通信設(shè)備與繼電保護裝置2M光接口調(diào)試常見問題排障

楊志敏

【摘要】 分析了光通信設(shè)備與繼電保護裝置2Mbits/s光接口施工調(diào)試過程常見問題的原因，結(jié)合工程調(diào)試經(jīng)驗給出了排障方法和流程步驟，為縮短2M光接口技術(shù)應(yīng)用工程調(diào)試周期、加快調(diào)試進度提供了參考實踐。

【關(guān)鍵詞】 2Mbits/s光接口 電力通信 繼電保護

光纖通信是電力線路繼電保護裝置間通信首選的方式[1]，其在500kV、220kV線路上已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，具體包括專用纖芯通信方式和復(fù)用2M通道方式[2]。

專用纖芯通信方式，因占用纖芯資源多、傳輸距離受限、無法遠程監(jiān)視、無法網(wǎng)管調(diào)整等不便，其應(yīng)用逐步減少。而復(fù)用2M通信方式，占用資源少、傳輸距離基本不受限、運行方式調(diào)整靈活、支持遠程監(jiān)視和控制，因此在實際中得到越來越多的應(yīng)用。

電力系統(tǒng)繼電保護裝置使用的傳統(tǒng)復(fù)用2M電路采用G.703電接口，而繼電保護裝置信號使用光接口。因此實際中，光通信設(shè)備與繼電保護裝置之間使用2M光/電信號轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換，進而實現(xiàn)端到端通信。

然而，實際應(yīng)用中2M光/電信號轉(zhuǎn)換器占用了較多的機房屏柜空間、增加了故障源、增加了投資。為解決上述弊端，南方電網(wǎng)首次提出了繼電保護裝置與通信設(shè)備2M光接口互聯(lián)技術(shù)[3]和接口標(biāo)準(zhǔn)[4]，滿足該標(biāo)準(zhǔn)的光通信設(shè)備直接輸出2Mbits/s速率的光信號，與繼電保護裝置直接通信，省去了2M光/電信號轉(zhuǎn)換器。

經(jīng)過長時間論證、測試和試運行后，應(yīng)用2M光接口技術(shù)的繼電保護通信通道在南方電網(wǎng)逐步開始推廣應(yīng)用。但由于應(yīng)用初期，設(shè)備施工環(huán)節(jié)光通信設(shè)備與繼電保護裝置2M光接口調(diào)試方面，幾乎沒有可參考的經(jīng)驗。本文就實驗室測試期間和應(yīng)用初期調(diào)試方面暴露出的共性問題進行剖析，并給出相應(yīng)的建議。

一、繼電保護光纖通信通道概述

線路繼電保護光纖復(fù)用通信通道示意圖如圖1所示，上半部分為傳統(tǒng)基于2M復(fù)用電接口的端到端通道，下半部分是基于2M復(fù)用光接口的端到端通道。兩者相比，后者應(yīng)用了2M光接口技術(shù)，省略了2M光/電轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)了光通信設(shè)備與繼電保護裝置之間光信號直連。

傳統(tǒng)基于2M復(fù)用電接口的繼電保護光纖復(fù)用端到端通道在當(dāng)前500kV、220kV線路保護中被廣泛使用。基于2M復(fù)用光接口技術(shù)的光纖復(fù)用通道目前剛剛開始推廣使用。兩者相比，采用2M復(fù)用光接口技術(shù)的繼電保護光纖復(fù)用通信通道具有如下優(yōu)點：（1）節(jié)省投資：節(jié)省了對2M光/電轉(zhuǎn)換器的一次性投資。按照500kV線路雙套保護、每套保護雙通道的標(biāo)準(zhǔn)配置，一條線路可節(jié)省投資約2萬元。（2）節(jié)省空間：節(jié)省了2M光/電轉(zhuǎn)換器占用的機房屏柜資源。一個8回500kV出線、12回220kV出線的500kV站點，約可節(jié)省6個屏柜空間。（3）更加可靠：由于2M光/電轉(zhuǎn)換器為有源設(shè)備，同時也是故障源，減少設(shè)備即減少故障源，提高了通道的可靠性。（4）便于管理：原來2M光/電轉(zhuǎn)換器的存在，增加了系統(tǒng)接線的復(fù)雜性，同時該設(shè)備無法遠程監(jiān)測，管理難度較大。2M光接口技術(shù)應(yīng)用后，明顯提高了系統(tǒng)的可管理性。

二、2M光接口施工調(diào)試常見問題

根據(jù)對系統(tǒng)測試階段和推廣應(yīng)用初期系統(tǒng)調(diào)試工作的總結(jié)，應(yīng)用2M光接口技術(shù)的繼電保護裝置通信通道施工調(diào)試中常見問題如下：（1）2M電路異常，導(dǎo)致通道不通；（2）繼電保護裝置或2M光接口模塊無收光或收光功率過低，導(dǎo)致通道不通；（3）裝置有收光、且收發(fā)光功率正常，但通道依然不通；（4）收發(fā)光正常，但通道有誤碼，導(dǎo)致通道不穩(wěn)定。

三、排障思路及流程

3.1 2M電路異常情況

2M電路異常導(dǎo)致的通道不通情況，實際中較少見。該異常的表象一般為SDH設(shè)備2M落地站點之間端到端測試不通。

一般通過分析網(wǎng)管告警確定故障源，參考步驟如下：（1）網(wǎng)管查看電路兩側(cè)端口及對應(yīng)時隙是否有告警，若無告警，則懷疑2M光接口模塊異常，排障方法見3.3節(jié)。（2）有告警情況下，檢查網(wǎng)絡(luò)中是否有設(shè)備或光纜故障，若有上述故障，則需進行故障修復(fù)。（3）若均無上述故障，則為電路路由所經(jīng)網(wǎng)元節(jié)點時隙交叉配置有誤，需要用逐段排除的方法定位到配置錯誤的網(wǎng)元，修改相應(yīng)的交叉配置。

3.2 收光異常情況

收光異常包括任意光纖兩端任意一臺設(shè)備無收光或收光功率過低的情況。導(dǎo)致設(shè)備無收光的原因一般為對側(cè)設(shè)備發(fā)光模塊異常，排障參考步驟如下：（1）核實繼電保護裝置和光傳輸設(shè)備收發(fā)光模塊的工作波長均為1310nm，若任意一側(cè)光模塊工作波長為1550nm，則需更換光模塊。（2）網(wǎng)管查看光傳輸設(shè)備2M光接口模塊發(fā)光功率，若發(fā)光功率明顯偏低，則初步可判定本側(cè)發(fā)光模塊異常，需要更換光模塊；（3）需網(wǎng)管查看光傳輸設(shè)備2M光接口模塊收光功率，若無收光或收光明顯過低，則需端到端測試光纖連通性和衰耗，若光纖端到端衰耗正常，則初步可判定對側(cè)發(fā)光模塊異常，需要更換光模塊。

3.3 繼電保護裝置軟硬件版本不符

若繼電保護裝置和光傳輸設(shè)備均有收光、且收發(fā)光功率正常，但通道依然不通，則需要核實繼電保護裝置的軟硬件版本是否滿足2M光接口的運行工況。

繼電保護裝置軟硬件版本一般根據(jù)通信通道協(xié)議進行匹配，通常64k（PCM）、2M電接口、2M光接口、4M纖芯直連、載波等各種通信方式均對應(yīng)不同的軟硬件版本。而2M光接口、4M纖芯直連通信方式均無需使用2M光/電轉(zhuǎn)換器，且繼電保護裝置均使用相同的收發(fā)光模塊，從外觀上看無法區(qū)分裝置匹配哪一種通信方式，因此極具迷惑性。正因如此，會造成因軟硬件版本不匹配導(dǎo)致通道不通的情況發(fā)生，具體表象為繼電保護裝置和光傳輸設(shè)備均有收光、且收發(fā)光功率正常，但通道依然不通。通過如下步驟進行驗證，若條件均滿足，則可基本判定為繼電保護裝置軟硬件版本不匹配導(dǎo)致： （1）核實繼電保護裝置和光傳輸設(shè)備均有收光、且收發(fā)光功率正常；（2）在網(wǎng)管上將光傳輸設(shè)備中與繼電保護連接的2M光接口向業(yè)務(wù)側(cè)換回，繼電保護裝置依然顯示通信異常；（3）則完全繞開光傳輸設(shè)備，在ODF（光配線單元）上，將尾纖做硬件換回，繼電保護裝置顯示通信正常。

判定屬于上述情況后，需要更換繼電保護裝置相應(yīng)的CPU插件方能解決。

3.4 通道誤碼

通道誤碼造成的通信異常通常表現(xiàn)為，繼電保護裝置和通信設(shè)備收發(fā)光均正常、且設(shè)備間通信通道暢通，但存在誤碼。

引起通道誤碼的常見因素包括：（1）通信設(shè)備時鐘不穩(wěn)定、定時丟失、時鐘精度不高；（2）通信通道誤碼；（3）通信通道時鐘參數(shù)設(shè)置不合理；（4）繼電保護裝置時鐘不穩(wěn)定；（5）通信設(shè)備與繼電保護裝置連接的光纖類型引起。

針對上述現(xiàn)象，參考排障步驟如下：（1）觀察通信光傳輸設(shè)備承載的其他業(yè)務(wù)是否存在誤碼。若因通信設(shè)備時鐘不穩(wěn)定、定時丟失、時鐘精度不高原因引起的誤碼，則該設(shè)備承載的業(yè)務(wù)均會出現(xiàn)誤碼。（2）查看該通道是否存在誤碼，通信設(shè)備網(wǎng)管均可查看誤碼率、不可用秒等性能參數(shù)，若觀察周期內(nèi)上述參數(shù)不為零，則存在誤碼。（3）檢查通信通道輸出時鐘參數(shù)設(shè)置是否合理。傳輸繼電保護的通信通道輸出時鐘不應(yīng)開啟輸出重定時，否則雖然通道本身沒有誤碼，但是繼電保護裝置接收報文時，可能造成誤碼。（4）檢查繼電保護裝置時鐘源是否穩(wěn)定。由于時分復(fù)用通信方式，在原理上對時鐘要求較高，若繼電保護裝置時鐘不穩(wěn)定，亦可能引起誤碼。（5）除光通信設(shè)備和繼電保護裝置之外，兩則連接的光纖也可能引起誤碼。因2M復(fù)用光接口工作波長范圍1310±50nm，一般要求使用G.652光纖連接上述設(shè)備。若繼電保護裝置和通信設(shè)備使用G.655光纖連接，則可能引起誤碼。

四、結(jié)語

針對光通信設(shè)備與繼電保護裝置2M光接口技術(shù)推廣應(yīng)用中，施工調(diào)試過程的4大類常見問題進行了分析，并結(jié)合工程調(diào)試經(jīng)驗，給出了具體的原因分析和排障參考流程步驟，給2M光接口技術(shù)工程施工調(diào)試中縮短調(diào)試周期、加快調(diào)試進度提供了參考實踐。

參 考 文 獻

[1] GB/T 14285—2006，繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 利韶聰，黃盛. 500kV 輸電線路繼電保護復(fù)用光纖通信方式探討[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2008，32（12）：98-99

[3] 楊俊權(quán)，王勇，利韶聰，李舒濤. 繼電保護裝置與通信設(shè)備2Mbit/s光接口互聯(lián)技術(shù)[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù)，2011，5（4）：65-67

[4] Q/CSG 110002-2011，南方電網(wǎng)光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范（第1卷MSTP）[S]