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摘要：本文介绍了光纤的工作原理、电力光纤网络和光SDH同步传输系统，分析了特高压长治站光纤保护复用PCM光纤通道的构成和光纤保护通道故障的处理
关键词：SDH；光纤保护；同步时钟；通道误码
0 引言
随着通信网络光纤化趋势进程的加速，我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了从主干线到接入网向光纤过渡的过程。它们用自动捆绑机和缠绕机将光缆捆绑和缠绕在地线或相线上，其共同的优点是：光缆重量轻、造价低、安装迅速；光纤通信与输电线无直接联系，不受电磁干扰的影响，可靠性高，通信容量大。本文介绍了光纤的工作原理、电力光纤网络和光SDH同步传输系统，分析了特高压长治站光纤保护复用PCM光纤通道的构成和光纤保护通道故障的处理。
1 光纤的工作原理
光纤由直径大约0.1 mm的细玻璃丝构成，继电保护所用光纤为通信光纤，是由纤芯和包层两部分组成，纤芯区域完成光信号的传输，包层则是将光封闭在纤芯内，并保护纤芯，增加光纤的机械强度。按光在光纤中的传输模式，光纤可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤的中心玻璃芯较粗，可传多种模式的光，但其模间色散较大，限制了传输数字信号的频率，而且随着距离的增加，其限制效果更加明显。单模光纤的中心玻璃芯很细，只能传一种模式的光，因此，其模间色散很小，适用于远程传输，但仍存在着材料色散和波导色散。所以单模光纤对光源的带宽和稳定性有较高的要求，带宽要窄，稳定性要好。继电保护用光纤对衰耗值要求较高，不同波长的光信号衰耗值不同，单模光纤的传输衰耗值最小，波长1.31 μm处是光纤的一个低损耗窗口，所以继电保护用光纤均使用单模光纤，使用1.31 μm的波长段。
2 电力光纤网络
光纤网络的传输性能、稳定性及其自适应的保护恢复能力，对光纤继电保护工作的可靠性起到关键作用。目前，在电力网络通信领域中，广泛使用的是以电时分复用为基本工作原理的SDH/SONET同步数字体系，它具有强大的保护恢复能力和固定的时延性能。但由于采用电时分复用来提高传输容量的方法有一定的局限性，使其在电力网络这种呈现高速扩容及复杂拓扑结构的网络中渐渐难以满足组网的要求，因此从目前的电复用方式转向光复用方式，将是电力光纤网络的必然发展方向。光复用方式有光时分复用、波分复用和频分复用等方式，波分复用技术在电力光纤网络上具有相当大的发展潜力，可以节省电力光纤网长距离传输的成本，提高电力光纤网络传输的可靠性。因此，随着波分复用技术的逐渐成熟和演化，波分复用技术将在电力保护光纤网络上得到广泛的使用。
3 光SDH同步传输系统
光SDH同步传输系统是一种完整严密的传送网技术体系，具备全世界统一的数字传输标准STM-N，简化了信号的互通以及信号的传输、复用和交叉连接过程；采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，具有广泛的适应性；安排有丰富的开销比特用于网络的操作管理和维护；有统一的光接口标准，能够在基本光缆段上实现横向兼容性，采用SDH组网技术还可以构成具有高度可靠性的自愈环结构（环形结构），通过SDH帧结构开销中的K1、K2字节，网元本身可以智能化的实现网络的保护，避免了格状网采用由集中网管系统控制数字交叉连接设备（DXC）实现网络恢复的复杂性，大大简化了对网管系统的要求，从而确保了网管系统的正常运行；采用软件进行网络配置和控制，便于扩展；具有完全的后向兼容性和前向兼容性。
4 光纤保护复用PCM光纤通道的构成
光纤保护复用PCM的光纤通道（以RCS-931A为例）是由特高压长治站侧的RCS-931A保护装置的光接口用光纤连接到光电变换装置MUX-64，再由光电变换装置MUX-64与通信PCM复用设备64kbit/s接口进行连接，最后PCM复用光设备经线路光纤通道到对侧，对侧连接与本侧一样，整个光纤通道的构成如图2。
图2 特高压长治站光纤通道的构成图
5 光纤保护通道故障的处理
光纤差动保护是线路的主保护，一旦光纤保护通道发生故障，光纤差动保护退出运行，必须尽快处理，现场通常采用光纤保护通道自环测试功能，分段测试查找故障点。方法（以RCS-931A为例）： 在特高压长治站侧将RCS-931A设置成光纤自环工作方式，以检测保护装置是否工作正常。即用尾纤将保护装置的光发和光收短接，同时将保护装置的允许自试控制字“TEST”置“1”，看本侧保护装置的通道是否恢复正常。 将RCS-931A设置成近程MUX-64电自环工作方式，以检测近程通道即MUX-64与保护装置之间的通道是否正常。即用短接线将MUX-64电口的收发互联，同时将保护装置的允许自试控制字“TEST”置“1”，看本侧保护装置的通道是否恢复正常。③ 将RCS-931A设置成远程电自环工作方式，以检测远程通道是否正常。即用短接线将对侧MUX-64电口的收发互联，同时将保护装置的允许自试控制字“TEST”置“1”，看本侧保护装置的通道是否恢复正常。④ 将RCS-931A設置成远程MUX-64光纤自环工作方式，以检测远程通道及MUX-64是否正常。即用尾纤将对侧MUX-64装置的光发和光收短接，同时将保护装置的允许自试控制字“TEST”置“1”，看本侧保护装置的通道是否恢复正常。
除上述方法外，还可以用误码仪对通道各位置的误码情况进行测试，以确定通道的故障位置。其测试应根据保护实际运行的通道指标来进行，即若保护设备工作在64kbit/s，则测试应在64kbit/s速率上进行；若保护工作在2048kbit/s，则测试应在2048kbit/s速率上进行。
6 结论
本文介绍了光纤相关的基本知识，分析了特高压长治站光纤保护复用PCM光纤通道的构成和光纤保护通道故障的处理，希望能对现场运维人员处理光纤保护通道故障提供一些帮助。
参考文献
[1] 刘振亚。特高压交流输电技术研究成果专辑
[2] 吴翼平。现代光纤通信技术。国防工业出版社
[3] 许建安。电力系统通信技术。
关键词：SDH；光纤保护；同步时钟；通道误码
0 引言
随着通信网络光纤化趋势进程的加速，我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了从主干线到接入网向光纤过渡的过程。它们用自动捆绑机和缠绕机将光缆捆绑和缠绕在地线或相线上，其共同的优点是：光缆重量轻、造价低、安装迅速；光纤通信与输电线无直接联系，不受电磁干扰的影响，可靠性高，通信容量大。本文介绍了光纤的工作原理、电力光纤网络和光SDH同步传输系统，分析了特高压长治站光纤保护复用PCM光纤通道的构成和光纤保护通道故障的处理。
1 光纤的工作原理
光纤由直径大约0.1 mm的细玻璃丝构成，继电保护所用光纤为通信光纤，是由纤芯和包层两部分组成，纤芯区域完成光信号的传输，包层则是将光封闭在纤芯内，并保护纤芯，增加光纤的机械强度。按光在光纤中的传输模式，光纤可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤的中心玻璃芯较粗，可传多种模式的光，但其模间色散较大，限制了传输数字信号的频率，而且随着距离的增加，其限制效果更加明显。单模光纤的中心玻璃芯很细，只能传一种模式的光，因此，其模间色散很小，适用于远程传输，但仍存在着材料色散和波导色散。所以单模光纤对光源的带宽和稳定性有较高的要求，带宽要窄，稳定性要好。继电保护用光纤对衰耗值要求较高，不同波长的光信号衰耗值不同，单模光纤的传输衰耗值最小，波长1.31 μm处是光纤的一个低损耗窗口，所以继电保护用光纤均使用单模光纤，使用1.31 μm的波长段。
2 电力光纤网络
光纤网络的传输性能、稳定性及其自适应的保护恢复能力，对光纤继电保护工作的可靠性起到关键作用。目前，在电力网络通信领域中，广泛使用的是以电时分复用为基本工作原理的SDH/SONET同步数字体系，它具有强大的保护恢复能力和固定的时延性能。但由于采用电时分复用来提高传输容量的方法有一定的局限性，使其在电力网络这种呈现高速扩容及复杂拓扑结构的网络中渐渐难以满足组网的要求，因此从目前的电复用方式转向光复用方式，将是电力光纤网络的必然发展方向。光复用方式有光时分复用、波分复用和频分复用等方式，波分复用技术在电力光纤网络上具有相当大的发展潜力，可以节省电力光纤网长距离传输的成本，提高电力光纤网络传输的可靠性。因此，随着波分复用技术的逐渐成熟和演化，波分复用技术将在电力保护光纤网络上得到广泛的使用。
3 光SDH同步传输系统
光SDH同步传输系统是一种完整严密的传送网技术体系，具备全世界统一的数字传输标准STM-N，简化了信号的互通以及信号的传输、复用和交叉连接过程；采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，具有广泛的适应性；安排有丰富的开销比特用于网络的操作管理和维护；有统一的光接口标准，能够在基本光缆段上实现横向兼容性，采用SDH组网技术还可以构成具有高度可靠性的自愈环结构（环形结构），通过SDH帧结构开销中的K1、K2字节，网元本身可以智能化的实现网络的保护，避免了格状网采用由集中网管系统控制数字交叉连接设备（DXC）实现网络恢复的复杂性，大大简化了对网管系统的要求，从而确保了网管系统的正常运行；采用软件进行网络配置和控制，便于扩展；具有完全的后向兼容性和前向兼容性。
4 光纤保护复用PCM光纤通道的构成
光纤保护复用PCM的光纤通道（以RCS-931A为例）是由特高压长治站侧的RCS-931A保护装置的光接口用光纤连接到光电变换装置MUX-64，再由光电变换装置MUX-64与通信PCM复用设备64kbit/s接口进行连接，最后PCM复用光设备经线路光纤通道到对侧，对侧连接与本侧一样，整个光纤通道的构成如图2。
图2 特高压长治站光纤通道的构成图
5 光纤保护通道故障的处理
光纤差动保护是线路的主保护，一旦光纤保护通道发生故障，光纤差动保护退出运行，必须尽快处理，现场通常采用光纤保护通道自环测试功能，分段测试查找故障点。方法（以RCS-931A为例）： 在特高压长治站侧将RCS-931A设置成光纤自环工作方式，以检测保护装置是否工作正常。即用尾纤将保护装置的光发和光收短接，同时将保护装置的允许自试控制字“TEST”置“1”，看本侧保护装置的通道是否恢复正常。 将RCS-931A设置成近程MUX-64电自环工作方式，以检测近程通道即MUX-64与保护装置之间的通道是否正常。即用短接线将MUX-64电口的收发互联，同时将保护装置的允许自试控制字“TEST”置“1”，看本侧保护装置的通道是否恢复正常。③ 将RCS-931A设置成远程电自环工作方式，以检测远程通道是否正常。即用短接线将对侧MUX-64电口的收发互联，同时将保护装置的允许自试控制字“TEST”置“1”，看本侧保护装置的通道是否恢复正常。④ 将RCS-931A設置成远程MUX-64光纤自环工作方式，以检测远程通道及MUX-64是否正常。即用尾纤将对侧MUX-64装置的光发和光收短接，同时将保护装置的允许自试控制字“TEST”置“1”，看本侧保护装置的通道是否恢复正常。
除上述方法外，还可以用误码仪对通道各位置的误码情况进行测试，以确定通道的故障位置。其测试应根据保护实际运行的通道指标来进行，即若保护设备工作在64kbit/s，则测试应在64kbit/s速率上进行；若保护工作在2048kbit/s，则测试应在2048kbit/s速率上进行。
6 结论
本文介绍了光纤相关的基本知识，分析了特高压长治站光纤保护复用PCM光纤通道的构成和光纤保护通道故障的处理，希望能对现场运维人员处理光纤保护通道故障提供一些帮助。
参考文献
[1] 刘振亚。特高压交流输电技术研究成果专辑
[2] 吴翼平。现代光纤通信技术。国防工业出版社
[3] 许建安。电力系统通信技术。