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
线路光纤差动保护通道仿真试验探讨
线路光纤差动保护通道仿真试验探讨线路光纤差动保护通道是电力系统中常用的一种保护方法，它利用光纤传感技术，实时监测线路差动电流，及时发现线路故障，并触发保护动作，以保障电力系统的安全稳定运行。
本文将从仿真试验角度，对线路光纤差动保护通道进行探讨。
首先，我们将建立一个相对完整的线路光纤差动保护通道仿真模型。
模型包括线路光纤传感器、光纤信号采集单元、信号传输通道、差动保护装置等组成部分。
对于线路光纤传感器，可以根据实际情况选择不同的类型和规格，其电气特性可以通过实际测试获得。
光纤信号采集单元主要负责将线路光纤传感器采集到的光纤信号转化为电信号，并进行放大和滤波等处理。
信号传输通道采用光纤通信技术，能够实现信号的可靠传输。
差动保护装置则根据差动保护理论和算法进行设计，包括差动定值设定、比较、判据选择和保护动作等功能。
其次，我们可以进行线路光纤差动保护通道的各种仿真试验。
首先是不同工况下的差动定值设定试验。
通过改变系统的负荷、故障类型和故障位置等参数，模拟不同的工况场景，检测差动保护通道的灵敏度和可靠性。
其次是线路光纤差动保护通道的速断试验。
在模型中引入短路故障，通过检测保护动作的时间，验证差动保护通道的速断性能。
接着是线路光纤差动保护通道的抗干扰试验。
通过在模型中引入各种干扰信号，如交流电弧、雷电等，检测差动保护通道对这些干扰信号的抑制能力。
最后是线路光纤差动保护通道的误差试验。
通过对模型中的各种测量设备进行误差分析，并与实际测量值进行比对，评估差动保护通道测量误差的大小和影响。
最后，我们将对线路光纤差动保护通道的仿真试验结果进行分析和总结。
通过比对不同工况下的试验结果，可以评估差动保护通道的性能和稳定性。
同时，从试验结果中也可以分析差动保护通道存在的问题和不足之处，并提出相应的改进方案。
通过持续的仿真试验和改进，可以不断提高线路光纤差动保护通道的性能和可靠性，为电力系统的安全运行提供有效保障。
综上所述，线路光纤差动保护通道的仿真试验对于评估其性能和改进设计具有重要的意义。
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。
光纤差动保护原理分析
光纤差动保护原理分析光纤差动保护（Optical Fiber Differential Protection）是一种应用于电力系统中的差动保护技术，主要用于高压输电线路和变电站的保护，其原理是通过光纤通信技术实现对电力系统中两端差动保护装置之间的电信号传输，以实现设备间的保护、通信和协调。
1.光纤通信原理：光纤作为传输介质，能够将信号通过光的折射和反射实现传输。
光纤具有高带宽，低损耗和抗电磁干扰等特点，能够实现远距离的传输。
2.典型接线方式：光纤差动保护通过将一根光纤分别连接在同一段高压线路或变电站的两个差动保护装置上，形成一条闭环的光纤接线。
3.光纤传感器：在光纤接线路上，布置有一定数量的光纤传感器，用于感测电流和电压信号。
光纤传感器可以通过不同的方式（例如布拉格光纤光栅）实现测量信号的变化。
4.差动保护算法：差动保护算法是光纤差动保护的核心部分，主要用于判断电流或电压的差异，当差异超过设定阈值时，触发保护动作。
差动保护算法可以根据实际需求选择，常见的有电流差动保护和电压差动保护。
5.通信和协调：在光纤差动保护中，各差动保护装置之间通过光纤传输电信号，实现保护装置之间的通信和协调。
一般采用光纤通信协议（如G.652光纤）或使用冗余备份的通信系统，以确保通信的可靠性和稳定性。
1.灵敏性高：光纤差动保护通过传感器对电流和电压进行实时监测，能够检测到小到毫安级别的故障电流，具有很高的灵敏性。
2.速度快：光纤差动保护的通信速度非常快，通常在毫秒级别内即可完成差动保护算法的计算和保护动作的触发，能够迅速切断故障电路，防止故障扩大。
3.抗干扰性好：光纤差动保护采用光纤通信技术，能够有效地抵御电磁干扰和地电流影响，提高保护的可靠性和稳定性。
4.可扩展性强：光纤差动保护支持多通道传输，可以连接多个差动保护装置，实现不同部分的保护和协调，具有较强的工程可扩展性。
总之，光纤差动保护是一种先进的电力系统保护技术，通过光纤通信技术实现差动保护装置之间的通信和协调，具有灵敏性高、速度快、抗干扰性好和可扩展性强等优点，能够提高电力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 －
Ｉ ｂ
．
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。
光纤差动保护原理
光纤差动保护原理光纤差动保护是一种常用的光纤传感器技术，用于检测和保护高电流系统或高压系统中的线圈和电缆。
它基于光纤传感器的原理，利用两个相邻的光纤传感器，在电流或电压发生差异时触发保护装置。
光纤差动保护的应用范围十分广泛，包括发电厂、变电站、电力系统等。
光纤差动保护主要由光纤传感器、信号处理器和保护装置组成。
光纤传感器是核心部件，它由两根光纤组成，分别作为感测和参考。
两根光纤通常由玻璃或塑料制成，具有较高的抗干扰性能和精确度。
感测光纤安装在需要保护的设备附近，用于感测电流或电压变化；参考光纤则固定在一个不受保护的设备上，用于参考基准。
当电流或电压在两根光纤之间发生差异时，光纤差动保护会触发保护装置，以及时断开电流或电压源，避免设备受损。
触发过程主要包括光纤传感器输出信号的检测、信号处理和保护动作的执行。
光纤差动保护的原理是基于光纤的全内反射特性。
在正常工作状态下，感测光纤和参考光纤之间的光信号保持完全相等，光纤传感器的输出为零。
然而，当电流或电压发生变化时，例如线圈内部出现故障或电缆断裂，电流或电压会通过感测光纤和参考光纤之间的磁场或电场产生差异。
这种差异会影响光纤的折射率，导致感测光纤和参考光纤之间的光信号不再相等，进而触发光纤差动保护。
光纤差动保护的核心是信号处理器。
当差动信号被感测到后，传感器会将这一信息传递给信号处理器。
信号处理器会对信号进行滤波、放大和调整，以使信号在满足保护装置需求的同时，尽量减少误报。
经过信号处理后，差动信号会被传送到保护装置，触发相应的保护动作，例如断开故障区域或切断电源。
光纤差动保护具有很多优点。
首先，它具有抗干扰能力强、误报率低的特点。
光纤传感器可以抵抗电磁场干扰和放电现象，可靠性高。
其次，光纤差动保护的安装、调试和维护相对简单，可适应不同系统和设备的需求。
最后，光纤差动保护对环境要求较低，适用于各种恶劣条件下的应用。
总之，光纤差动保护是一种利用光纤传感器技术实现的设备保护装置。
线路光纤差动保护原理
线路光纤差动保护原理线路光纤差动保护是一种应用于电力系统的保护方式，它能够在电力系统出现故障时，快速准确地切除故障部分，保护系统的安全稳定运行。
本文将介绍线路光纤差动保护的原理及其应用。
一、差动保护原理。
1. 差动保护的基本原理。
差动保护是利用电力系统各部分之间的电流差值来判断系统是否发生故障的一种保护方式。
当系统正常运行时，各部分之间的电流差值应该为零；而当系统出现故障时，故障部分的电流与其他部分的电流就会有差异，通过检测这种差异来实现对故障的快速切除。
2. 光纤差动保护原理。
线路光纤差动保护是利用光纤通信技术将保护装置与被保护设备连接起来，通过光纤传输电流信息，实现对电力系统的差动保护。
光纤差动保护具有传输速度快、抗干扰能力强、适应性好等特点，能够有效应对电力系统的各种故障。
二、线路光纤差动保护的应用。
1. 高压输电线路。
在高压输电线路中，线路光纤差动保护能够实现对线路的快速差动保护，当线路出现短路、接地故障时，能够迅速切除故障部分，保护线路的安全运行。
2. 变电站。
在变电站中，线路光纤差动保护可以应用于母线保护、断路器保护等方面，实现对变电站设备的差动保护，提高变电站的安全可靠性。
3. 其他电力系统。
除了高压输电线路和变电站，线路光纤差动保护还可以应用于其他电力系统，如风电场、光伏电站等，为电力系统提供可靠的差动保护。
三、总结。
线路光纤差动保护是一种先进的电力系统保护方式，它利用光纤通信技术实现对电力系统的快速差动保护，能够有效应对各种故障，提高电力系统的安全可靠性。
随着技术的不断发展，线路光纤差动保护将在电力系统中得到更广泛的应用，为电力系统的稳定运行提供有力保障。
以上就是关于线路光纤差动保护原理的介绍，希望能对您有所帮助。
光纤差动保护通道介绍及应用探讨
关键词 ： 专用光纤通道 ； ２ Ｍ 口复 用 通 道 ； 通 信 接 口装 置 ； 通 道 异 常 处 理
中图分类号 ： Ｔ Ｍ７ ７ 文献标志码 ： Ａ
０ 引言
在 目前 经济 快 速 发展 的高 效 时代 ， 电力 供 应
无 电磁 感 应 和 很 可 靠 的通 道 。当 通 信 距 离 不 够
法 进 行 阐述 。
靠 性远 高 于载波 和微 波通道 。这 对 于电力 系统 特
别 重要 ， 也是 光 纤通 道 得 以广 泛应 用 的重 要 原 因
之一 。
１ ． １ 光 纤 通 信 系 统
光 在本 质上 是 一种 电磁 波 ， 光 纤 通 信 实 质上
就 是依 靠激 光在 光纤 当 中不 断全 反射进 行 传播 的
综合 比较 两 端 电气 量 变 化 的信 息 做 出 正 确 的判 断， 这 其 中涉及 到 通 信 的通 道 问题 。 电网 多次 因
普通 电缆遭 外力 破 坏 造成 多 套 保 护 同 时停 运 ， 严 重 的造 成 多条线 路 ２ 套 主保 护通 道 同时 中断导致 线路停 运 。 为提 高继 电保 护设 备 运 行 的 可靠 性 ， 作 为 国 网统一 化 的保护 装 置 采用 了双 通 道差 动 保 护 ， 一 般规定 ２ 个 通道 分别 采 用 “ 专 用 光纤 通 道 ” 和“ 复 用通道 ” 。 目前 ， 上海地 区正 在进 行大 范围双 通道 的完善 ， 而之 前“ 复 用通 道 ” 在上 海 地 区 的应 用 范 围不是 很 大 ， 本文就“ 专用光纤通道” 和“ 复 用 通 道” 问题进行 介绍 ， 并对 常见 的通 道异常 及解 决方
绍 了光 纤 通 信 的原 理 ， 对“ 专用光纤通道” 和“ 复用通道” 进 行 了 比较 和 分 析 ， 同 时 就 光 纤 通 道 在 纵 差 保 护 中 的 应 用从 检修 及运 行 角 度进 行 了讨 论 ， 并 着 重 就 常 见 的 通 道 异 常 结 合 案 例 进 行 了探 讨 ， 有 利 于 提 高 电 力 系 统 的
差动保护的光纤通道构成及其应用共48页
谢谢！
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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
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
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
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。
光纤差动及光纤通道技术1
二、光纤通信基础知识
1、光源与光发射器 、
光源 产生光通信系统所需要的光载波。 具体要求： 合适的发光波长； 足够的输出功率； 可靠性高、寿命长； 输出效率高； 光谱宽度狭窄； 聚光性好； 调制方便；
振荡中故障、高阻故障灵敏反应
一、光纤差动保护原理简介
灵敏度问题解决方案
1、配置增量差动
− ∆I n
- In
ΔIm ΔIn
U
EM
45 - I fh
0
Ir = I m − I n
250
I fh I r = ∆I m − ∆I n EN
∆I m
Im
700
∆I n
In
增量差动不受负荷分量的影响
I d = ∆I m + ∆I n = I m + I n
二、光纤通信基础知识
1、光源与光发射器 、
光源 产生光通信系统所需要的光载波。 光源有三种：半导体激光器（LD)、半导体发光二极管 （LED)、半导体激光器。 半导体激光器（ ）： ）：是利用光的受激辐射原理； 半导体激光器（LD）： 功率大（10mW），光方向性好，传输距离远； 半导体发光二极管（ ）：发出光是荧光，不是激光； 半导体发光二极管（LED）： ）： 功率小（100~150uW），方向性差，传输距离近。
差动保护基本原理
Hale Waihona Puke IɺmIɺnɺ Im
ɺ In
ɺ ɺ 外部故障及运行有： I mφ + I nφ = 0
ɺ ɺ ɺ 在内部故障时有： I mφ + I nφ = I F
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
光纤电流差动保护有关通道若干问题的探讨
（ 嘉兴 电力局 ，浙江 嘉兴 ３ ４ ３ ） １ ０ ３ 摘要 ：光纤 电流差动保护是高压线路 主保 护的发展趋 势。阐述 不同保护通道光纤 电流差动保护的保护配置及应 用原 则、同步
问题 的解决方案，并以在 系统 中经 常使用 的 Ｐ ４、ＲＬ ６、ＲＳ９１ 、ＰＬ６３、ＣＣ １３ ５４ Ｅ５１ Ｃ－ ３Ａ Ｓ一 ０Ｇ Ｓ一 ０Ａ光纤电流差动保护装 置为例 ， 讲述装置 的内部设置 、光功率衰耗允许范 围以及通道告警处理一般方 法等通道 方面相 关问题 ，以供调 试和缺 陷处理参考 。
中 图分 类 号 ： Ｔ ７ Ｍ７
文 献标 识码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： １０ ．８ ７２０ ）８０ ５ ４ ０ ３４ ９ （０ ７ １．０ ７０
０ 引言
随着 数字 技术 的发展 ，光 纤通道 可 以用脉 冲编 码 调制 的方法 传递 电流 的采样 值 ，直接 供微 机保 护 使用 。 由于光 纤通道 频道 宽 ，光 纤保护 都 能实现 分 相 式差动 纵联保 护 。输 电线路采 用 分相 电流 差动保
ｈ ｗ ｏ ｄ ａ ｔ ｅａ ｓ ｔ ｎ ｓ ｈ ｎ ｌ ｌ ｍｉ ｏ ｓ ａ ｄ ｃ ａ ｎ ｌ ｏ ｔ ｅ ｌ ｗｉ ｒ ｌｙ ｅ ｔ ｇ ， ａ ｅ ｕ ｎ ｕ ｈ ｉ ｃｎ ｎ ｈ ｎ ｅ ｗａ ｎ ｎ ａｅ ｇ ｖ ｎ ｏ ｅ ｄ ｂ ｇ ｉ ｇ ａ ｄ ｆ ｗ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｏ ｒ ｉ ｇ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｕ ｇ ｎ ｎ ａ ｐ ｏ ｅ ｓ ｆ ｈ ｌ ｎ
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
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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；
26
报文间超时
报文 dt1
空闲
报文 dt2
空闲
报文 … …
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。
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
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
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
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
～
～
～
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。
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
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。
30
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
MUX -64B
RCS -931
10
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
11
G.703 码型变换
比特序号 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1
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
27
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
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
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
＋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
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
+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
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
～