光纤纵联电流差动保护通道异常处理

光纤纵联电流差动保护通道异常处理

李宏

国网新疆电力公司检修公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：光纤纵联电流差动保护既利用了分相电流差动的良好判据，又克服了传统导引线方式的种种缺陷，具有其他保护无以比拟的优势，因此，近年来国内外各大公司均加强在该领域的研究开发，各自相继推出了此类保护产品。

关键词：光纤纵联；通道；异常

1光纤备用的几种方式

由于光纤差动保护的动作行为完全依赖于光纤通道，通道的安全性十分重要，应考虑通道的双重化，对于普通光缆，一般要求敷设两根光缆，且两根光缆最好不要置于一根管道中。对于OPWG光缆，安全性较高，可只配备一根光缆。考虑到经济性，在敷设的光缆中增加备用纤芯是通道冗余的一种常用方法，为线路保护敷设专用光纤通道时，选择光缆时除保证主用通道所需的纤芯外，还应考虑备用通道的纤芯数。

当纵联电流差动保护装置采用复用光纤通道方式进行通信时，也应考虑备用通道的问题。当复用通道为光纤通道时，可利用光缆中预留给继电保护的芯线或备用芯线，构建专用光纤通道作为复用通道方式的备用。当复用通道或复用设备故障时，可切换至专用光纤通道方式工作。实际上，当光纤专用通道和复用通道同时具备时，由于复用通道要求设备多，故障几率大，而专用通道简单、中间环节少、可靠性较高，可作为主用通道，当专用通道故障时，自动切换到复用通道。这样，既保持了专用通道的可靠性，又利用了复用通道SDH自愈环的优越性。

2备用光纤通道的切换方法

2.1手动切换方案

在工程实际中，现场敷设的光缆需经光缆终端箱，通过溶纤工序和尾纤熔接在一起，然后由尾纤直接或经光缆终端箱上的法兰盘和光纤跳线接至保护装置的光纤接口。施工时，往往是熔纤后主用通道的尾纤和备用通道的尾纤捆放在一起，需用哪个通道则将哪个通道的尾纤接至保护装置。这样做，不但尾纤容易折断，通道易混淆，而且操作也十分不便。针对此种情况，我们对光缆终端箱进行了设计改进，不但考虑了备用通道的切换，还考虑了开关旁代时通道切换的需要。下面给出一种改进的光缆终端箱的方案，这些方案可满足开关旁代切换的要求。

目前，光纤电流纵联差动保护装置实时显示数据传送的错帧数或误码率，一旦错误的数据帧或误码率大于某一限定值，装置会自动告警，提示相关人员进行处理，检查光纤传输通道，如确认工作光纤通道故障，则切换至备用通道。

所提出的通道切换方式的工作原理如下，在工作开关投入运行的情况下，A经光纤跳线接至C，A′经光纤跳线接至C′（参见图1），此时工作开关利用光缆主用通道纤芯传送数据；光纤电流差动保护装置运行时若主用通道纤芯故障，保护装置发通道告警信号，通知相关人员进行处理，断开A—C，A′—C′连接，将A—D，A′—D′用光纤跳线接通（见图2），此时工作开关利用光缆备用通道纤芯继续传送数据；在旁代开关投入运行，工作开关退出时，A经光纤跳线接至C，A′经光纤跳线接至C′（图3），此时旁代开关利用光缆主用通道纤芯进行数据通信；当光缆主用通道纤芯故障，同样保护装置发通道告警信号，通知相关人员进行处理，断开B—C，B′—C′连接，将B—D，B′—D′用光纤跳线连接（图4），此时旁代开关则利用光缆备用通道纤芯继续进行数据通信。以上工作开关和旁代开关的切换实际上是保护装置光端机的切换。

2.2自动切换方案

2.2.1电路切换

主用通道正常时，保护装置通过工作光纤通道传送数据信息，当通信模块（通信CPU或保护CPU中通信子程序）检测到数据通信异常（收不到信号或通信误码率高）时，发出切换信号，控制切换电路将通信通道切换到备用光纤通道上，同时，发送远方命令，通知对侧的切换电路也切换到备用光纤通道上，从而实现了主用通道、备用通道的互为热备用。

2.2.2软件切换

软件切换则不在通信接口中增加切换电路，而是在通信模块原有的硬件资源上编制切换软件程序来进行通道切换。采用该方法进行通道切换时，同一套保护装置要求两个相同的通信接口，即两个光端机和两套码型变换等电路。两套通信接口电路同时工作，传送同样的数据信号给通信模块。通信模块同时收到两路数据信号，利用其中一路数据信号作为主用数据信号。当通信模块检测到该路通道数据消失或误码率高（CRC校验）时，自动取用另一路数据信号。

2.2.3光路切换

光路切换是利用光路切换开关在工作通道的纤芯和备用通道纤芯之间进行切换的方法。常用的光路切换器件是光开关（OPTICALSWITCH）。光开关是一种具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的器件。光开关在通信领域中常作光路切换用。光开关能直接通断、切换和转换光信号通路，它为主、备用光通道系统之间进行通道自动切换提供了简单、经济的手段。

光开关分为机械式光开关和电子式光开关。机械式光开关以机械方式驱动光纤和棱镜等光学器件进行光路转换；电子式光开关利用电光和声光效应来切换光路。

光开关的最大优点是信号可在光上直接转化应用，用它实现光纤电流差动保护通信通道的自动切换，不但简单可靠，而且大大简化了系统的结构。现有的光纤电流差动保护装置可以不做任何改动，外加一个光开关模块即可实现主备用通道的自动切换。

在该系统中，保护装置和光缆终端箱之间装有光开关模块，利用光纤电流差动保护装置的通道告警触点作为光开关模块的切换控制信号。一旦主通道的光缆纤芯故障，保护装置发出通道告警信号（TDGJ），该告警信号转换成高电平控制光开关模块动作，将光路自动切换到备用纤芯上。一侧光路进行切换时，无须保护装置向对侧传送同时告警信号，因为一旦光纤通道故障，对侧保护装置也同样发出通道告警信号，同时控制对侧光开关模块对光路进行切换。为方便通道的校对调整，该电路中增加了手动调整按钮。

3结语

针对输电线光纤纵联电流差动保护主通道和备用通道的切换问题，提出了光纤通道备用的几种方式，给出了通道的手动切换和自动切换的几种方案。本文给出的几种不同的切换方案，通道的硬件冗余程度各不相同，软件自动切换硬件冗余最多，实际上是两个光纤数据通道同时工作，相对于其他方法，可靠性最高，但花费代价也最高；光路自动切换采用光开关在电讯领域里已有产品，因其简单、有效、成本低，具有应用和推广价值。

参考文献：

[1]纵联保护方式比较分析[J].张林涛，张慧琳.黑龙江科技信息.2008（15）

[2]方向纵联保护在包钢电网中的应用[J].霍凤桃，朱宏智.包钢科技.2012（01）