GXC—64/2M裝置在電力光纖復用通道中的應用

柴如仁

摘 要：光纖通信是電力系統重要的組成部分，復用通道是光纖通信的一種傳輸形式，PSL-603U是超高壓電力系統的保護設備，配套組件GXC-64/2M裝置能把光信號轉化為電信號，也能把電信號轉換成光信號；在通道運行過程中由于光電轉換裝置GXC-64/2M的異常會導致通道異常或使主保護退運；文中主要介紹了GXC-64/2M裝置的工作原理、技術參數、連接端子、注意事項、典型故障分析及光纖連接的技術要點。

關鍵詞：復用通道；GXC-64/2M裝置；故障分析

中圖分類號：TM7 文獻標志碼：A 文章編號：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提供了穩定、可靠的信息傳輸通道，解決電力載波通信環節多、環境差、故障隱蔽性強、高頻保護動作可靠性低的問題。

光纖通道傳輸的保護信號對兩側保護裝置的準確動作起著至關重要的作用，能夠保證超高壓線路安全、穩定運行。

光纖通道可分為專用光纖通道和復用光纖通道兩種。專用光纖通道中間環節少，運行可靠，通道利用率低，適用于短距離傳輸信號；復用光纖通道采用專用光端機，通道信號強，利用率高，中間環節多，故障率高，適宜遠距離傳輸信號。

在復用光纖通道中，線路主保護裝置選用 PSL-603U，選用GXC-64/2M裝置作為它的配套組件，在通道運行過程中GXC-64/2M裝置的異常會導致通道異常或使主保護退運，對GXC-64/2M裝置的深入認識有助于通道異常的快速處理。

1 GXC-64/2M裝置工作原理

保護裝置PSL-603U輸出64k bit/s的光信號，通過尾纖接入光電轉換裝置GXC-64/2M，由GXC-64/2M將光信號轉換為64k bit/s的電信號，將64k bit/s的電信號接入PCM裝置變換為2M bit/s的電信號，再將2M bit/s的電信號接入SDH或PDH設備轉換為2M bit/s的光信號，放大后的光信號通過光纖與對側的保護裝置PSL-603U交換信息（如圖1）；PSL-603U也可直接輸出2M bit/s的光信號通過尾纖送入GXC-64/2M裝置，轉換為2M bit/s的電信號后直接接入SDH或PDH設備轉換為2M bit/s的光信號與對側的PSL-603U交換信息（如圖2）。

GXC-64/2M裝置將保護裝置PSL-603U發送的光信號轉換為電信號通過數字通信設備傳輸到線路對端，同時將從數字通信設備接收的電信號轉換成光信號發送給保護裝置PSL-603U，實現光纖差動保護的信號傳輸（如圖3）。

2 連接端子及跳線

2.1 連接端子

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

2.2 模件跳線

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

3 主要技術參數

3.1 光接口

（1）光波長：1310nm；（2）發光功率：-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）環境溫度：-5℃～+40℃；（2）相對濕度：5%～95%；（3）大氣壓力：80kPa～110kPa。

4 使用注意事項

4.1 裝置可靠接地

GXC-64/2M裝置接地不良或沒有接地，平時能正常工作，一但有故障或刀閘操作時，導致保護裝置發出通道告警。

4.2 紋波系數要小

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

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直流電源的正極應保證與通信機房的接地銅排可靠一點連接。

4.5 光纖傳輸衰耗要小

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

5 常見故障現象及分析

光纖復用通道是否正常運行的判斷依據：保護裝置沒有 “通道異常”告警，裝置面板上“通道異常燈”不亮，TBGJ（通道告警）接點不閉合；保護裝置 “通道狀態”中的失步次數、誤碼總數、報文異常數、報文延時次數等計數參數恒定。這2個條件未能滿足，光纖復用通道就會存在異常情況。

5.1 通道故障分析思路

（1）檢測保護裝置的發光功率和接收功率并用尾纖進行光收、光發自環；（2）檢測GXC-64/2M裝置的光發功率和光收功率并進行電口自環；（3）對PCM裝置進行電口自環；（4）利用誤碼儀測試復用通道的傳送質量。

5.2 GXC-64/2M裝置本身故障

（1）故障現象：保護裝置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裝置之間的光信號異常，GXC-64/2M裝置收不到本側PSL-603U送來的光信號，故障部位可能在PSL-603U和GXC-64/2M裝置之間。用光功率計測量PSL-603U的發光功率是否與標稱值一致，注意光功率計的波長與光纖通道傳輸的波長一致；用光功率計測量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PSL-603U、GXC-64/2M裝置分別進行自環試驗，檢查PSL-603U、GXC-64/2M裝置是否正常；若自環時PSL-603U告警消失，GXC-64/2M裝置告警仍然存在，若尾纖光衰正常，此時可判斷GXC-64/2M裝置本身有故障。

（2）故障現象：保護裝置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“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；在本端和對端分別進行PCM自環試驗，發現兩端的所有設備及通道都正常，此時可判斷兩端的GXC-64/2M裝置的版本不一致。

5.3 GXC-64/2M裝置電口側至對端PSL-603U之間的故障

故障現象：保護裝置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，保護通道中斷，不能復歸。

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，裝置收不到對側從通信網絡送來的電信號，可能是GXC-64/2M裝置電口側至對端PSL-603U之間的設備、光纖（尾纖）或電纜出現故障，但無法判斷故障點的具體位置；用光功率計和尾纖測量PSL-603U的發光功率是否與標稱值一致、分別在PSL-603U、GXC-64/2M裝置、PCM裝置間進行光口自環和電口自環，通過自環，本側故障現象仍然存在，對端障現象消失，說明故障在本側；如果本側故障現象消失，則故障在對側，對側維保人員用光功率計和尾纖按步驟進行測量，找出故障點。

5.4 通道告警信號反復出現

故障現象：保護裝置PSL-603U出現“通道告警信號”，維保人員到達現場時“通道告警信號”消失，恢復正常運行，過2個小時“通道告警信號”再次出現。

故障分析：出現時好時壞可能是通道某處出現接觸不良，檢查有些困難，好的時候是查不出來的，用2M誤碼儀掛接在PCM裝置上36小時未發現誤碼，PSL-603U和 GXC-64/2M裝置之間的尾纖外觀檢查無異常；保護裝置重新上電后，又出現“通道告警信號”，通過“會診”，決定檢測保護裝置收信靈敏度，在PSL-603U的收信端串接3dB光衰耗，PSL-603U持續出現“通道告警信號”，經過反復檢查，發現光接收端的法蘭盤內瓷芯有微小裂紋。

在保護通道的故障中，由于光纖的原因導致的故障較多，因此，在光纖保護中須注意以下三個方面：

（1）避免光纖彎曲

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

（2）瓷芯端面清潔

光法蘭盤的瓷芯端面必須保持干凈，看不見的灰塵都會產生較大信號衰耗；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，并用醫用洗耳球吹干；光纖和光法蘭在未連接時都必須用保護罩套好，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，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準法蘭的缺口；光纖插入法蘭有一定阻力，把光纖往里輕推，同時來回轉動，插到位，再擰緊；光纖插入法蘭過程中不能左右晃動，否則會使光法蘭內的陶瓷套管破裂。

6 結束語

GXC-64/2M裝置廣泛應用在超高壓輸電系統光纖復用通道中，掌握光電轉換裝置的維保方法，幫助維保人員快速排除光纖復用通道的故障；隨著智慧電力的發展，GXC-64/2M裝置進一步優化，集成在保護裝置中，無需用尾纖連接，減少中間環節，減少光信號衰耗，減少故障發生率，使光纖復用通道運行更安全、更穩定和更經濟。

參考文獻：

[1]王志亮.光纖保護通道故障處理及方法[J].電力系統通信，2010，09.

[2]胡海棠，等.光纖差動保護通道介紹及應用探討[J].上海電力，2014（3）.

[3]馬澤偉，等.基于FPGA的光纖縱差保護同步接口設計[J].電子科技，2015（3）.

[4]鄭曉瓊，等.GXC-64/2M裝置在500kV線路保護光纖復用通道異常處理中的應用[J].電工技術，2015（08）.

[5]光纖通道調試說明[EB/OL].https：//max.book118.com/html/2016/0420/40916701.shtm.

[6]馬文龍.光纖通信接口與繼電保護的配合[EB/OL].http：//www.docin.com/p-297845164.htm.