差动保护的光纤通道构成及其应用

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）
154 KM
18dB/92KM约合2dB/10KM 大于200KM
154 KM
大于200KM
34
2M光端机技术参数
实测2048K光端机指标
发信功率 样本1 样本2 样本3 样本4 默认功率 -15.6 -16.9 -15.7 -15.7 ＋6dB -11.3 -13.0 -12.5 -12.1 ＋9dB -8.1 -9.7 -9.5 -9.0
差动保护光纤通道 构成及其应用
南瑞继保电气有限公司 戚朝银
1
光纤通道
一、采样同步 二、数据交换/通信构成 –通道方案 –码型变换 –时钟提取 –通道监视 三、2M与64K接口的区别 四、高频方向、距离保护的通信构成 五、FOX40、MUX64原理及通道联调
2
采样同步特点
• 通道双向延时相等是采样同步的前提； • 一侧“主机方式” 为1，另一侧必须为0， 且“主机方式”设置同系统方式无关； • 两侧装置采样同步与外接电气量无关，只要 两侧装置通信正常，即能 保证采样同步； • 只有在装置上电或失步后，才需要测通道延 时，测定延时后，装置不再需要传输时间信 息； • 从机时刻调整采样间隔，保证两侧装置采样 时刻在允许的误差范围内；装置实时监测采 样时刻误差，若超出范围，需退出差动保护， 3 重新进行同步过程。
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FOX、MUX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。
报文 dtn
空闲
Байду номын сангаас
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
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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
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
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通道延时
主机 tmr tms
从机
tss
Td
tsr
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（ΔTs超出范 围），装置统计的“失步次数”＋1
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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；
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报文间超时
报文 dt1
空闲
报文 dt2
空闲
报文 … …
～
～
～
RCS－900 系列纵联 差动保护
收时钟
收 64Kb/s
收
收时钟 64Kb/s
～
～
～
～
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 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。
全动态
单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 62.5KM－样本4
35
保护机房
保护机房
RCS -901
FOX40F
FOX40F
RCS -901
36
RCS901
FOX-40F
MUX64B
PCM 交换机
保护机房
通信机房
RCS901
FOX-40F
MUX64B
PCM 交换机
37
33
最大距离（3dBm余量） 93.5 KM
64k，1550nm光端机技术参数
实测64K光端机指标，用于淮安上（河）马（坝）500kV线，通道距离为92公里
型 号 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 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 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
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“
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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
7
专用光纤
保护机房 保护机房
RCS-931
RCS-931
8
复接PCM
• 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。
9
复接PCM
保护 机房 通信 机房 通信 机房 保护 机房
RCS -931
MUX -64B
PCM 交换机
PCM 交换机
64kbit/s 数据
第 1~3 步
第 4 步
第 5 步
破坏点 破坏点
12
64kb/S 码型变换
比特序号 7 8 1 2
二进制的“1” 被编成四个比 3 4 5 特的码组： 1100
6
一个64kbit/s周 期分成四个单 7 8 1 位间隔
64kbit/s 数据
第 1~3 步
第 4 步
二进制的“0”被 编成四个比特的 码组：1010 每第八组破坏了码组 的极性交替。破坏的 组对八比特组的最后 一比特进行标志
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
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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
数据发送 64Kb/s 从SCC来 发时钟 时钟提取 DPLL 数据接收 64Kb/s 去SCC 光纤接收 （主） 码型变换 光纤发送 （主） 光纤
内部时钟 64kHz晶振
码型变换
光纤
“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。
+6.9
-16.0/-9.0/-7.0/-5.5
+9.15
1310nm -45.5 dBm 全动态
+10.55
单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6)
单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 93.75KM
31
最大距离（3dBm余量） 93.5 KM
＋6dB+9dB -6.3 -8.1 -7.8 -7.5
提升
平均 波 长 接收灵敏度 1310nm -35.6 dBm
+3.75
-16.0/-12.0/-9.0/-8.0
+6.9
1310nm -35.5 dBm
+8.55
动态范围
光纤类型 每10公里衰减 最大距离（3dBm余量）
全动态
单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 62.0 KM－样本3
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64k，1310nm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 发信功率 样本1 样本2 默认功率 -15.9 -15.5 ＋6dB -8.8 -8.8 ＋9dB -6.6 -6.5 ＋6dB+9dB -5.2 -5.1
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
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
内部时钟 发时钟
PCM设备
发 64Kb/s
PCM设备
发
内部时钟 发时钟 64Kb/s
～
RCS－900 系列纵联 差动保护
第 5 步
破坏点 通过交替变换相 邻码组的极性， 把二进制信号转 换成三电平信号
破坏点
13
64kb/S码型变换规则
• 第一步 一个64kbit/s周期分成四个单位间隔 • 第二步 二进制的“1”被编成四个比特的码组： 1100 • 第三步 二进制的“0”被编成四个比特的码组： 1010 • 第四步 通过交替变换相邻码组的极性，把二进 制信号转换成三电平信号 • 第五步 每第八组破坏了码组的极性交替。破坏 的组对八比特组的最后一比特进行标志
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
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
+6.9
-16.0/-9.0/-7.0/-5.5
+9.15
1310nm -45.5 dBm 全动态
+10.55
单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6)
单模CCITT Rec.G652 < 4db/10km (3.6) 93.75KM
MUX -64B
RCS -931
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通信接口的功能框图
数据发送 64Kb/s 从SCC来 发时钟 时钟提取 DPLL 数据接收 64Kb/s 去SCC 光纤接收 （主） 光纤发送 （主） 光纤
码型变换
内部时钟 64kHz晶振
码型变换
光纤
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G.703 码型变换
比特序号 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1
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
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64k，1310nm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 发信功率 样本1 样本2 默认功率 -15.9 -15.5 ＋6dB -8.8 -8.8 ＋9dB -6.6 -6.5 ＋6dB+9dB -5.2 -5.1
采样同步
• 测通道延时Td 主机 tmr tms
从机
tss
Td
tsr
tsr tss tms tmr Td
2
4
采样同步
• 从机采样时刻调整
主机
Td
从机
T
Ts 0
Ts 3TS (Td T )
5
通道方案
一 二
专用光纤 复接PCM
6
专用光纤
• 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。