通信设备与继电保护装置2M光接口调试常见问题排障

杨志敏

【摘要】 分析了光通信设备与继电保护装置2Mbits/s光接口施工调试过程常见问题的原因，结合工程调试经验给出了排障方法和流程步骤，为缩短2M光接口技术应用工程调试周期、加快调试进度提供了参考实践。

【关键词】 2Mbits/s光接口 电力通信 继电保护

光纤通信是电力线路继电保护装置间通信首选的方式[1]，其在500kV、220kV线路上已经得到了广泛应用，具体包括专用纤芯通信方式和复用2M通道方式[2]。

专用纤芯通信方式，因占用纤芯资源多、传输距离受限、无法远程监视、无法网管调整等不便，其应用逐步减少。而复用2M通信方式，占用资源少、传输距离基本不受限、运行方式调整灵活、支持远程监视和控制，因此在实际中得到越来越多的应用。

电力系统继电保护装置使用的传统复用2M电路采用G.703电接口，而继电保护装置信号使用光接口。因此实际中，光通信设备与继电保护装置之间使用2M光/电信号转换器实现信号转换，进而实现端到端通信。

然而，实际应用中2M光/电信号转换器占用了较多的机房屏柜空间、增加了故障源、增加了投资。为解决上述弊端，南方电网首次提出了继电保护装置与通信设备2M光接口互联技术[3]和接口标准[4]，满足该标准的光通信设备直接输出2Mbits/s速率的光信号，与继电保护装置直接通信，省去了2M光/电信号转换器。

经过长时间论证、测试和试运行后，应用2M光接口技术的继电保护通信通道在南方电网逐步开始推广应用。但由于应用初期，设备施工环节光通信设备与继电保护装置2M光接口调试方面，几乎没有可参考的经验。本文就实验室测试期间和应用初期调试方面暴露出的共性问题进行剖析，并给出相应的建议。

一、继电保护光纤通信通道概述

线路继电保护光纤复用通信通道示意图如图1所示，上半部分为传统基于2M复用电接口的端到端通道，下半部分是基于2M复用光接口的端到端通道。两者相比，后者应用了2M光接口技术，省略了2M光/电转换器，实现了光通信设备与继电保护装置之间光信号直连。

传统基于2M复用电接口的继电保护光纤复用端到端通道在当前500kV、220kV线路保护中被广泛使用。基于2M复用光接口技术的光纤复用通道目前刚刚开始推广使用。两者相比，采用2M复用光接口技术的继电保护光纤复用通信通道具有如下优点：（1）节省投资：节省了对2M光/电转换器的一次性投资。按照500kV线路双套保护、每套保护双通道的标准配置，一条线路可节省投资约2万元。（2）节省空间：节省了2M光/电转换器占用的机房屏柜资源。一个8回500kV出线、12回220kV出线的500kV站点，约可节省6个屏柜空间。（3）更加可靠：由于2M光/电转换器为有源设备，同时也是故障源，减少设备即减少故障源，提高了通道的可靠性。（4）便于管理：原来2M光/电转换器的存在，增加了系统接线的复杂性，同时该设备无法远程监测，管理难度较大。2M光接口技术应用后，明显提高了系统的可管理性。

二、2M光接口施工调试常见问题

根据对系统测试阶段和推广应用初期系统调试工作的总结，应用2M光接口技术的继电保护装置通信通道施工调试中常见问题如下：（1）2M电路异常，导致通道不通；（2）继电保护装置或2M光接口模块无收光或收光功率过低，导致通道不通；（3）装置有收光、且收发光功率正常，但通道依然不通；（4）收发光正常，但通道有误码，导致通道不稳定。

三、排障思路及流程

3.1 2M电路异常情况

2M电路异常导致的通道不通情况，实际中较少见。该异常的表象一般为SDH设备2M落地站点之间端到端测试不通。

一般通过分析网管告警确定故障源，参考步骤如下：（1）网管查看电路两侧端口及对应时隙是否有告警，若无告警，则怀疑2M光接口模块异常，排障方法见3.3节。（2）有告警情况下，检查网络中是否有设备或光缆故障，若有上述故障，则需进行故障修复。（3）若均无上述故障，则为电路路由所经网元节点时隙交叉配置有误，需要用逐段排除的方法定位到配置错误的网元，修改相应的交叉配置。

3.2 收光异常情况

收光异常包括任意光纤两端任意一台设备无收光或收光功率过低的情况。导致设备无收光的原因一般为对侧设备发光模块异常，排障参考步骤如下：（1）核实继电保护装置和光传输设备收发光模块的工作波长均为1310nm，若任意一侧光模块工作波长为1550nm，则需更换光模块。（2）网管查看光传输设备2M光接口模块发光功率，若发光功率明显偏低，则初步可判定本侧发光模块异常，需要更换光模块；（3）需网管查看光传输设备2M光接口模块收光功率，若无收光或收光明显过低，则需端到端测试光纤连通性和衰耗，若光纤端到端衰耗正常，则初步可判定对侧发光模块异常，需要更换光模块。

3.3 继电保护装置软硬件版本不符

若继电保护装置和光传输设备均有收光、且收发光功率正常，但通道依然不通，则需要核实继电保护装置的软硬件版本是否满足2M光接口的运行工况。

继电保护装置软硬件版本一般根据通信通道协议进行匹配，通常64k（PCM）、2M电接口、2M光接口、4M纤芯直连、载波等各种通信方式均对应不同的软硬件版本。而2M光接口、4M纤芯直连通信方式均无需使用2M光/电转换器，且继电保护装置均使用相同的收发光模块，从外观上看无法区分装置匹配哪一种通信方式，因此极具迷惑性。正因如此，会造成因软硬件版本不匹配导致通道不通的情况发生，具体表象为继电保护装置和光传输设备均有收光、且收发光功率正常，但通道依然不通。通过如下步骤进行验证，若条件均满足，则可基本判定为继电保护装置软硬件版本不匹配导致： （1）核实继电保护装置和光传输设备均有收光、且收发光功率正常；（2）在网管上将光传输设备中与继电保护连接的2M光接口向业务侧换回，继电保护装置依然显示通信异常；（3）则完全绕开光传输设备，在ODF（光配线单元）上，将尾纤做硬件换回，继电保护装置显示通信正常。

判定属于上述情况后，需要更换继电保护装置相应的CPU插件方能解决。

3.4 通道误码

通道误码造成的通信异常通常表现为，继电保护装置和通信设备收发光均正常、且设备间通信通道畅通，但存在误码。

引起通道误码的常见因素包括：（1）通信设备时钟不稳定、定时丢失、时钟精度不高；（2）通信通道误码；（3）通信通道时钟参数设置不合理；（4）继电保护装置时钟不稳定；（5）通信设备与继电保护装置连接的光纤类型引起。

针对上述现象，参考排障步骤如下：（1）观察通信光传输设备承载的其他业务是否存在误码。若因通信设备时钟不稳定、定时丢失、时钟精度不高原因引起的误码，则该设备承载的业务均会出现误码。（2）查看该通道是否存在误码，通信设备网管均可查看误码率、不可用秒等性能参数，若观察周期内上述参数不为零，则存在误码。（3）检查通信通道输出时钟参数设置是否合理。传输继电保护的通信通道输出时钟不应开启输出重定时，否则虽然通道本身没有误码，但是继电保护装置接收报文时，可能造成误码。（4）检查继电保护装置时钟源是否稳定。由于时分复用通信方式，在原理上对时钟要求较高，若继电保护装置时钟不稳定，亦可能引起误码。（5）除光通信设备和继电保护装置之外，两则连接的光纤也可能引起误码。因2M复用光接口工作波长范围1310±50nm，一般要求使用G.652光纤连接上述设备。若继电保护装置和通信设备使用G.655光纤连接，则可能引起误码。

四、结语

针对光通信设备与继电保护装置2M光接口技术推广应用中，施工调试过程的4大类常见问题进行了分析，并结合工程调试经验，给出了具体的原因分析和排障参考流程步骤，给2M光接口技术工程施工调试中缩短调试周期、加快调试进度提供了参考实践。

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] 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

[3] 杨俊权，王勇，利韶聪，李舒涛. 继电保护装置与通信设备2Mbit/s光接口互联技术[J]. 南方电网技术，2011，5（4）：65-67

[4] Q/CSG 110002-2011，南方电网光通信网络技术规范（第1卷MSTP）[S]