稿件题目：电网220kV线路保护中光纤纵差保护通道切换的探讨
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2、光纤通道备用及切换的必要性

珠海电网根据光纤纵联差动保护的使用环境，因为国家电力行业的更新，通讯手段的日新月异，光纤通讯网络在电力系统的使用越来越频繁。当前，各个地市供电局都把开发光纤通讯主干网标榜为电力通讯的开发方向和重要指标，这是为继电保护装置可靠、稳定的信息数字化传输通道开拓了十分有利环境。敷设光缆时，不仅提供数据共用的光纤通道接口，可以满足图像信息、宽带多媒体、数据通讯等的功能，而且提供了继电保护装置专用的纤芯，这为高压输电线的电流纵联差动保护提供了复用光纤通道（与SDH共用的数据通道）和专用光纤通道（利用光纤网络中继电保护用纤芯构成）。由于光纤电流差动保护可靠、简单，不用考虑线路运行的方式，在短输电线路和城网中运用越来越广泛。

光纤传输通道的稳定，决定了光纤纵联差动保护是否正确动作，如果光纤传输通道断线，光纤纵联差动保护将不可正常运行。因此，为确保光纤纵联差动保护装置的可靠，当光纤传输通道发生断线时，保护装置会将电流纵联差动保护自动退出。光纤通道的可靠性固然较高，但也有损坏，如熔纤质量不好、光缆断芯、光纤受潮或接头积灰、光纤跳线接头松动导致损耗增大等。

因为光纤传输通道有损坏的可能，为确保电力系统的安全、可靠运行，作为主保护的纵差保护不会因为通道断线故障而退出，确实要为纵差保护装置配置备用光纤通道及切换功能。不管是使用专用光纤通道还是复用通道，设计时，敷设的光缆必须留有备用芯线及切换功能，当运行的纤芯出现问题导致数据传输误码率增大或中断时，可切换到备用芯线，确保保护装置可靠运行。

3、光纤备用的几种方式

因为光纤通道决定220kV及以上线路光纤差动保护是否正确动作，光纤通道非常重要，应设置通道的双重化，一般架设光缆时，要求敷设两根且两根光缆不可放到同一管道里。对于安全性高的OPWG光缆，能够配备一根光缆。因为经济性因素，架设光缆中多设备用纤芯是通道有余的方法，220kV及以上线路保护敷设专用光纤通道时，除确保主要通道使用的纤芯，也要顾及备用通道使用的芯数。设置备用通道纤芯数，应该考虑100%后备，使用一对一的方式，也就是说一根工作纤芯要有一根备用纤芯。当一条220kV高压输电线路的两套主保护（一套主保护为高频间隔加光纤接口装置，另一套主保护为分相光纤差动保护）都采用专用光纤通道传送数据时，光纤纵联电流差动保护装置的收、发讯各占一根纤芯，高频间隔保护的光纤接口装置的收、发讯也各占一根纤芯，则两套保护共需4根工作纤芯，使用一对一的方式，应有4根备用纤芯，也就是说至少应使用8芯的光缆。

当纵联电流差动保护装置采用复用光纤通道方式进行通讯时，也应考虑备用通道。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。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。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、可靠性较高、中间环节少，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。

4、备用光纤通道的切换方法

备用光纤通道的切换方式分为自动切换与手动切换。手动切换容易且不需加装辅助设备，但切换必须人为操作，耗时较长而且适用于一般输电线路的保护。自动切换需使用专用的通道切换设备或具有通道切换功能的通道接口，自动切换耗时短，主要用于重要的联络线或超高压输电线路保护上。

1）自动通道切换

自动通道切换是在保护装置检测到主通道通讯异常时，自动将主通道转换至备用通道。要实现光纤传输通道的自动切换，必须加装光端机和切换模块等设备。通道切换的具体实现手段有软件切换、光路切换和电路切换。

（1）软件切换无需在通讯接口中设置切换电路，是在通讯模块原有的硬件资源上，编制切换软件程序从而实现通道切换。采用软件切换进行通道切换时，保护装置必须有一样的通讯接口两个，也就是要有两个光端机和两套码型变换等电路。两套通讯接口装置一起运行，传送数据信号给通讯模块。通讯模块收到两路数据信号，把一路数据信号设置为主用数据信号。当通讯模块检测到故障、误码率高、该路通道数据消失时，自动切换使用二路数据信号。

两个通道所传输的数据分别在不同的缓冲区中保存，通讯模块对它们进行校验，以确认通道的运行状态，通道的信息互为备用，当其中一个通道的数据帧传输失败，能够从缓冲区读取相应的数据，避免数据重发，提供通讯效率。

（2）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（OPTICAL SWITCH）。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纵的器件。光开关在通讯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:机械式、电子式。电子式光开关利用电光和声光效应来切换光路，机械式光开关是以机械方式驱动光纤和棱镜等光学器件进行光路转换。由于电子式光开关无机械惯性，响应速度快，缺点是插进损耗大，价格高。目前常用的光开关多为机械式的。固然机械式光开关切换时间较长，但主损耗低，串扰小，且价格低廉，使用也十分方便。光开关实现光纤电流差动保护通讯通道的自动切换，最大优点是信号可在光上直接转化应用，光开关大大简化了系统的结构，简单可靠，实现主备用通道的自动切换只需要外加一个光开关模块即可，在现有的光纤电流差动保护装置基础上不做任何改动。

系统中，光缆终端箱和保护装置之间设置光开关元件，用光差保护的通道告警作为光开关元件的切换控制信号。如果主通道的光缆纤芯有问题，保护发出信号通道告警，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，不用保护装置向对侧传送同时告警信号，因为光纤通道故障，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）电路切换时，同一套保护装置要求通讯接口有切换电路和两套光端机。

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，当通讯模块检测到数据通讯异常时，发出切换信号，控制切换电路将通讯通道切换到备用光纤通道上，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，实现主用通道、备用通道的互为热备用。在以上切换时，要留意的是当备用通道为复用通道时，由于利用复用通道通讯时取系统同步时钟，故通讯模块需发主/从时钟切换控制信号，让通讯接口切换到从时钟方式。

2）手动切换方案

珠海电网在工程中，敷设的光缆需经光缆终端箱和尾纤熔接在一起，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，不但尾纤轻易折断，通道易混淆，而且操纵也十分不便。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。

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