光纤电流差动保护
• 输电线路差动保护
• 光纤通信基础知识
• 纵联保护光纤通道
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：
I M I N I CD
I M I N k BL I M I N



氟化物光纤等
光纤的分类
按工作波长分类：
短波长光纤
光波波长0.85μm
长波长光纤
光波波长1.31μm和1.55μm
超长波长光纤
光缆类型
• 混合地线光缆(OPGW) • 支承式光缆(ADSS) • 普通光缆
OPGW
ADSS
光纤通信中的信道复用
波分复用WDM：是将信道分割成若干个子信道，每个信道用
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。
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。
经过避雷 线上OPGW
1个光缆端子 盒装于屏上
3根尾纤
保护屏
保护屏
复用光纤通道
PDH/SDH PDH/SDH
PCM
PCM
64K
光纤
64K
通道
PDH/SDH PDH/SD PDH/SDH
2M
光纤
2M
光纤
保 护 装 置
接 口 转 换 G703
光纤
PDH/SDH
PDH/SDH
通 道
保 护 装 置
接 口 转 换 G703
PCM
通 道
保护室
通信室
保护室
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
复用PCM通道
光缆 端子 盒
数字信 号接口 装置 64kbit/s 光信号 155Mbit/s 光信号 2Mbit/s 电信号
P591/2/3 接口装置 SDH
保护屏
通信机房
64kbit/s 电信号
PCM
复用PCM通道
500米长 金属铠装 光缆 850nm 多模光纤
OPGW
P591/2/3 接口装置
SDH PCM
保护屏
通信机房
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）两侧装置发送时钟均采用内时钟方式称为“主-主”时钟方式； （2）两侧装置均采用外时钟方式称为“从-从”时钟方式； （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“主-从”时钟方式。
SDH网络
SDH在电力系统中依靠OPGW构成自愈环网。 自愈网（self-healing Network)：无需 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，使用户感觉不到 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 力。
SDH自愈环网示意图 A
D
B
C
光纤差动保护数据传输
光纤通信系统的基本组成
信 息 源 电 发 射 机 光 发 射 机
光纤线路
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电发射机的主要任务是PCM编码和信号的多路复用。
光发射器的组成
电接口 数据 线路 驱动 电路
编码
温度 控制 调制器 功率 控制 光源 光隔离
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。
专用通道方式时钟设置
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。“从-从”时钟方式时装置没法运行， 只能设置为“主-主”时钟方式或“主-从”时钟方式。 设置为“主-主”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 环有关，产生滑码最少。 设置为“主-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“主主”时钟方式。
保护
同向 数据 接口
通信 终端
接口
PCM
微波或 光纤通道
远动
同向 数据 接口
当通信容量不够时，可使用PCM的高次 群设备。多个PCM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。 复接根据时钟源是否同一分为同源复 接和异源复接。SDH采用同源复接，即 同步数字系统，PDH为异源复接，即准 同步数字系统。
I 0 M I 0 N I 0CD
I 0 M I 0 N k BL I 0 M I 0 N



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:
I M I N I CD
I M I N k BL I M I N
通道延时 • 专用通道
节点A 保护M
备用通道 主通道
节点B 保护N
• 备用通道
节点D 节点C 节点A
主通道
备用通道
节点E 节点F 节点B 保护N
保护M
装置自环
TX 光 端 机 RX RX TX 接 口 装 置 TX 光 端 机 RX
复用通道方式时钟设置
（1）64Kbit／s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64Kbit／s 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64Kbit／s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。
（2）2Mbit／s复用PDH/SDH设备
在2Mbit／s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， 2Mbit／s复用时，同专用方式设置相同。 采用2Mbit／s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2Mbit／s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。
Tm 从机 Td
△t △t Tn
si sR Td I tR
主机 tS Mi
采样时刻调整法
3、时钟校正法
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差△t，从端按照一定比率对时钟 进行校正直到△t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。
同步端 t s1 ts4
参考端
t m2
tm3
时钟校正法
4、采样序号调整法
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。
5、GPS同步法
• GPS同步法通过GPS受时信息，两侧同步采样，可以达到相
来传送一路信号，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。
时分复用OTDM：是将使用的信道的时间分成一个个的时间
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OCDMA：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的。
电端机
模数转换。 多路信号复用。 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PCM设备。
电端机/PCM设备介绍
PCM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。 PCM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 模拟信号转换成数字信号传输。
1、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，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，然后在进行差动保护算法之前 作同步化修正。
2、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，自由采样；从端为同步端，通过“梯形算法”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，达到两侧数据同步的目的。
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：
I M I N I CD
I M I N k BL1 I M I N
I M I N k BL 2 I M I N k BL 2 I b



三、弱馈线路的保护
四、一侧开关断开时的保护
五、电流数据同步处理
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： 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。