GXC—64/2M装置在电力光纤复用通道中的应用

柴如仁

摘 要：光纤通信是电力系统重要的组成部分，复用通道是光纤通信的一种传输形式，PSL-603U是超高压电力系统的保护设备，配套组件GXC-64/2M装置能把光信号转化为电信号，也能把电信号转换成光信号；在通道运行过程中由于光电转换装置GXC-64/2M的异常会导致通道异常或使主保护退运；文中主要介绍了GXC-64/2M装置的工作原理、技术参数、连接端子、注意事项、典型故障分析及光纤连接的技术要点。

关键词：复用通道；GXC-64/2M装置；故障分析

中图分类号：TM7 文献标志码：A 文章编号：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

電力光纤通信为继电保护提供了稳定、可靠的信息传输通道，解决电力载波通信环节多、环境差、故障隐蔽性强、高频保护动作可靠性低的问题。

光纤通道传输的保护信号对两侧保护装置的准确动作起着至关重要的作用，能够保证超高压线路安全、稳定运行。

光纤通道可分为专用光纤通道和复用光纤通道两种。专用光纤通道中间环节少，运行可靠，通道利用率低，适用于短距离传输信号；复用光纤通道采用专用光端机，通道信号强，利用率高，中间环节多，故障率高，适宜远距离传输信号。

在复用光纤通道中，线路主保护装置选用 PSL-603U，选用GXC-64/2M装置作为它的配套组件，在通道运行过程中GXC-64/2M装置的异常会导致通道异常或使主保护退运，对GXC-64/2M装置的深入认识有助于通道异常的快速处理。

1 GXC-64/2M装置工作原理

保护装置PSL-603U输出64k bit/s的光信号，通过尾纤接入光电转换装置GXC-64/2M，由GXC-64/2M将光信号转换为64k bit/s的电信号，将64k bit/s的电信号接入PCM装置变换为2M bit/s的电信号，再将2M bit/s的电信号接入SDH或PDH设备转换为2M bit/s的光信号，放大后的光信号通过光纤与对侧的保护装置PSL-603U交换信息（如图1）；PSL-603U也可直接输出2M bit/s的光信号通过尾纤送入GXC-64/2M装置，转换为2M bit/s的电信号后直接接入SDH或PDH设备转换为2M bit/s的光信号与对侧的PSL-603U交换信息（如图2）。

GXC-64/2M装置将保护装置PSL-603U发送的光信号转换为电信号通过数字通信设备传输到线路对端，同时将从数字通信设备接收的电信号转换成光信号发送给保护装置PSL-603U，实现光纤差动保护的信号传输（如图3）。

2 连接端子及跳线

2.1 连接端子

（1）1、2号端子：-48V直流电源输入端，电压允许在-40V～-65V之间波动；（2）3号端子：接地端；（3）5、6号端子：装置告警输出端；（4）7、8号端子：64k bit/s数字口“发送端”，通过双绞线与PCM设备的64k bit/s同向数字口“接收端”相连；（5）11、12号端子：64k bit/s数字口“接收端”，通过双绞线与PCM 设备的64k bit/s同向数字口“发送端”相连；（6）2M数据口TX：2M 数据“发送端”，通过同轴电缆与E1口“接收端”相连；（7）2M数据口RX：2M 数据“接收端”，通过同轴电缆与E1口“发送端”相连；（8）光发：通过光纤与保护设备的“光收”回路连接；（9）光收：通过光纤与保护设备的“光发”回路连接。

2.2 模件跳线

装置有JP1、JP2两个跳线：64K工作方式时JP1、JP2在“64K”位置；2M工作方式时JP1、JP2 在“2M”位置。

3 主要技术参数

3.1 光接口

（1）光波长：1310nm；（2）发光功率：-10db；（3）光纤接收灵敏度：-33db；（4）连接器类型：FC/PC。

3.2 电接口

3.2.1 64k PCM数字口

（1）接口特性：同向型接口；（2）比特率：64k bit/s；（3）特性阻抗：120欧姆平衡；（4）接口码型：符合ITU-T/G.703。

3.2.2 2M基群口（E1）

（1）編码方式：HDB3；（2）比特率：2048k bit/s±50ppm；（3）特性阻抗：75欧姆 同轴；（4）接口码型：符合ITU-T/G.703。

3.3 工作条件

（1）环境温度：-5℃～+40℃；（2）相对湿度：5%～95%；（3）大气压力：80kPa～110kPa。

4 使用注意事项

4.1 装置可靠接地

GXC-64/2M装置接地不良或没有接地，平时能正常工作，一但有故障或刀闸操作时，导致保护装置发出通道告警。

4.2 纹波系数要小

GXC-64/2M装置采用-48V电源，对纹波系数有比较高的要求，一般要求纹波电压不超出100mV（即纹波系数≤0.21%），若电源纹波比较大，光电转换过程会出现误码。

4.3 双绞线的屏蔽层接地

GXC-64/2M装置与PCM装置之间的屏蔽双绞线要求使用四芯带屏蔽双绞线，屏蔽层要可靠接地。

4.4 -48V电源正极接地

GXC-64/2M装置的-48V直流电源的正极应保证与通信机房的接地铜排可靠一点连接。

4.5 光纤传输衰耗要小

保护装置PSL-603U到GXC-64/2M装置间的尾纤纤芯传输衰耗不应大于2.5dB，对不满足要求的纤芯要查明原因并进行处理。

5 常见故障现象及分析

光纤复用通道是否正常运行的判断依据：保护装置没有 “通道异常”告警，装置面板上“通道异常灯”不亮，TBGJ（通道告警）接点不闭合；保护装置 “通道状态”中的失步次数、误码总数、报文异常数、报文延时次数等计数参数恒定。这2个条件未能满足，光纤复用通道就会存在异常情况。

5.1 通道故障分析思路

（1）检测保护装置的发光功率和接收功率并用尾纤进行光收、光发自环；（2）检测GXC-64/2M装置的光发功率和光收功率并进行电口自环；（3）对PCM装置进行电口自环；（4）利用误码仪测试复用通道的传送质量。

5.2 GXC-64/2M装置本身故障

（1）故障现象：保护装置PSL-603U通道告警指示灯亮，GXC-64/2M装置告警指示灯亮、2M光口指示灯熄灭。

故障分析：GXC-64/2M装置告警指示灯亮、2M光口指示灯熄灭，PSL-603U与GXC-64/2M装置之间的光信号异常，GXC-64/2M装置收不到本侧PSL-603U送来的光信号，故障部位可能在PSL-603U和GXC-64/2M装置之间。用光功率计测量PSL-603U的发光功率是否与标称值一致，注意光功率计的波长与光纤通道传输的波长一致；用光功率计测量PSL-603U与GXC-64/2M装置之间的尾纤光衰，若尾纤光衰过大，尾纤有故障；对PSL-603U、GXC-64/2M装置分别进行自环试验，检查PSL-603U、GXC-64/2M装置是否正常；若自环时PSL-603U告警消失，GXC-64/2M装置告警仍然存在，若尾纤光衰正常，此时可判断GXC-64/2M装置本身有故障。

（2）故障现象：保护装置PSL-603U通道告警指示灯亮，GXC-64/2M装置告警指示灯亮、2M光口、电口指示灯都熄灭。

故障分析：根据“GXC-64/2M装置告警指示灯亮、2M光口、电口指示灯都熄灭”这一现象初步判断故障可能在GXC-64/2M装置本身，更换GXC-64/2M装置，故障依旧；在本端和对端分别进行PCM自环试验，发现两端的所有设备及通道都正常，此时可判断两端的GXC-64/2M装置的版本不一致。

5.3 GXC-64/2M装置电口侧至对端PSL-603U之间的故障

故障现象：保护装置PSL-603U通道告警指示灯亮，GXC-64/2M装置告警指示灯亮、2M电口指示灯熄灭，保护通道中断，不能复归。

故障分析：从图1、2可知，GXC-64/2M装置告警指示灯亮、2M电口熄灭，装置收不到对侧从通信网络送来的电信号，可能是GXC-64/2M装置电口侧至对端PSL-603U之间的设备、光纤（尾纤）或电缆出现故障，但无法判断故障点的具体位置；用光功率计和尾纤测量PSL-603U的发光功率是否与标称值一致、分别在PSL-603U、GXC-64/2M装置、PCM装置间进行光口自环和电口自环，通过自环，本侧故障现象仍然存在，对端障现象消失，说明故障在本侧；如果本侧故障现象消失，则故障在对侧，对侧维保人员用光功率计和尾纤按步骤进行测量，找出故障点。

5.4 通道告警信号反复出现

故障现象：保护装置PSL-603U出现“通道告警信号”，维保人员到达现场时“通道告警信号”消失，恢复正常运行，过2个小时“通道告警信号”再次出现。

故障分析：出现时好时坏可能是通道某处出现接触不良，检查有些困难，好的时候是查不出来的，用2M误码仪挂接在PCM装置上36小时未发现误码，PSL-603U和 GXC-64/2M装置之间的尾纤外观检查无异常；保护装置重新上电后，又出现“通道告警信号”，通过“会诊”，决定检测保护装置收信灵敏度，在PSL-603U的收信端串接3dB光衰耗，PSL-603U持续出现“通道告警信号”，经过反复检查，发现光接收端的法兰盘内瓷芯有微小裂纹。

在保护通道的故障中，由于光纤的原因导致的故障较多，因此，在光纤保护中须注意以下三个方面：

（1）避免光纤弯曲

保护装置PSL-603U与GXC-64/2M装置之间尾纤过度弯曲会使尾纤的纤芯折断，在必须弯曲时，弯曲部分的曲率半径大于3cm，否则会增加尾纤的信号衰耗。

（2）瓷芯端面清洁

光法兰盘的瓷芯端面必须保持干净，看不见的灰尘都会产生较大信号衰耗；光纤插入法兰前，纤芯的瓷芯端面用浸有纯净的无水酒精沙布擦干净，并用医用洗耳球吹干；光纤和光法兰在未连接时都必须用保护罩套好，防止脏物污染光法兰和瓷芯端面。

（3）光纤与法兰连接

光纤在插入光法兰时，保持在同一轴心线上插入，并且光纤上的凸出定位部分要对准法兰的缺口；光纤插入法兰有一定阻力，把光纤往里轻推，同时来回转动，插到位，再拧紧；光纤插入法兰过程中不能左右晃动，否则会使光法兰内的陶瓷套管破裂。

6 结束语

GXC-64/2M装置广泛应用在超高压输电系统光纤复用通道中，掌握光电转换装置的维保方法，帮助维保人员快速排除光纤复用通道的故障；随着智慧电力的发展，GXC-64/2M装置进一步优化，集成在保护装置中，无需用尾纤连接，减少中间环节，减少光信号衰耗，减少故障发生率，使光纤复用通道运行更安全、更稳定和更经济。

参考文献：

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