存在的问题。尤 其是对一些长线路，由于熔接点多，熔接点的质量直接影 响线路的总衰耗。（本公司已经有运行于500kV线路，92 公里长度，专用光纤方式的光纤差动保护）如果条件允许 还可用示波器来检测光纤中的信号波型是否正确。图1为 专用光纤时的通道结构简图。
22
通道监视
• • • • • 通道延时 失步次数 误码总数 报文异常数 报文间超时
23
通道延时
主机 tmr tms
从机
tss
tsr
Td
(tsr − tss ) − (tms − tmr ) Td =
2
24
失步次数
主机
Td
从机
∆Ts → 0
• 满足数据窗后，进而同步状态； • 通道中断等原因、导致两侧采样失步（∆Ts超出范围）， 装置统计的“失步次数”＋1
发光功率 （跳线选择） 波 长
接收灵敏度 动态范围 光纤类型 每10公里衰减 最大传输距离（3dBm余量） 淮安上（河）马（坝）线 最大传输距离（6dBm余量）
2M光端机技术参数
实测2048K光端机指标 实测2048K光端机指标 2048K
发信功率 样本1 样本2 样本3 样本4 提升 平均 波 长 接收灵敏度 动态范围 光纤类型 每10公里衰减 最大距离（3dBm余量） 默认功率 -15.6 -16.9 -15.7 -15.7 ＋6dB -11.3 -13.0 -12.5 -12.1 +3.75 -16.0/-12.0/-9.0/-8.0 16.0/-12.0/-9.0/1310nm -35.6 dBm 全动态 单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 62.0 KM－样本3 1310nm -35.5 dBm 全动态 单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 62.5KM－样本4
码型变换
内部时钟 64kHz晶振
码型变换