继电保护装置与通信设备2+Mbit_s光接口互联技术

2011年第 5卷第 4期南方电网技术研究与分析
2011，Vol. 5，No. 4 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Study & Analysis

文章编号：1674-0629(2011)04-0065-03 中图分类号：TN929.11；TM774 文献标志码：A

继电保护装置与通信设备
2 Mbit/s光接口互联技术

杨俊权
1，王勇
1，利韶聪
2，李舒涛
2

（1. 中国南方电网电力调度控制中心，广州
510623；2. 广东省电力设计研究院，广州
510660）
摘要：目前在电网运行中复用继电保护装置与通信光传输设备间以
2 Mbit/s电口互连，存在着连接复杂、光电转换设备
缺少统一的接口标准、光电转换设备不能网管监控等问题。因此，提出了适用于保护装置和通信设备的
2 Mbit/s光接口
方式及其技术标准，并完成了相关测试工作。结果显示，复用继电保护装置与通信光传输设备之间采用统一标准的
2
Mbit/s光接口直连通信是可行的，但其可靠性和稳定性尚待进一步验证。
关键词：继电保护；2 Mbit/s速率光接口；继电保护；通信传输设备；光接口标准


The 2 Mbit/s Optic-interfaces Technology for Relay Protection and
Communication Devices with Protection Channel Multiplexing


YANG Junquan1, WANG Yong1, LI Shaocong2, LI Shutao2

(1. CSG Power Dispatching Control Centre, Guangzhou 510623, China;
2. Guangdong Electric Power Design Institute, Guangzhou 510660, China)
Abstract：There are problems in current power grid operation with 2 Mbit/s optic interface between the multiplexing relay protection
device and optical transmission device, such as complexity of connection, lack of a unified interface standard of photoelectric
conversion device, and lack of monitoring of photoelectric conversion device. Aiming at that problems, this paper proposes a new
optic interface model and standard for 2 Mbit/s optical interconnection technology, and has carried out related tests. The results show
that with the proposed standard of 2 Mbit/s optic interface, it is feasible for the relay protection and optical trasmission devices to
interconnect and communicate to each other, but the reliability and stability are to be further verified.
Key words： relay protection; 2 Mbit/s optic interface; relay protection; optical transmission device; optic interface standard

按电网的运行要求，“具有光纤通信的输电线路
应优先采用光纤作为传送继电保护信息的通道”[1]。
在当前 500 kV、220 kV线路上，光纤通道电流差动
保护作为主要的继电保护方式被广泛使用。传输继
电保护信息的通信通道既可以是专用通道，也可以
是复用通道。

专用通道方式是指线路两侧保护装置之间直接
通过导引线或光纤传输保护信息。一个通道独占两
根导引线或纤芯,由保护装置把保护信息编码后传
送到对端，中间不经过任

何数字复接设备，但这种
方式占用了大量光纤芯资源，且无法在长距离线路
上得到应用。

复用通道方式是指线路两侧保护装置通过电力
通信网传输保护信息。光纤复用保护通道由于其节
省资源、可自愈、资源调配灵活的优点，从而被作
为远距离线路的主要保护通道被优先推荐使用。

本文通过对复用保护通道方式问题的研究，提
出了适用于保护装置和通信设备的 2M光接口方式
及其技术标准，并完成了相关测试工作。

1 现状及问题

复用通道方式下的光电转换设备和电力通信网
之间的接口一般采用 2 Mbit/s电接口。保护装置与
通信传输设备之间连接如图 1所示。这种方式的应
用存在如下问题：

1）由于第三方协议转换装置没有统一的接口
标准，装置的故障有可能导致继电保护拒动，给电
网运行带来极大安全隐患；
2）大量的光电转换、跳线、跳纤使得工程实
施复杂，可维护性差，且投资较大；
3）光电转换设备不能网管监控，故障率高 [4]。
为了解决上述问题，需要研发一种继电保护装

66 南方电网技术第
5卷


图
1 保护装置与通信传输设备
2 Mbit/s电接口互联示意图
Fig. 1 The 2 Mbit/s Electrical Interface Between the Multiplexing Relay Protection Device and Optical Transmission Device

置和通信设备都适用的光接口进行直接互联，从而
取消中间接口装置。

本文所述的继电保护装置与通信设备互连
2
Mbit/s光接口开发应用研究，制定适用于继电保护
装置与通信设备的互连光接口标准，实现继电保护
装置与通信设备采用光接口直接通信，如图
2所示。


图
2 保护装置与通信设备
2 Mbit/s光接口互连示意图
Fig. 2 The 2 Mbit/s Optical Interface Between the Multiplexing Relay
Protection Device and Optical Transmission Device


2 互连
2 Mbit/s光接口技术标准研究


2.1 光信号接口方式
2 Mbit/s光信号采用非成帧方式接口，可以保
证通信同步数字体系设备对继电保护信号的透明传
输，通信同步数字体系设备无需关心保护信号的编
解码方式等内部处理机制，使得光接口可以最大程
度的兼容各种继电保护装置，也降低了通信同步数
字体系设备与继电保护装置光接口的开发难度和开
发成本。同时，采用非成帧方式接口，可以使用通
道全时隙链路进行数据传输，提高数据传输效率
[5]。


2.2 光信号的编码及速率要求
光接口对保护侧信号编码方式不作要求，但要
求保护装置编码后光信号速率为（2 048 ± 50 × 10.6）
Kbit/s，信号中必须包含时钟信息，且不能出现
4个
及以上的长连“0”或长连“1”。

发送端通信同步数字体系设备从收到

的光信号
中提取的时钟信息，不能出现
4个及以上的长连“0”
或长连“1”，是由于继电保护装置发过来的光信号
如果出现长连“0”和长连
“1”，则发送端通信同步
数字体系设备无法提取出时钟，或会导致提取出来
的时钟质量差。在出现
3个及以下的长连“0”和长

连“1”时，才能保证信号的有效识别与同步，使得
发送端通信同步数字体系设备能够准确地提取时钟
信息，进而利用时钟信息提取出继电保护装置发过
来的信号，最终复用在
SDH的帧结构中，传输到对
端[3]。


2.3 数据传输过程
利用
2 Mbit/s光接口，变电站之间保护装置通
过电力通信网的通信方式如图
3所示。


2 Mbit/s光信号在在
A、B站保护装置之间的收
发过程如图
4所示。首先，A站保护装置对保护信
号进行编码并将其转换为标称速率为
2 048 Kbit/s
的光信号，然后通过光纤将光信号传输到
A站通信
传输设备的
2 Mbit/s光接口，经过光电转换处理后
对
2 Mbit/s电信号进行时钟信息提取，所得的时钟
信息用来保证
A站通信传输设备和
B站通信传输设
备信号传输的同步性。

在
A、B站通信设备建立同步后，A站通信设
备对
2 Mbit/s电信号进行复用形成
STM-N电信号，
再经过光电转换后变成
STM-N光信号通过通信通
道传输至
B站通信传输设备，再通过光电转换、解
复用、解码等步骤最终
B站保护装置接收到来自
A
站保护装置发送的保护信号，B站保护装置对信号
进行分析处理后，以同样的方式发送相应的信号至
A站保护装置，从而达到
A、B站保护装置相互通
信的目的。


3 互连光接口测试

在光接口技术标准研究和开发的基础上，组织
了相关厂家开展
2 Mbit/s光接口互联互通测试工
作，验证保护装置及通信设备厂家开发出的
2 Mbit/s
光接口是否满足保护装置与通信设备互连光接口技
术要求，以及保护装置与通信设备通过新开发出的
2 Mbit/s光接口能否正常通信。

对保护装置与通信设备互连光接口的测试包括
光接口参数测试、网管监测功能测试、互通性测试
及稳定性测试等。


1）光接口参数测试：对光接口的数字信号标

第
4期
杨俊权，等：复用保护通道继电保护和通信设备
2 Mbit/s光接口技术


图 3 变电站之间保护装置通信连接示意图
Fig. 3 The Interconnection Between Relay Protection Devices in Transformer Substations via Communication Channel


图 4 2 Mbit/s光信号收发过程示意图
Fig. 4 The Process of Sending and Receiving the 2 Mbit/s Optical Signal

称传输速率、工作波长、最大
RMS宽度、发射功
率、最小消光比、最差灵敏度、最小

过载点等进行
测试。


2）网管监测功能测试：对保护装置告警及通
信设备网管功能进行测试。
3）互通性测试：测试保护装置与通信设备光
接口互通性，并模拟实际工程应用进行测试。
4）稳定性测试：测试保护装置与通信设备光
接口长时间工作下的误码率。
测试结果表明，新开发的
2 Mbit/s光接口各项
参数满足制定的保护装置与通信设备光接口技术要
求，保护装置能和通信设备能通过
2 Mbit/s光接口
进行正确的互连互通，通信设备能够正确传输保护
动作信号，保护装置能正确反映保护动作，并且两
侧保护装置通过通信通道长时间通信不会产生误码
和告警，完全可替代目前保护装置与通信设备之间
通过转换装置连接的方式。


4 结论

1）开展了继电保护装置与通信设备互连
2
Mbit/s光接口从最初的技术研究、标准制定，以及
光接口开发、联合测试。通过以上工作，初步证明
了保护装置与通信设备之间采用统一标准的
2
Mbit/s光接口直连通信是可行的。
2）有必要在实际电网运行环境下进行继电保
护装置与通信设备光接口的互通挂网运行测试，以
进一步论证继电保护装置与通信设备之间通过
2
Mbit/s光接口直接通信的可靠性和稳定性。然后，
进行电网运行应用试点，取得经验后逐步推广该光
接口的使用。

参考文献：

[1]
GB/T 14285—2006，继电保护和安全自动装置技术规程[S].
[2]
ITU-T Rec. G. 703: 1998, Physical/ Electrical Characteristics of
Hierarchical Digital Interfaces [S].
[3]
ITU-T Rec. G. 704: 1998, Synchronous Frame Structures Used at
1544, 6312, 2048, 8448 and 44736 kbit/s Hierarchical Levels [ S].
[4]
利韶聪，黄盛.500kV输电线路继电保护复用光纤通信方式探讨[J].
电力系统自动化，2008，32（12）：98-99.
LI Shaocong, HUANG Sheng. A Discussion on 500 kV Transmission
Line Relay Protection Multiplexed with Fiber-optic Communication
[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008，32（12）：98-99.
[5]
伍小刚，俞波，姚吉文，等
. 3种同步接口在光纤纵差保护中的设
计实现[J]. 电力系统自动化，2006，30（20）：77-80.
WU Xiaogang, YU Bo, YAO Jiwen, et al. Design and Realization of
Three Kinds of Synchronous Interface in Fiber-optic Current Differential
Protection [J]. Automation of Electric Power Systems, 2006，
30（20）：77-80. .
.收稿日期：2010-12-10
作者简介：

杨俊权（1963），男，天津人，高级工程师，工学学士，从事电力
通信调度运行、电力通信技术研究及专业管理工作（
e-mail）
yangjq@https://www.wendangku.net/doc/b18683955.html,；

王勇（1979），男，陕西人，工程师，工学硕士，从事电力通信技
术研究、通信资源及系统管理工作；
利韶

聪（
1978），男，广东人，工程师，研究方向为电力通信系统。