1国网山西省电力公司临汾供电公司 山西临汾 041000；2国网四川省电力公司天府新区供电公司 四川成都 610041
摘要：在长期的社会发展过程中，我国的电力系统也实现了进一步的发展与创新。就针对于电力部门而言，安全运行是其一个首要任务。现阶段，随着我国互联网技术的不断推进，电网运行管理也变得更加复杂，因此，电网的安全稳定运行就变得非常重要。电力系统继电保护和安全自动装置、调度自动化、电力市场支持系统、电力通信数据网络等是电力系统的重要组成部分，是保证电网安全、优质、经济、高效运行的重要手段，是电网管理自动化、现代化的基础和重要标志，对提高电网的科技含量、提高电网的整体效益起着越来越突出的作用。随着通信技术的发展，数字微波和光纤通信得到普及，尤其是光纤通信在电力系统具有广阔的发展前景，如何利用光纤通信网同时传送话音、远动和继电保护等信号，是目前需讨论和深入研究的问题。
关键词：SDH光纤通信；继电保护；误码特性；时间延迟
目前，电力系统的继电保护，已经成为了电力系统运行与发展中的一个重要部分，我们不仅需要对远动和继电保护进行相应的监测，还需要传输通道将信息准确、可靠、迅速地传送出去，使故障在最短的时间内得到控制。现阶段，最主要的做法，就是通过运用电力线载波和微波通道传输，技术上已十分成熟，但存在着易受噪声和电磁干扰、传输容量小、通道利用率低等问题。随着全国联网的不断推进和电网规模的不断扩大，电网的运行管理越来越复杂，其安全稳定运行越来越重要。
一、继电保护信号对传输延时和损伤的要求
首先，其要求继电保护和安全自动装置，必须要满足安全性、可靠性、灵敏性以及速度性的要求。即无故障时保护装置不误动作，发生故障时可靠动作，有选择地切除故障，把故障影响尽可能地限制在最小范围。同时要求快速动作，这不仅是为了减轻设备损坏的程度，更主要的是为了在事故后尽快恢复系统正常运行。其次，继电保护中输电线路的保护比较复杂，要求更高。特别是远距离、重负荷的输电线路或互联网络的联络线路上的继电保护，若工作不正常将会给电力系统的运行带来灾难性的影响。最后，在《电力系统窄带命令式远方保护设备技术要求及试验方法》（GB厅15149——94）中对保护系统的动作时间作出了规定，最近将要发布实施的新标准《电力系统远方保护设备的性能及试验方法—第——部分：命令系统》对原标准内容做了——定的修改，要求更为严格。其具体要求是：保护系统故障切除时间典型值为28——19Oms；远方保护系统总动作时间2——701115；最大实际传输时间（有噪声情况下）为2——65ms（不包括通信电路）；其中包括：远方保护发信端起动命令时间l——5ms，远方保护收信端选择判决时间l——40ms，噪声引起的附加时延0——20ms。
二、SDH光纤通信传输继电保护信号的误码特性分析
从本质上来说，在光纤传输系统当中，其能够产生误码的主要内部机理包含以下几个方面：（1）各种噪声源；（2）色散引起的码间干扰；（3）定位抖动产生的误码；（4）复用器、交叉连接设备和交换机的误码。除此以外，光纤通信系统的误码性能，主要还是因为一些有着明显突发性质的脉冲干扰源所导致的，例如外部电磁干扰、静电放电、设备故障、系统倒换、配线架接触不良、电源瞬态干扰和人为活动等等[1]。理想的光纤传输系统是十分稳定的传输通道，基本不受外界电磁干扰的影响。关于保护对微波通道和光纤通道误码性能的要求，目前国际上还没有统一的标准。文献有关误码性能的要求是在ITU-T建议G.821的基础上提出的。规定中将G.821建议中严重误码秒的误码率门限值由1×10-3提高到1×10-4，这一指标是按照日本提出的保护闭锁时间率10-5的标准推导得出的。日本电力系统利用微波通道复用保护应用较早，也比较普遍。
在该保护装置当中，电流所采用的主要是每工频周期12次的速率，也就是说采样频率为12×50=600Hz，其每幀的长度为64000/600=107bit，按照误码均匀分布来考虑，当1幀中有1个误码时保护舍弃该幀，其闭锁时间为1/600=1.66ms。经过了大量的国外研究证明，SDH通道当中所提供的性能，同城能够优于G.826的规范。为了反映这一事实和更好地适应各种新业务，特别是数字业务的高性能要求，ITU-T决定开发专门用于SDH通道的新建议G.828，其具体误块秒率（ESR）和严重误块秒率（SESR）指标又有不同程度的严化。G.826指标是针对光纤通道规定的，而光纤通道的传输性能、抗干扰性要远远优于微波通道。在G.826中，规定了SDH通道全程端对端27500km误码性能指标，其指标是按误块来衡量的，分别是ESR、SESR和背景误块比（BBER）[2]。其中最重要的是反映系统抗突发误码能力的SESR指标，该项指标对应于PDH系统中采用的G.821规范的严重误码秒指标。根据SDH微波接力通信系统工程设计的有关规定，分配给中继和长途通道误码性能的SESR指标为：
由此可见，该指标要明显严格于PDH系统的严重误码秒指标。因此，通过以上分析可以得出这样的结论：SDH系统的通道质量指标要比PDH系统指标更严格，PDH微波通道传送保护信号能够满足传输质量要求时，SDH光纤通道更能够满足要求。当然，整个系统对可能产生的外部干扰要采取必要的防范措施。
三、传输延时的产生与计算
（一）延时的产生
造成SDH光纤通信系统出现延时的因素多种多样，其中主要包含了以下几个方面的内容：
（1）传输系统产生延时。不管是光信号还是电信号，其都属于电磁波的范畴，其在一定的传输媒质中传播速度都是有限的，主要取决于媒质的折射率。如光波信号经过光纤的传输延时τ可以表达为：
τ=l?n1/c
式中c为真空中的光速（3×105km/s）；n1为光纤芯区折射率，典型值为1.48。由此可计算出光信号在光纤中的传输延时大致为4.9?s/km，再考虑整个系统中再生器和复用器引入的少量延时，整个光缆系统所产生的延时可以按5?s/km估算。长途传输系统的延时主要是由传输媒质引起的。
（2）网络节点和其它数字设备产生的延时。在一个数字连接中，除了传输系统会产生延时外，网络节点设备（数字交换机和数字交叉连接设备）可能有缓冲器、时隙交换单元和其它数字处理设备，这些均会产生传输延时。此外，PCM终端、复用器和复用转换器也会产生不同程度的延时。
（3）其它因素引人的延时。光纤通信领域不断出现新技术，每——种新技术的引入可能会减少延时，也可能会增加延时，具体取决于其工作机制[3]。如SDH技术，需要完成同步复用、映射和定位，进行各类开销处理、指针调整及连接处理等，增大了传输延时。另外，网络结构的变化、安装施工的质量等也会影响传输延时。
（二）延时的计算
综合以上各方面因素，可以得出SDH网络的传输延时（Td）的计算公式为：
Td=te+tp+tr×n+to
式中te为SDH设备的传输延时，与设备及传输速率等级有关；tp为终端设备（PCM等）延时，取1ms；tr为中继复用器延时，取0.1ms；n为光区间数；to为光信号在光纤线路中的传输延时，to=40×n×0.005。tp为终端设备延时，包括PCM复用器和连接电路等的延时，CCITT在建议G?712中推荐，一对PCM复用终端设备音频四线口间的单向传播时间应小于600?s。
四、结语
总而言之，通过运用SDH光纤通信系统，能够从根本上来满足电力系统传输继电保护信号传输损伤和时间延迟的要求，并且能够作为继电保护信号可靠的传输通道。为了适应电力系统和通信技术的发展，今后在规划建设现代化的光纤通信网时，应该同时考虑复用继电保护信号的问题。这样既有利于统一管理，又可节省大量投资。随着研究的深入和技术的进步，继电保护信号与其它信号复用电力通信网的技术必将日臻完善。
参考文献
[1]苏正华. 继电保护光纤通信应用技术综述[J]. 通信电源技术，2016，04：285-286.
[2]蒋体浩，李月芹. 一种继电保护装置与通信设备光接口互联技术的实践应用[J]. 电子世界，2016，20：15-16.
[3]金梦颖. 基于MSTP的SDH传输网应用研究[D].华北电力大学，2015.
作者简介：
周春红（1964年4月），女，山西襄汾人，高级工程师，国网山西省电力公司临汾供电公司，从事通信工作30余年。
姚宸（1992年1月），男，山西临汾人，国网四川省电力公司天府新区供电公司，主要从事变电检修专业。
论文作者:周春红1,姚宸2
论文发表刊物:《电力技术》2016年第11期
论文发表时间:2017/3/1
标签：光纤论文; 通道论文; 继电保护论文; 系统论文; 误码论文; 信号论文; 电力系统论文; 《电力技术》2016年第11期论文;