光纤电流差动保护PPT讲稿.ppt

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1、光纤电流差动保护第1页，共44页，编辑于2022年，星期四输电线路差动保护输电线路差动保护光纤通信基础知识光纤通信基础知识纵联保护光纤通道纵联保护光纤通道 第2页，共44页，编辑于2022年，星期四一、线路纵联差动保护原理一、线路纵联差动保护原理二、纵联电流差动保护元件 1.分相电流差动保护元件一段比率式分相电流差动保护判据：ICD为分相差动电流定值，必须躲过在正常运行时的最大的不平衡电流。K BL为比率制动系数。两式同时满足时跳闸。两段比率式分相电流差动保护判据为：（当）（当）IINT=4IN。K BL.l=0.5、k BL2=0.7。I b=IINT(kBL2-kBLl)(kBLlkBL2

2、)=2.28IN。第3页，共44页，编辑于2022年，星期四2.2.零序电流差动保护元件零序电流差动保护元件 零序电流差动元件动作方程为零序电流差动元件动作方程为:IOCD 应躲过正常运行时的最大不平衡零序电流。3.突变量电流差动保护元件突变量电流动作方程为:第4页，共44页，编辑于2022年，星期四三、弱馈线路的保护三、弱馈线路的保护四、一侧开关断开时的保护四、一侧开关断开时的保护 第5页，共44页，编辑于2022年，星期四五、电流数据同步处理五、电流数据同步处理 1 1、采样数据修正法；、采样数据修正法；2 2、采样时刻调整法；、采样时刻调整法；3 3、时钟校正法；、时钟校正法；4 4、采

3、样序号调整法；、采样序号调整法；5 5、GPSGPS同步法；同步法；6 6、参考相量同步法。、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。常用的的方法有如下几种：第6页，共44页，编辑于2022年，星期四1 1、采样数据修正法、采样数据修正法 采样数据修正法的基本思想是：线路各端的保护装置，采样数据修正法的基本思想是：线路各端的保护装置，在各自的晶体振荡器的时钟控制下，以相同的采样频率，在各自的晶体振荡器的时钟控制下，以相同的采样频率，独立地进行采样，然后在

4、进行差动保护算法之前作同步化独立地进行采样，然后在进行差动保护算法之前作同步化修正。修正。第7页，共44页，编辑于2022年，星期四2 2、采样时刻调整法、采样时刻调整法 对于采样时刻调整法，线路两侧一主一从，主端为参考端，自对于采样时刻调整法，线路两侧一主一从，主端为参考端，自由采样；从端为同步端，通过由采样；从端为同步端，通过“梯形算法梯形算法”可计算出主端的采样可计算出主端的采样时刻，并按主端的采样时刻调整自己的采样时刻，达到两侧时刻，并按主端的采样时刻调整自己的采样时刻，达到两侧数据同步的目的。数据同步的目的。第8页，共44页，编辑于2022年，星期四3 3、时钟校正法、时钟校正法 该

5、方法规定一端为主端（参考端），另一端为从端（同步端），主端自由采用，从该方法规定一端为主端（参考端），另一端为从端（同步端），主端自由采用，从端发信息帧，主端收到后将命令和延时时间返回给从端，从端计算两侧时钟的相对误端发信息帧，主端收到后将命令和延时时间返回给从端，从端计算两侧时钟的相对误差差t t，从端按照一定比率对时钟进行校正直到，从端按照一定比率对时钟进行校正直到t t为零，从端的时钟保持与主端为零，从端的时钟保持与主端的时钟同步，两侧时钟进入同步运行状态。的时钟同步，两侧时钟进入同步运行状态。第9页，共44页，编辑于2022年，星期四4 4、采样序号调整法、采样序号调整法 该方法是线路

6、两侧保护装置以同频率自由采样，并对每一该方法是线路两侧保护装置以同频率自由采样，并对每一次采样标注一个采样序号，两侧装置仍然是一主一从，从侧装次采样标注一个采样序号，两侧装置仍然是一主一从，从侧装置以主侧装置为参考端进行同步，但只调整采样序号，并不调置以主侧装置为参考端进行同步，但只调整采样序号，并不调整采样时刻。整采样时刻。第10页，共44页，编辑于2022年，星期四5 5、GPSGPS同步法同步法 GPSGPS同步法通过同步法通过GPSGPS受时信息，两侧同步采样，可以达到相当高受时信息，两侧同步采样，可以达到相当高的精度。但受到自然环境等因数的制约，并且需要相应的硬的精度。但受到自然环境

7、等因数的制约，并且需要相应的硬件支持。件支持。优点：采样同步与通信路由无关，可以适应各种形式的通信系统，精优点：采样同步与通信路由无关，可以适应各种形式的通信系统，精度很高，不受电网频率的影响，其计算量也较少，从原理上基本上克度很高，不受电网频率的影响，其计算量也较少，从原理上基本上克服了以上各种方法的缺点。服了以上各种方法的缺点。6、参考相量同步法 利用线路模型计算出代表同一量的两个相量，然后利用这两个相量的相位差实现同步采样。第11页，共44页，编辑于2022年，星期四 对采用专用光纤通道的保护而言，参考端装置采样间隔固定，并对采用专用光纤通道的保护而言，参考端装置采样间隔固定，并对采用专

8、用光纤通道的保护而言，参考端装置采样间隔固定，并对采用专用光纤通道的保护而言，参考端装置采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息，因选用专用光纤时，两在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息，因选用专用光纤时，两在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息，因选用专用光纤时，两在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息，因选用专用光纤时，两侧收发直接相连，信号在光纤中的传输速率以光速传输，传输延时可侧收发直接相连，信号在光纤中的传输速率以光速传输，传输延时可侧收发直接相连，信号在光纤中的传输速率以光速传输，传输延时可侧收发直接相连，信号在光纤中的传输速率以光速传输，传输延时可以忽略不计，几乎

9、是在发侧发送的同时，收侧就收到了发侧的信号，以忽略不计，几乎是在发侧发送的同时，收侧就收到了发侧的信号，以忽略不计，几乎是在发侧发送的同时，收侧就收到了发侧的信号，以忽略不计，几乎是在发侧发送的同时，收侧就收到了发侧的信号，同步端在接收到对侧采样值时测量该点与自已的采样点之时差同步端在接收到对侧采样值时测量该点与自已的采样点之时差同步端在接收到对侧采样值时测量该点与自已的采样点之时差同步端在接收到对侧采样值时测量该点与自已的采样点之时差TTTT，并随时调整同步端的采样时钟，使并随时调整同步端的采样时钟，使并随时调整同步端的采样时钟，使并随时调整同步端的采样时钟，使T0T0T0T0，即同时完成了

10、采样同，即同时完成了采样同，即同时完成了采样同，即同时完成了采样同步和时钟同步问题。步和时钟同步问题。步和时钟同步问题。步和时钟同步问题。第12页，共44页，编辑于2022年，星期四光纤通信系统的基本组成光纤通信系统的基本组成信信息息源源电电发发射射机机光光发发射射机机光光接接收收机机电电接接收收机机信信息息宿宿光纤线路光纤线路电发射机的主要任务是电发射机的主要任务是PCM编码和信号的多路复用。编码和信号的多路复用。第13页，共44页，编辑于2022年，星期四光发射器的组成光发射器的组成电接口电接口数据数据线路线路编码编码温度温度控制控制驱动驱动电路电路功率功率控制控制光源光源调制器调制器光隔

11、离光隔离第14页，共44页，编辑于2022年，星期四光纤通信有的主要优点：（1）抗电磁干扰能力强；（2）传输容量大；（3）频带宽；（4）传输衰耗小；（5）线直径细，重量轻；（6）抗化学腐蚀能力强；（7）制造资源丰富。第15页，共44页，编辑于2022年，星期四光纤通信缺点：（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。第16页，共44页，编辑于2022年，星期四光纤的外形光纤的外形包层n2纤芯n1n1 n2，光能量主要纤芯中传输。，光能量主要纤芯中传输。涂覆层涂覆层纤芯纤芯包层包层第17页，共44页，编辑于2022年，星期四光纤的分类光

12、纤的分类根据光纤中的传输模式数量分为：根据光纤中的传输模式数量分为：单模光纤（单模光纤（single-Mode Fiber,SM)single-Mode Fiber,SM)折射率分布与突变型光纤类似，纤芯直折射率分布与突变型光纤类似，纤芯直径只有径只有8-10m8-10m，光线以直线沿纤芯中心轴，光线以直线沿纤芯中心轴线方向传播。只能传输一个模式。信号畸变线方向传播。只能传输一个模式。信号畸变小。小。多模光纤（多模光纤（Multi-Mode Fiber,MM)Multi-Mode Fiber,MM)多模光纤又分为：突变型和渐变型光纤多模光纤又分为：突变型和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数

13、百个模式。的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式。第18页，共44页，编辑于2022年，星期四根据光纤横截面的折射率分布分为：根据光纤横截面的折射率分布分为：阶跃折射率光纤阶跃折射率光纤(step-Index Fiber,SIF)(step-Index Fiber,SIF)纤芯折射率为纤芯折射率为n1n1保持不变保持不变,到包层突变为到包层突变为n2n2。光以折线传播。光以折线传播。渐变折射率光纤渐变折射率光纤(Graded-Index Fiber,GIF)(Graded-Index Fiber,GIF)纤芯中心的折射率为最大纤芯中心的折射率为最大n1n1，沿径向，沿径向r r向外向外围逐渐变小

14、，直到包层变为围逐渐变小，直到包层变为n2n2。光线以正弦。光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传输。形状沿纤芯中心轴线方向传输。光纤的分类光纤的分类第19页，共44页，编辑于2022年，星期四根据光纤构成材料分为：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以二氧化硅为主要成分的石英光纤多种成分玻璃光纤多种成分玻璃光纤液体纤芯光纤液体纤芯光纤朔料包层石英光纤朔料包层石英光纤全朔料光纤全朔料光纤氟化物光纤等氟化物光纤等光纤的分类光纤的分类第20页，共44页，编辑于2022年，星期四按工作波长分类：按工作波长分类：短波长光纤短波长光纤光波波长光波波长0.85m0.85m长波长光纤长波长光纤光

15、波波长光波波长1.31m1.31m和和1.55m1.55m超长波长光纤超长波长光纤光纤的分类光纤的分类第21页，共44页，编辑于2022年，星期四光缆类型混合地线光缆(OPGW)支承式光缆(ADSS)普通光缆OPGWADSS第22页，共44页，编辑于2022年，星期四光纤通信中的信道复用光纤通信中的信道复用波分复用波分复用波分复用波分复用WDMWDMWDMWDM：是将信道分割成若干个子信道，每个信道用来传送一路：是将信道分割成若干个子信道，每个信道用来传送一路：是将信道分割成若干个子信道，每个信道用来传送一路：是将信道分割成若干个子信道，每个信道用来传送一路信号，或则说是将波长划分成不同的波长

16、段，不同路的信号在不同波长信号，或则说是将波长划分成不同的波长段，不同路的信号在不同波长信号，或则说是将波长划分成不同的波长段，不同路的信号在不同波长信号，或则说是将波长划分成不同的波长段，不同路的信号在不同波长段里传送，各个波段之间不会相互影响。段里传送，各个波段之间不会相互影响。段里传送，各个波段之间不会相互影响。段里传送，各个波段之间不会相互影响。时分复用时分复用时分复用时分复用OTDMOTDMOTDMOTDM：是将使用的信道的时间分成一个个的时间片（时隙），：是将使用的信道的时间分成一个个的时间片（时隙），：是将使用的信道的时间分成一个个的时间片（时隙），：是将使用的信道的时间分成一个

17、个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。码分复用码分复用码分复用码分复用OCDMAOCDMAOCDMAOCDMA：采用暂时的波形（称作光特征码）来编码和解码，：采用暂时的波

18、形（称作光特征码）来编码和解码，：采用暂时的波形（称作光特征码）来编码和解码，：采用暂时的波形（称作光特征码）来编码和解码，不同的信息可共享一个时域、频域、空间域，它根据域值从通道的不同的信息可共享一个时域、频域、空间域，它根据域值从通道的不同的信息可共享一个时域、频域、空间域，它根据域值从通道的不同的信息可共享一个时域、频域、空间域，它根据域值从通道的所有信号中选取所需的信号，光解码器的输出是与输入信号和匹配所有信号中选取所需的信号，光解码器的输出是与输入信号和匹配所有信号中选取所需的信号，光解码器的输出是与输入信号和匹配所有信号中选取所需的信号，光解码器的输出是与输入信号和匹配的滤波器相关

19、的。的滤波器相关的。的滤波器相关的。的滤波器相关的。第23页，共44页，编辑于2022年，星期四电端机电端机模数转换。模数转换。多路信号复用。多路信号复用。将一定码型和帧格式的电信号送入光端机。将一定码型和帧格式的电信号送入光端机。典型的电端机为典型的电端机为PCMPCM设备。设备。第24页，共44页，编辑于2022年，星期四 PCMPCM设备是数字微波、光纤等数字通信的设备是数字微波、光纤等数字通信的基群设备，也作为网络通信的终接设备。基群设备，也作为网络通信的终接设备。PCMPCM的含义为脉冲编码调制，即对模拟的含义为脉冲编码调制，即对模拟信号进行采样、保持、量化、编码，把模信号进行采样、

20、保持、量化、编码，把模拟信号转换成数字信号传输。拟信号转换成数字信号传输。电端机电端机/PCM/PCM设备介绍设备介绍第25页，共44页，编辑于2022年，星期四PCM32/30PCM32/30为基群设备，可以传送为基群设备，可以传送3030路话音，路话音，也可以通过同向数据接口，直接传送每时也可以通过同向数据接口，直接传送每时隙为隙为 64kbit/s64kbit/s的数据（的数据（G.703)G.703)，在数字微，在数字微波通信中，波通信中，PCMPCM设备的信号接入微波信道机设备的信号接入微波信道机信进行中频和高频调制后，射频经馈线、信进行中频和高频调制后，射频经馈线、天线送出。在光纤

21、通信系统中，天线送出。在光纤通信系统中，PCMPCM设备作设备作为电端机进入光端机经光纤传输。为电端机进入光端机经光纤传输。PCMPCM的高次群设备的高次群设备第26页，共44页，编辑于2022年，星期四保护保护通通 信信终终 端端远远 动动同同 向向数数 据据接接 口口PCM微波或微波或光纤通道光纤通道接接 口口同同 向向数数 据据接接 口口第27页，共44页，编辑于2022年，星期四当通信容量不够时，可使用当通信容量不够时，可使用PCMPCM的高次群的高次群设备。多个设备。多个PCMPCM信号合成一路信号的过程为信号合成一路信号的过程为复接。与复接相反的过程为分接。复接。与复接相反的过程为

22、分接。复接根据时钟源是否同一分为同源复接复接根据时钟源是否同一分为同源复接和异源复接。和异源复接。SDHSDH采用同源复接，即采用同源复接，即同步同步数字系统数字系统，PDHPDH为异源复接，即为异源复接，即准同步数字准同步数字系统系统。第28页，共44页，编辑于2022年，星期四SDHSDH网络网络SDHSDH在电力系统中依靠在电力系统中依靠OPGWOPGW构成自愈环网。构成自愈环网。自愈网（自愈网（self-healing Network)self-healing Network)：无需：无需认为干预，网络就能在极短的时间内从认为干预，网络就能在极短的时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉

23、不到失效故障中自动恢复，使用户感觉不到网络已出故障。其基本原理就是使网络网络已出故障。其基本原理就是使网络具备代替传输路由并重新确立通信的能具备代替传输路由并重新确立通信的能力。力。第29页，共44页，编辑于2022年，星期四SDHSDH自愈环网示意图自愈环网示意图ABCD第30页，共44页，编辑于2022年，星期四光纤差动保护数据传输采用的传输通道有两种：采用的传输通道有两种：1、专用光纤通道2、复用光纤通道1）64kbit/s通过PCM设备复接SDH或PDH的2Mbit/s基群口；2）SDH或PDH的2Mbit/s基群口。第31页，共44页，编辑于2022年，星期四专用光纤通道方式差动保护

24、装置通道1通道2差动保护装置通道1通道2光纤光纤光纤光纤第32页，共44页，编辑于2022年，星期四点对点通道点对点通道保护屏保护屏保护屏保护屏1 1个光缆端子盒个光缆端子盒装于屏上装于屏上3 3根尾纤根尾纤1 1根（每根（每根根4 4芯）芯）250250米长米长金属铠装金属铠装光缆光缆经过避雷经过避雷线上线上OPGWOPGW第33页，共44页，编辑于2022年，星期四复用光纤通道PCMPDH/SDHPCMPDH/SDHPDH/SDH光纤光纤光纤光纤64K2M64K2M通道通道PDH/SDPDH/SDHPDH/SDHPDH/SDHPCM保保护护装装置置接接口口转转换换通道光纤光纤G703保护室

25、通信室保护室通道PDH/SDH保保护护装装置置接接口口转转换换光纤光纤G703通信室保护装置与64K复接设备连路图保护装置与2M复接设备连路图第34页，共44页，编辑于2022年，星期四第35页，共44页，编辑于2022年，星期四复用复用PCM通道通道保护屏保护屏通信机房通信机房P591/2/3接接口口装装置置PCMSDH光缆光缆端子端子盒盒数字信数字信号接口号接口装置装置64kbit/s64kbit/s电信号电信号64kbit/s64kbit/s光信号光信号2Mbit/s2Mbit/s电信号电信号155Mbit/s155Mbit/s光信号光信号第36页，共44页，编辑于2022年，星期四复用

26、复用PCM通道通道保护屏保护屏通信机房通信机房P591/2/3接接口口装装置置PCMSDH500500米长金米长金属铠装光属铠装光缆缆850nm 多模光纤多模光纤OPGWOPGW第37页，共44页，编辑于2022年，星期四光纤电流差动保护时钟设置两侧差动保护装置时钟设置有三种方式。（1 1）两侧装置发送时钟均采用内时钟方式称为）两侧装置发送时钟均采用内时钟方式称为“主主-主主”时钟方式；时钟方式；（2 2）两侧装置均采用外时钟方式称为）两侧装置均采用外时钟方式称为“从从-从从”时钟方式；时钟方式；（3 3）一侧装置采用内时钟方式，一侧装置采用外时钟方式称为）一侧装置采用内时钟方式，一侧装置采用

27、外时钟方式称为“主主-从从”时钟方式。时钟方式。第38页，共44页，编辑于2022年，星期四 专用光纤通道方式下，通道为保护专设，通道中没有任何节点，没有其他时专用光纤通道方式下，通道为保护专设，通道中没有任何节点，没有其他时钟源，通道专一、简单。钟源，通道专一、简单。“从从-从从”时钟方式时装置没法运行，只能设置为时钟方式时装置没法运行，只能设置为“主主-主主”时钟方式或时钟方式或“主主-从从”时钟方式。时钟方式。设置为设置为“主主-主主”时钟方式，两侧装置均采用内时钟，写入时钟为装置时时钟方式，两侧装置均采用内时钟，写入时钟为装置时钟，读出时钟为提取时钟，写入时钟与读出时钟频率偏差仅与锁相

28、环有关，钟，读出时钟为提取时钟，写入时钟与读出时钟频率偏差仅与锁相环有关，产生滑码最少。产生滑码最少。设置为设置为“主主-从从”时钟方式，主侧装置采用内时钟方式，从侧装置采用外时钟，主时钟方式，主侧装置采用内时钟方式，从侧装置采用外时钟，主侧写入时钟为装置时钟，从侧写入时钟为提取时钟，读出时钟均为提取时钟。从侧提取时侧写入时钟为装置时钟，从侧写入时钟为提取时钟，读出时钟均为提取时钟。从侧提取时钟的好坏影响本侧时钟，不如采用钟的好坏影响本侧时钟，不如采用“主主-主主”时钟方式。时钟方式。专用通道方式时钟设置专用通道方式时钟设置第39页，共44页，编辑于2022年，星期四复用通道方式时钟设置（1）

29、64Kbits复用PCM复用 采用内时钟方式，装置时钟PCM设备时钟有偏差，8kHz的定时信号和64Kbits的信息信号不是同一时钟，写入时钟不是PCM时钟，造成读出时钟与写入时钟偏差，产生滑码。所以64Kbits复用PCM设备要采用外时钟模式，采用提取的时钟（PCM时钟）作为写入时钟，既装置两侧设置为“从-从”时钟方式。第40页，共44页，编辑于2022年，星期四（2）2Mbits复用PDH/SDH设备 在2Mbits复用方式下，由于不经过PCM设备而直接连接PDH/SDH设备，而PDH/SDH网络根据各个节点的精确时钟确定工作速率。作为其中的一个节点，2Mbits复用时，同专用方式设置相同

30、。采用2Mbits复用PDH时还要对两侧的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的时钟设置不当产生周期性的滑码。采用2Mbits复用PDH时，每个节点上的时钟相同，两侧的通信设备不必进行通信时钟设定。第41页，共44页，编辑于2022年，星期四通道延时专用通道保护保护N节点节点A 节点节点B保护保护M备用通道备用通道主通道主通道备用通道保护保护N节点节点A 节点节点B保护保护M备用通道备用通道主通道主通道节点节点C 节点节点D 节点节点E 节点节点F 第42页，共44页，编辑于2022年，星期四装置自环光光端端机机TXTXRXRX接接口口装装置置电自环电自环光光端端机机TXRX光自环光自环第43页，共44页，编辑于2022年，星期四装置交叉接线TXTXRXRX线线路路保保护护线线路路保保护护TXTXRXRX线线路路保保护护线线路路保保护护双回线交叉接线双回线交叉接线保护保护1保护保护2 保护保护3保护保护4TXRXTXRX保保护护1保保护护3保保护护2保保护护4RXRXTXTX相邻线路叉接线相邻线路叉接线第44页，共44页，编辑于2022年，星期四