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光纤纵联差动保护通道测试的基本方法
作者:刘朝东 李雪梅 袁…    文章来源:本站原创    点击数:12593    更新时间:2006-8-17

 

刘朝东 李雪梅 袁林

 

0  概述

 

光纤差动保护已应用在丹江电厂110kV系统丹20,丹29线路;220kV系统丹55线路保护上,

随着电力系统站网改造的发展,线路保护距离有日愈缩短的趋势,光纤差动短距离保护的优势被体现出来,必将更多应用在我厂。

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克希霍夫基本电流定律,它能够理想地使保护实现单元化,原理简单,不受运行方式变化的影响,而且由于两侧的保护装置没有电联系,其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。光纤差动保护在继电保护中的地位越来越高,然因光纤成本,光纤保护大面积推广较晚。各方面对光纤保护定值等传统校验项目比较重视,对通道检测认识不足,甚至认为通道不用检测校验,其实光纤通道在光纤电流差动保护中起着极其重要作用,在出厂、投运以及定检时,都应该对通信通道中的各个环节包括光端机、通道衰耗、复用接口盒、时钟设置以及现场的复用设备等等进行检查,防止由于通信通道导致保护不能正常工作的产生。

常见问题包括:

1)保护装置提供的技术指标,如光收发功率、接收灵敏度、光收发模块的稳定性,由于接触不良、老化等原因,不能满足技术指标。装置若不检查这些指标,在运行过程中,由于接触不良、接头有灰尘、温度老化更降低通道指标,会造成误码率增大,影响保护动作行为。

2)目前光纤电流差动保护定检都是基于通道完好情况下,如采用尾纤连接定检试验,误码率很低。实际随着装置的运行,光器件老化、通道接触原因、光纤老化,通道衰减增大,误码率增大。应考虑在正常误码及许可误码的情况下保护装置的动作行为,确保装置在许可误码下装置正确动作。

3)光纤电流差动保护由于是基于通道的纵联保护,通道的时延,间断对保护性能有影响。采用双通道的光纤电流差动保护,应检查双通道保护动作情况及单通道的动作情况。采用复接PCM 设备时,还应检查PCM 其他业务对光纤电流差动保护的影响。

光纤通道需要检测的项目一般包括:光发射器功率测试、光接受灵敏度测试、光收发模块稳定度测试、光接收功率测试、光通道自环测试。

 

1  光发射器功率测试

 

目的:测试发射器功率是否满足要求。

发射器功率测试接线如下图1所示。

 

1 光发送功率测试

 

发射器功率=测量值 + 接头衰耗(2×1db

用跳线光纤一端接光端机发射口,一端接光功率计测试端,读出表上显示稳定值

dBm)。发射功率为该值加上2dB(光纤接头衰耗1dB×2 个),要求其光发射功率不小于-14dBm30km 以内专用,波长1310nm),-5dBm60km 以内专用,波长1310nm),-11dBm60km 80km 专用,波长1550nm)。

 

2  光接收灵敏度测试

 

目的:测试接收器灵敏度是否满足要求。

测出发射功率后,测量接收灵敏度时,图2所示。光端机用光纤自环,串接光衰耗仪,调节光衰耗仪的衰耗值,直至出现标准的1E-10 的误码率(30 分钟,最好24 小时无误码)。接收灵敏度 = 发射功率 - 光衰耗仪值 - 4dB(两根跳线光纤接头衰耗1dB×4 个)。要求接收灵敏度优于-32dBm30km 以内)、-34dBm30km 以上)。该项测试时间越长结果越准确。

 

2 光接收灵敏度测试

 

3  光收发模块稳定性测试

 

目的:光收发模块的稳定性

在单端自环试验时候,没有其它干扰的情况下,要求收发模块的误码应该优于某定值,暂定为1E-9,即平均4.38 小时产生一帧误码。在双端试验时候,没有其它干扰的情况下,要求收发模块的误码应该优于某定值,暂定为1E-9,即平均4.38 小时产生一帧误码。在通过复接PCM 设备连接,没有其它干扰的情况下,要求收发模块的误码应该优于某定值,暂定为1E-9,即平均4.38 小时产生一帧误码。另外,在单端自环、双端试验和复接PCM 设备试验时候,在无干扰情况下,同时监视光收发模块是否出现连续误码(连续帧数暂定为2)。

 

4  光接收功率测定

 

目的:测试光接收端接收功率及裕度是否满足要求。

如图3所示,在接收端,调整功率计对应的波长,并把对端光发送过来的光信号接入光功率计,在发送端的光发送器工作的情况下,即可测得接收端的光功率值。接收端光功率值应大于接收灵敏度值,要求裕度>6dBm( 裕度=接收光功率值-接收灵敏度值)。接收光功率=光功率计测量值。

 

3 光接收功率测试

 

5  光纤通道自环检测

 

目的:检查光纤通道系统的各个环节,包括光端机、复用接口盒、PCM PDH/SDH设备等。根据不同的通道方式,对光纤通道的检测也有所不同,而且检测的侧重点也有所不同。

5.1 通信告警信息及意义

通道自环检测时应注意自环环节中不同设备的告警信息提示及所代表的含义,才有可能迅速确定故障位置、查出故障原因从而解决故障恢复光纤通信。

1)告警信息:

保护装置:通道告警。

光端机:告警

复用接口盒告警Ⅰ、告警Ⅱ

2)保护装置告警原因:

 通道Ⅰ、通道Ⅱ告警:两端保护装置通过两个光纤通道传送的数据达到一定的误码率标准,闭锁差动保护,并发送信号。此时应检测通信通道中的各个环节,包括光端机、通道衰耗、接收发送光功率、复用接口盒和复用设备是否运行正常以及时钟方式设置是否正确等。

3)光端机告警原因:

光端机:告警灯亮,表示光接收不正常,应检查光接收通信链路。

4)复用接口盒告警原因

复用接口盒:告警Ⅰ保护链路(与保护连接的光纤通道),告警Ⅱ复接链路(与PCM PDH/SDH 设备连接的复用通道)。

告警Ⅰ灯亮表示从与保护连接的光纤通道信号异常;应检查保护装置到复用接口盒之间的光纤通道中各个环节,比如光端机发送功率、复用接口盒接收功率等。

告警Ⅱ灯亮,表示从PCM PDH/SDH 设备到复用接口盒的电信号异常;应检查复用设备到复用接口盒之间的各个环节。

告警Ⅰ和告警Ⅱ同时灯亮或闪,说明光信号输入异常。应检查光发送环节。

5)复用设备告警:

当复用设备有告警信息,比如红灯、黄灯、错误指示灯等信息,应和通信人员沟通,提出疑问,并对保护装置进行自环试验,确保保护装置中各个环节没有问题。

5.2 专用方式自环试验

专用方式连接时仅仅需光端机用在保护室的保护装置后发送光信号。在对光发射器和光接收器进行功率测试以后,计算通道裕度满足要求,然后可以进行通道自环试验 。注:在自环时要做试验,需要投入“检修压板”开入。

1)时钟选择

两侧装置发送时钟工作在“主-主”方式下,此方式下发送数据采用内部时钟,接收时钟采用从接收数据流提取的时钟。

2)本端光自环

即本端光端机自环测试,如图3 所示,用光纤跳线将本端保护装置后背的光端机TX RX 连接起来称为光端机自环测试。光端机自环测试用于验证保护至光端机的通道正确性。

3)远端光自环

如有条件(现场有光纤适配器,也叫光纤法兰盘),进行远端光自环。本端保护装置接至光纤通道,远端光缆出线经光纤适配器自环,光端机远端自环测试用于验证光纤通道正确性。经过远端光自环,试验的光通道具有两倍的正常通道距离。

4)常见问题

通道不通或误码高时请检查以下项目:

检查光端机的联接是交叉联接还是平行联接;

光发送功率和接收灵敏度是否满足要求;

通道裕度是否满足要求;

检查在专用通道方式下光端机数据时钟设置是否正确;

通过自环检查来确定光端机问题还是通道问题;

检查光纤接头部分是否松动或接触部分有灰尘;

检查光纤头是否受潮或熔纤应力变化;

用纯酒精擦拭接头部分。

5.3 复用方式自环试验

复用接口盒与PCM 设备之间的屏蔽要求建议复用接口盒与PCM 设备之间的连接的屏蔽双绞线采用六类双屏蔽电缆(HFP31/AA),同时采取外屏蔽层两端接地,内屏蔽层一端接地的措施。外屏蔽层两端接地可有效降低高频段共模干扰的影响,内屏蔽层一端接地可降低低频段(50/60Hz)的容性耦合,如图4 所示。按《规程》传送高频信号应采用屏蔽线或光缆,屏蔽线的屏蔽层应应在两端接地;对双层屏蔽电缆,内屏蔽层应一端接地,外屏蔽曾应两端接地。

 

4 电缆屏蔽接地示意图

 

在检测复用通道的电磁屏蔽满足要求后,就可以进行复用通道自环试验了。64K复用方式经过PCM 连接上PDH/SDH 网络,2M 复用不经过PCM 直接联上PDH/SDH网络,检测过程及方法基本一致。复用方式连接时需要光端机用在保护室的保护装置后发送光信号,而且需要复用接口盒用在通信室与PCM SDH 连接。

1) 时钟方式

根据复用的速率不同进行相应的时钟设置,64K 复用时钟方式一般为从-从方式,而2M 复用上SDH 时时钟方式一般为主-主方式。注意在自环试验中时钟方式的改变要在试验完毕后恢复。

2)本端光自环

即光端机自环测试,用光纤跳线将保护装置后背的光端机TX RX 连接起来称为光端机自环测试,光端机自环测试时需将时钟设为主时钟。光端机自环测试用于验证保护至光端机部分的通道正确性。如果此项自环测试误码为0,可认为保护至光端机部分正常。

3)近端电自环

64KB 同向接口电环回测试,将64KB 同向接口的TX+RX+用线短接,TX’-RX’-用线短接即可。64KB 同向接口环回测试在复用通道中用于验证保护至PCM 终端的通道正确性。注意测试时断开接口盒至PCM 设备的连线,保证阻抗匹配120 欧姆。如果此项自环测试误码为0,可认为保护至复用接口部分设备正常。

自环后注意恢复64KB 同向接口的接线,且设置时钟工作方式为从时钟方式。

4)远端电自环

即远端64KB 同向接口电环回测试,将对端接口柜(安装64KB 同向接口盒)上的端子TX+RX+用线短接,TX’-RX’-用线短接即可。注意测试时断开接口盒到接口柜屏端子的连线,保证阻抗匹配120 欧姆。如此项自环测试不正常,可认为PCM 设备问题,可要求用户检查PCM 设备误码。

5)远端光自环

即远端64KB 同向接口光环回测试,将对端64KB 同向接口盒的TX+RX+光口用光纤跳线短接。如此项自环测试不正常,可认为复用接口盒或复用接口盒与PCM 设备匹配有问题。

6)常见故障分析

通道不通或误码高时请检查以下项目:

检查光端机的联接是交叉联接还是平行联接;

检查在复用通道方式下,光端机时钟工作方式设置是否正确;

检查复用接口装置跳线是否恢复;

通过自环检查来确定光端机问题、通道问题还是PCM 设备问题;

光发送功率和接收灵敏度是否满足要求;

检查光纤接头部分是否松动或接触不良;

检查光纤头是否受潮或熔纤应力变化;

要求检查PCM 设备或更换PCM 接口卡;

用纯酒精擦拭接头部分。

要点:通道的检测,根据不同的通道方式有所不同,其中光器件功率、时钟方式设置、电磁屏蔽是关键部分,对通道不同部分进行自环测试从而确定故障的位置,并给出一些常见问题的处理措施。

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