GXC—64/2M裝置在電力光纖復(fù)用通道中的應(yīng)用

柴如仁

摘 要：光纖通信是電力系統(tǒng)重要的組成部分，復(fù)用通道是光纖通信的一種傳輸形式，PSL-603U是超高壓電力系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備，配套組件GXC-64/2M裝置能把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，也能把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；在通道運(yùn)行過程中由于光電轉(zhuǎn)換裝置GXC-64/2M的異常會(huì)導(dǎo)致通道異常或使主保護(hù)退運(yùn)；文中主要介紹了GXC-64/2M裝置的工作原理、技術(shù)參數(shù)、連接端子、注意事項(xiàng)、典型故障分析及光纖連接的技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：復(fù)用通道；GXC-64/2M裝置；故障分析

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）12-0174-03

Abstract： Optical fiber communication is an important part of power system， multiplexing channel is a transmission form of optical fiber communication， and PSL-603U is the protection equipment of ultra-high voltage power system. The supporting component GXC-64/2M device can convert optical signal into electric signal， and can also convert electrical signals into optical signals， and during the operation of the channel， the anomaly of the photoelectric conversion device GXC-64/2M will lead to the channel anomaly or the main protection from operation. This paper mainly introduces the working principle， technical parameters， connection terminals， points for attention， typical fault analysis and technical points of fiber connection of GXC-64/2M device.

Keywords： multiplexing Channel； GXC-64/2M device； fault analysis

電力光纖通信為繼電保護(hù)提供了穩(wěn)定、可靠的信息傳輸通道，解決電力載波通信環(huán)節(jié)多、環(huán)境差、故障隱蔽性強(qiáng)、高頻保護(hù)動(dòng)作可靠性低的問題。

光纖通道傳輸?shù)谋Ｗo(hù)信號(hào)對(duì)兩側(cè)保護(hù)裝置的準(zhǔn)確動(dòng)作起著至關(guān)重要的作用，能夠保證超高壓線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

光纖通道可分為專用光纖通道和復(fù)用光纖通道兩種。專用光纖通道中間環(huán)節(jié)少，運(yùn)行可靠，通道利用率低，適用于短距離傳輸信號(hào)；復(fù)用光纖通道采用專用光端機(jī)，通道信號(hào)強(qiáng)，利用率高，中間環(huán)節(jié)多，故障率高，適宜遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)。

在復(fù)用光纖通道中，線路主保護(hù)裝置選用 PSL-603U，選用GXC-64/2M裝置作為它的配套組件，在通道運(yùn)行過程中GXC-64/2M裝置的異常會(huì)導(dǎo)致通道異常或使主保護(hù)退運(yùn)，對(duì)GXC-64/2M裝置的深入認(rèn)識(shí)有助于通道異常的快速處理。

1 GXC-64/2M裝置工作原理

保護(hù)裝置PSL-603U輸出64k bit/s的光信號(hào)，通過尾纖接入光電轉(zhuǎn)換裝置GXC-64/2M，由GXC-64/2M將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為64k bit/s的電信號(hào)，將64k bit/s的電信號(hào)接入PCM裝置變換為2M bit/s的電信號(hào)，再將2M bit/s的電信號(hào)接入SDH或PDH設(shè)備轉(zhuǎn)換為2M bit/s的光信號(hào)，放大后的光信號(hào)通過光纖與對(duì)側(cè)的保護(hù)裝置PSL-603U交換信息（如圖1）；PSL-603U也可直接輸出2M bit/s的光信號(hào)通過尾纖送入GXC-64/2M裝置，轉(zhuǎn)換為2M bit/s的電信號(hào)后直接接入SDH或PDH設(shè)備轉(zhuǎn)換為2M bit/s的光信號(hào)與對(duì)側(cè)的PSL-603U交換信息（如圖2）。

GXC-64/2M裝置將保護(hù)裝置PSL-603U發(fā)送的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)通過數(shù)字通信設(shè)備傳輸?shù)骄€路對(duì)端，同時(shí)將從數(shù)字通信設(shè)備接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)發(fā)送給保護(hù)裝置PSL-603U，實(shí)現(xiàn)光纖差動(dòng)保護(hù)的信號(hào)傳輸（如圖3）。

2 連接端子及跳線

2.1 連接端子

（1）1、2號(hào)端子：-48V直流電源輸入端，電壓允許在-40V～-65V之間波動(dòng)；（2）3號(hào)端子：接地端；（3）5、6號(hào)端子：裝置告警輸出端；（4）7、8號(hào)端子：64k bit/s數(shù)字口“發(fā)送端”，通過雙絞線與PCM設(shè)備的64k bit/s同向數(shù)字口“接收端”相連；（5）11、12號(hào)端子：64k bit/s數(shù)字口“接收端”，通過雙絞線與PCM 設(shè)備的64k bit/s同向數(shù)字口“發(fā)送端”相連；（6）2M數(shù)據(jù)口TX：2M 數(shù)據(jù)“發(fā)送端”，通過同軸電纜與E1口“接收端”相連；（7）2M數(shù)據(jù)口RX：2M 數(shù)據(jù)“接收端”，通過同軸電纜與E1口“發(fā)送端”相連；（8）光發(fā)：通過光纖與保護(hù)設(shè)備的“光收”回路連接；（9）光收：通過光纖與保護(hù)設(shè)備的“光發(fā)”回路連接。

2.2 模件跳線

裝置有JP1、JP2兩個(gè)跳線：64K工作方式時(shí)JP1、JP2在“64K”位置；2M工作方式時(shí)JP1、JP2 在“2M”位置。

3 主要技術(shù)參數(shù)

3.1 光接口

（1）光波長：1310nm；（2）發(fā)光功率：-10db；（3）光纖接收靈敏度：-33db；（4）連接器類型：FC/PC。

3.2 電接口

3.2.1 64k PCM數(shù)字口

（1）接口特性：同向型接口；（2）比特率：64k bit/s；（3）特性阻抗：120歐姆平衡；（4）接口碼型：符合ITU-T/G.703。

3.2.2 2M基群口（E1）

（1）編碼方式：HDB3；（2）比特率：2048k bit/s±50ppm；（3）特性阻抗：75歐姆 同軸；（4）接口碼型：符合ITU-T/G.703。

3.3 工作條件

（1）環(huán)境溫度：-5℃～+40℃；（2）相對(duì)濕度：5%～95%；（3）大氣壓力：80kPa～110kPa。

4 使用注意事項(xiàng)

4.1 裝置可靠接地

GXC-64/2M裝置接地不良或沒有接地，平時(shí)能正常工作，一但有故障或刀閘操作時(shí)，導(dǎo)致保護(hù)裝置發(fā)出通道告警。

4.2 紋波系數(shù)要小

GXC-64/2M裝置采用-48V電源，對(duì)紋波系數(shù)有比較高的要求，一般要求紋波電壓不超出100mV（即紋波系數(shù)≤0.21%），若電源紋波比較大，光電轉(zhuǎn)換過程會(huì)出現(xiàn)誤碼。

4.3 雙絞線的屏蔽層接地

GXC-64/2M裝置與PCM裝置之間的屏蔽雙絞線要求使用四芯帶屏蔽雙絞線，屏蔽層要可靠接地。

4.4 -48V電源正極接地

GXC-64/2M裝置的-48V直流電源的正極應(yīng)保證與通信機(jī)房的接地銅排可靠一點(diǎn)連接。

4.5 光纖傳輸衰耗要小

保護(hù)裝置PSL-603U到GXC-64/2M裝置間的尾纖纖芯傳輸衰耗不應(yīng)大于2.5dB，對(duì)不滿足要求的纖芯要查明原因并進(jìn)行處理。

5 常見故障現(xiàn)象及分析

光纖復(fù)用通道是否正常運(yùn)行的判斷依據(jù)：保護(hù)裝置沒有 “通道異?！备婢b置面板上“通道異常燈”不亮，TBGJ（通道告警）接點(diǎn)不閉合；保護(hù)裝置 “通道狀態(tài)”中的失步次數(shù)、誤碼總數(shù)、報(bào)文異常數(shù)、報(bào)文延時(shí)次數(shù)等計(jì)數(shù)參數(shù)恒定。這2個(gè)條件未能滿足，光纖復(fù)用通道就會(huì)存在異常情況。

5.1 通道故障分析思路

（1）檢測保護(hù)裝置的發(fā)光功率和接收功率并用尾纖進(jìn)行光收、光發(fā)自環(huán)；（2）檢測GXC-64/2M裝置的光發(fā)功率和光收功率并進(jìn)行電口自環(huán)；（3）對(duì)PCM裝置進(jìn)行電口自環(huán)；（4）利用誤碼儀測試復(fù)用通道的傳送質(zhì)量。

5.2 GXC-64/2M裝置本身故障

（1）故障現(xiàn)象：保護(hù)裝置PSL-603U通道告警指示燈亮，GXC-64/2M裝置告警指示燈亮、2M光口指示燈熄滅。

故障分析：GXC-64/2M裝置告警指示燈亮、2M光口指示燈熄滅，PSL-603U與GXC-64/2M裝置之間的光信號(hào)異常，GXC-64/2M裝置收不到本側(cè)PSL-603U送來的光信號(hào)，故障部位可能在PSL-603U和GXC-64/2M裝置之間。用光功率計(jì)測量PSL-603U的發(fā)光功率是否與標(biāo)稱值一致，注意光功率計(jì)的波長與光纖通道傳輸?shù)牟ㄩL一致；用光功率計(jì)測量PSL-603U與GXC-64/2M裝置之間的尾纖光衰，若尾纖光衰過大，尾纖有故障；對(duì)PSL-603U、GXC-64/2M裝置分別進(jìn)行自環(huán)試驗(yàn)，檢查PSL-603U、GXC-64/2M裝置是否正常；若自環(huán)時(shí)PSL-603U告警消失，GXC-64/2M裝置告警仍然存在，若尾纖光衰正常，此時(shí)可判斷GXC-64/2M裝置本身有故障。

（2）故障現(xiàn)象：保護(hù)裝置PSL-603U通道告警指示燈亮，GXC-64/2M裝置告警指示燈亮、2M光口、電口指示燈都熄滅。

故障分析：根據(jù)“GXC-64/2M裝置告警指示燈亮、2M光口、電口指示燈都熄滅”這一現(xiàn)象初步判斷故障可能在GXC-64/2M裝置本身，更換GXC-64/2M裝置，故障依舊；在本端和對(duì)端分別進(jìn)行PCM自環(huán)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩端的所有設(shè)備及通道都正常，此時(shí)可判斷兩端的GXC-64/2M裝置的版本不一致。

5.3 GXC-64/2M裝置電口側(cè)至對(duì)端PSL-603U之間的故障

故障現(xiàn)象：保護(hù)裝置PSL-603U通道告警指示燈亮，GXC-64/2M裝置告警指示燈亮、2M電口指示燈熄滅，保護(hù)通道中斷，不能復(fù)歸。

故障分析：從圖1、2可知，GXC-64/2M裝置告警指示燈亮、2M電口熄滅，裝置收不到對(duì)側(cè)從通信網(wǎng)絡(luò)送來的電信號(hào)，可能是GXC-64/2M裝置電口側(cè)至對(duì)端PSL-603U之間的設(shè)備、光纖（尾纖）或電纜出現(xiàn)故障，但無法判斷故障點(diǎn)的具體位置；用光功率計(jì)和尾纖測量PSL-603U的發(fā)光功率是否與標(biāo)稱值一致、分別在PSL-603U、GXC-64/2M裝置、PCM裝置間進(jìn)行光口自環(huán)和電口自環(huán)，通過自環(huán)，本側(cè)故障現(xiàn)象仍然存在，對(duì)端障現(xiàn)象消失，說明故障在本側(cè)；如果本側(cè)故障現(xiàn)象消失，則故障在對(duì)側(cè)，對(duì)側(cè)維保人員用光功率計(jì)和尾纖按步驟進(jìn)行測量，找出故障點(diǎn)。

5.4 通道告警信號(hào)反復(fù)出現(xiàn)

故障現(xiàn)象：保護(hù)裝置PSL-603U出現(xiàn)“通道告警信號(hào)”，維保人員到達(dá)現(xiàn)場時(shí)“通道告警信號(hào)”消失，恢復(fù)正常運(yùn)行，過2個(gè)小時(shí)“通道告警信號(hào)”再次出現(xiàn)。

故障分析：出現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞可能是通道某處出現(xiàn)接觸不良，檢查有些困難，好的時(shí)候是查不出來的，用2M誤碼儀掛接在PCM裝置上36小時(shí)未發(fā)現(xiàn)誤碼，PSL-603U和 GXC-64/2M裝置之間的尾纖外觀檢查無異常；保護(hù)裝置重新上電后，又出現(xiàn)“通道告警信號(hào)”，通過“會(huì)診”，決定檢測保護(hù)裝置收信靈敏度，在PSL-603U的收信端串接3dB光衰耗，PSL-603U持續(xù)出現(xiàn)“通道告警信號(hào)”，經(jīng)過反復(fù)檢查，發(fā)現(xiàn)光接收端的法蘭盤內(nèi)瓷芯有微小裂紋。

在保護(hù)通道的故障中，由于光纖的原因?qū)е碌墓收陷^多，因此，在光纖保護(hù)中須注意以下三個(gè)方面：

（1）避免光纖彎曲

保護(hù)裝置PSL-603U與GXC-64/2M裝置之間尾纖過度彎曲會(huì)使尾纖的纖芯折斷，在必須彎曲時(shí)，彎曲部分的曲率半徑大于3cm，否則會(huì)增加尾纖的信號(hào)衰耗。

（2）瓷芯端面清潔

光法蘭盤的瓷芯端面必須保持干凈，看不見的灰塵都會(huì)產(chǎn)生較大信號(hào)衰耗；光纖插入法蘭前，纖芯的瓷芯端面用浸有純凈的無水酒精沙布擦干凈，并用醫(yī)用洗耳球吹干；光纖和光法蘭在未連接時(shí)都必須用保護(hù)罩套好，防止臟物污染光法蘭和瓷芯端面。

（3）光纖與法蘭連接

光纖在插入光法蘭時(shí)，保持在同一軸心線上插入，并且光纖上的凸出定位部分要對(duì)準(zhǔn)法蘭的缺口；光纖插入法蘭有一定阻力，把光纖往里輕推，同時(shí)來回轉(zhuǎn)動(dòng)，插到位，再擰緊；光纖插入法蘭過程中不能左右晃動(dòng)，否則會(huì)使光法蘭內(nèi)的陶瓷套管破裂。

6 結(jié)束語

GXC-64/2M裝置廣泛應(yīng)用在超高壓輸電系統(tǒng)光纖復(fù)用通道中，掌握光電轉(zhuǎn)換裝置的維保方法，幫助維保人員快速排除光纖復(fù)用通道的故障；隨著智慧電力的發(fā)展，GXC-64/2M裝置進(jìn)一步優(yōu)化，集成在保護(hù)裝置中，無需用尾纖連接，減少中間環(huán)節(jié)，減少光信號(hào)衰耗，減少故障發(fā)生率，使光纖復(fù)用通道運(yùn)行更安全、更穩(wěn)定和更經(jīng)濟(jì)。

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