1、p DL 中华人民共和国电力行业标准DL/T 5062 - 1996 微波电路传输继电保护信息设计技术规定条文说明主编单位：电力工业部东北电力设计院批准部门：中华人民共和国电力工业部f 咆川省徽、1996北京说明复用微波通信电路传输继电保护信息是涉及继电保护和微被通信两个专业的新技术。为了顺利推广这一新技术，必须制定个统管两专业的设计技术规定。为此，电力工业部电力规划设计总院给电力工业部东北电力设计院下达了编写本规定的任务。本规定结合两专业的各自要求和技术条件，重点地对继电保护装置与通信设备的接口、接口连接和相关技术及设计原则做了必要的规定。由于专业配合上的要求，本规定除对两专业分别做了必要的
2、规定外，还从继电保护专业要求出发，对数字微波通信电路的性能指标也做了相应规定。由于本规定是国内首次编制，国外也无先例，虽几经讨论、修改，仍难免存在不当、不全之处，在执行中如有发现，请函告主编单位。16 目次说明1 总则. 18 3 继电保护与微波通信的接口3. 1 音频接口”3. 2数字接口“”“”.20 4 继电保护设备与通信终端设备的连接.30 17 1总则t. o. 2 本条是本规定的适用范围。光纤通信与数字微波通信有相同的终端复用设备，因此复用光纤通信通道的设计可参照本规定。t. o. 3 继电保护对数字微披通信电路的性能指标要求见本规定的第3.2. 6条。继电保护和微波通信专用网都是
3、电力系统的重要组成部分，二者应互相配合协作，为电力系统的安全运行服务。为此，通信专业给继电保护提供可靠的通道，不应给继电保护复用微波通道提出限制条件；继电保护应在通信的规定条件下开展设计。1.0.4 本条是参照电力系统微波通信工程设计技术规程CDL5025 93）的有关条款的主要内容加以引用和强调，为的是给继电保护利用微波通道创造条件。t. o. 5 从远方保护的可靠性出发，线路的双重化主保护不宜使用一条路由的微波通道。因此，通道具备条件时应使用两条路由的微波通信电路分别传输两套保护的信息；如不具备两条路由的条件，而双重化主保护又必须使用微波通道传输保护信息时，要使用不同基群的数据通道。18
4、3 继电保护与微波通信的接口3. 1音频接口3.1.1 继电保护复用模拟微波通信电路时只能通过微波终端机的话路音频口接入。数字微波传输继电保护信息时既可用音频接口，也可用数字接口，对于保护FM调制的模拟量和FSK的命令信息每个量均应占用一个话路，须经音频接口传输。数字接口适用于多个模拟量和命令信息PCM的数字数据。3.1. 2 本规定建议保护与通信音频接口采用四线制，发信与收信各用两芯音频电缆的绞线对连接。这对于连接电缆的屏蔽、隔离、接地等均比较方便。模拟微波通信电路四线制音频接口的技术应符合现行国标模拟载波通信系统网路接口参数（GB3384一82）的有关规定。对于数字微波的四线制音频接口的技
5、术要求应符合CCITT建议G. 712PCM信道音频四线接口间的性能特性。3.1. 3 音频接口设备设置在保护侧，还是设置在通信侧，要根据保护的安全性与信赖性而定，从目前技术发展趋势和方便运行维护看，与微波接口的音频接口设备设置在保护侧是合理的。音频接口设备是保护复用微波通信电路的专用设备，不包括在微波通信设备内，该设备属于保护的配套设备。3. 1.4 占用四个话路是一套模拟式（FM）分相电流差动纵联保护对微波通信电路通道数量的基本要求，是保护自身功能的需要。为避免保护占用话路过多，带多相重合闸功能的电流差动纵联保护可另使用一个话路，例如可用50Bd的多路键控移频调制方式传输双回线路两侧断路器
6、6相状态信息，以满足多相重合闸对双回线残留键全相的判别要求。3. 1.s 利用微披通道音频口传输命令信息时每个命令信息占用19 一个话路，以保证可靠性和减少传输时延。3.2数字接口3. 2.1 数字式电流差动和相位比较纵联保护以及保护数字接口装置对需要传输的数据与各种信息的输出形式只有满足数字微披终端设备64kbit/s数据口要求，才可直接上64kbit/s数据口。3.2.2 继电保护与微波终端设备数字接口型式的确定，主要决定于复用微波通道的继电保护的特性要求。例如有的厂家生产的数字电流差动纵联保护，适用于同向接口，但要求线路两侧终端设备采用主从时钟方式。同向接口时为满足微波终端机和64kbi
7、t/s数据通道收发数据同步复接的要求，必须采用主从时钟方式，否则64kbit/s收发时钟信号保证不了与基群终端设备同步复接的要求。因此，同向接口采用主从时钟方式时，不能改成主主时钟方式运行。在通道中存在64kbit/s中转时，主从时钟方式下同向接口的64kbit/s中转在通信系统改成主主时钟方式时，将因时钟不同步造成数字信号的非受控滑码，使中转无法实现。反向接口时电流差动保护复用的微波通道（元64kbit/s中转）可采用主主时钟方式，对于主主时钟方式运行的微波通道，在时钟发生故障时时钟源切换成主从时钟方式不影响保护运行。另有的厂家生产的数字电流差动保护装置由于两侧分别计算线路上的差动电流值，因
8、此要求各侧的收发数据同步。虽然对于接口型式是同向还是反向型式没有要求，但时钟方式必须是主从方式，否则保证不了通道各侧收发时钟的同步，在通道各侧收发时钟信号不同步情况下，两侧采样时刻存在滑差相对不断滑动，不但无法补偿采样时刻同步，同时也保证不了差动电流计算的误差。因此，对于这种数字电流差动保护来说，接口型式不是决定因素，但对通道两侧基群端机采用主从时钟方式是必要条件。综上所述，对于保护采用何种型式的数字接口要视保护的特点和要求确定。20 3.2.3 因为接口板设置在微波终端机内，同时微波终端的选型、订货等均由通信专业负责，故在本规定中接口板划归通信的配套设备。3.2.s 为经济地利用数字微波通道
9、，数字式电流差动纵联保护在一个64kbit/s的高速数据通道上除传输A、B、C三相电流数据，还把保护、重合闸、远方跳闸命令以及通道监测等各种信息数据汇编成一串规格化的数字信号，复用微波通道传输至对侧。这是对数字式保护传输保护信息的一项基本要求。3.2.6. 1 关于保护对微波通道误码性能的要求，目前国际上还没有统一的标准。我国邮电部己把CCIR的性能指标纳为行业标准，但纵观作为综合数字业务网标准的CCIR提出的性能指标，由于业务网并没有考虑继电保护的特殊要J求，因此本规定有必要从保护角度权衡CCIR误码指标是否满足要求。日本电力系统微披通信专用网很发达，复用微波通道的保护使用较早，也比较普遍。
10、随着模拟微波过渡发展到数字微波，微波保护也相应从模拟微波保护发展到数字微波保护。日本根据运行多年的FM模拟保护已达到的保护闭锁时间率(10勺，即日闭锁时间为O.864s，作为复用数字微被通道的数字微波保护的闭锁时间率指标。由该保护闭锁时间率推导出的误码率为1o？。推导中采样频率为600Hz，每帧比特数为106，考虑误码均匀分布，当1帧中有1个误码时保护舍弃该帧，这相当于保护闭锁忐s。任何月份误码引起的保护闭锁时间符合下式：BER64000302460601川30拟6060从上式可得误码率CBER）为BER：三o.937 10 7句1107 日本对误码率的定义是考虑衰落的严重误码秒指标，误码门限
11、值为1107，时间率为100%，微波通道按280km的假设参考数字段考虑。CCIR的误码性能指标对于2500km的高级假设参考数字通21 道严重误码秒的定义是：任何月份o.054%以上时间的ls平均误码率应不大于1io-3。如把日本定义的要求，按1。一5保护闭锁率推算CCIR定义的严重误码秒门限值时误码率应为1io-4。即按CCIR定义条件把严重误码秒的误码率门限提到1io-4，可满足通道长度为280km的保护日闭锁时间小于O.864s的日本要求指标。按照CCIR误码性能指标的定义，根据误码率推算保护闭锁时间的计算1.计算原则(1）规定的时间(1个月或1天）的64kbit/s通道可用时间内的误
12、码总数，根据CCITT建议G821附录B的误码性能解释原则（见图3.2.的，按严重误码秒时间率内的误码数和误码秒时间率内的误码数计算。(2）严重误码秒时间率内的误码数ill L n1=lOBER64000一一一一一t100 2500 式中：10BER严重误码秒的10倍误码门限值；ill严重误码秒的时间率；L一一通道距离，假设参考数字段为280km;t一一规定时间，以日计t=86400so(3）严重误码秒时间率外的误码数按误码秒时间率扣除严重误码秒时间率内的误码数计算，即(ill-ill) L n2 =BER 64000 100 五百t式中：BER严重误码秒的误码门限值；22 ill一误码秒的时
13、间率；ill严重误码秒的时间率；L一一通道距离，假设参考数字段L=280km;t一一规定的时间，以日计t=86400s。(4）通道的误码按均匀分布在各帧，1帧内有1个及以上误码总检测时间STor且（s ) 在STor且中求出连续不可用的秒数（SuNAVAIL), 即10个连续秒中每秒钟内有64个以上误码的累计时间（注）可用时间SAVAi L和MAVAIL为S =ST -SllNAVAIL (S) AVAIL TUO-u MAVAIL= SAVAIL /60 (min) S AV Al L秒数内1秒钟误码大于64个的秒数为严重误码秒(BER 1 10 ) s 64 从SAV AZL中扣除严重误码
14、秒后，把剩下的秒间隔依次按60个分组，求出误码大于4个的组数为劣化分（BERl10勺M4 SAVAI L秒数中求出每秒钟内误码为1及以k的秒数为误码秒(BERO) SERROR 图3.2. 6 CCITT建议G.821误码性能指标解释导则图注2关于不可用时间的开始和终止见2.2. 7和2.2. 8. 时，保护舍弃该帧，相当闭锁1个采样间隔(l/f，叶。(5）根据以上原则，求出误码总数后可按下式求出保护闭锁时间t= （叶nz）十式中：f一一保护的采样频率。(6）当每秒钟的误码数超过采样频率（按误码均匀分布算，已帧帧有误码）时，闭锁时间应按f个误码计。2.严重误码秒门限值为110寸，在通道长度为2
15、80km数字段上复用的保护每日闭锁时间23 (1)严重误码秒的误码数280 n1=lO10640000.00054一一一86400=3344. 3 2500 因为1010-364000=640，即每秒钟640个误码，保护采样频率为600Hz时，可按600个误码计（误码600个，按误码均匀分布每帧有1个误码），则280 n1 =600 o. 00054一一一86400=31352500 (2）误码秒的误码数280 nz = 10-3 64000 (0.0032一0.00054)一一一864002500 =1647 (3）保护每日的闭锁时间t= C3135+1647) _L=7. 97s 600
16、严重误码秒门限值为110-3时，280km通道的保护日闭锁时间为7.97s。该数值比日本提出的每日保护闭锁时间（0.864s)的指标大9.26倍。3.严重误码秒的门限值提到110-4时，保护每日闭锁时间 280 (1) n1=lO 10 4640000.00054一一一86400=334.4 2500 (2）误码秒的误码数280 n2=10 464000（0.0032一0.00054）一一一86400=164.7 2500 (3）保护每日闭锁时间t= (334. 4十164.7) _l_=O. 8318s 600 严重误码秒误码率门限值提到110-4，在严重误码秒时间率不变的条件下，CCIR的
17、误码性能指标即可达到日本提出的，复用数字微破通道的电流差动保护的保护闭锁时间指标（0.864s/d）。据此，在本规定中提出严重误码秒的误码门限值为110寸的继电保护的特殊要求，对于CCIR的其它几项性能指标（恶化分、误码砂、残余误码率）仍可保持原指标。24 3.2.6.J 对传输继电保护信息的微波通道假设参考数字段(280km）的可用性指标从CCIR的99.967%，提高到99.97%，其中误码门限值取1104。3.2.6.4 微波通道的传输延时对于传输保护信息时，实际上累加到复用通道的继电保护动作时间上。由于超高压线路保护对于主保护的快速性有严格要求，希望尽量减小通道的传输延时。3.2.7
18、微被通道的衰落是由于直射披与地面反射波及大气折射波的相位干涉结果引起的。微波通信工程设计时有多种抗衰落措施可供选择，诸如调整站距、提高余隙、加大发射容量、提高接收灵敏度，采用频率、空间分集技术，加装均衡器等，但由于经济上的原因还不能完全消除深衰落的发生，同时深衰落的发生机率和持续时间都不可预测。因此，保护除提出相应的误码率要求外，复用微波通道的保护自身也应具备可靠的防护措施，确保通道深衰落时传输的误码不造成保护误动作。保护的防护措施主要是通道传输的误码检测、同期检测、通道检测、固定比特检测等不纠错的误码检出措施。保护中采用检测出误码便舍弃一帧，多帧误码后闭锁保护等防止保护误动作的办法是必要的。
19、至于保护采用的具体措施由保护装置设计时自行选择，但本规定的此项要求是各种复用数字微波通道的保护装置必须满足的。由于保护采用了上述误码防护措施带来的保护信赖性问题应从两方面考虑：一方面电力系统无故障条件下，必须保证保护装置不因通道传输的误码造成运行误动作，即把安全性置于首位，并且此项任务交由保护完成；另一方面，当被保护线路发生故障，因通道发生误码，造成保护动作延时（舍弃误码帧）或保护不动作（多帧误码闭锁保护）的机率极少，因为电力系统故障与通道深衰落是不相关的，而且保护动作过程在几十毫秒内完成，在此时间内发生误码的机率完全可以忽略不计。作为保护的信颇性要有可靠的保证，这要从超高压线路的保护配置上解
20、决。超高压线路根据规程规定配置双重化的主保护和套后备保护，发生误码时即25 便复用微波通道的保护延时动作，还有另一套主保护和后备保护完成切除故障线路的任务。3, 2. 8 从继电保护复用基群终端设备的角度，基群终端机应具备内时钟、从时钟和外时钟三种时钟源，以满足继电保护要求复用通道的主主时钟方式和主从时钟方式的不同需要。通道时钟方式与数字接口的型式有关，参见本规定第3.2.2条与第3.2. 9条的条文说明。3.2.9 避免64kbit/s中转主要是考虑接口型式和中转延时的限制。64kbit/s中转除增加通道的传输延时外，还对接口型式有限制。1. 64kbit/s中转的接口型式和时钟方式国标脉冲
21、编码调制通信系统网络数字接口参数（GB7611-87)规定64kbit/s有二种接口型式即同向接口和反向接口。同时还规定，在同步网和准同步网中使用同向型接口；在点对点通信中除使用同向型接口外，也可使用反向型接口。同向型接口和反向型接口不能简单实现输入与输出的相互连接。为了通过接口传递比特序列独立的64kbit/s数据信号，除规定64kbit/s标称比特率的容差为士lOOppm外，还必须通过接口在发送和接收两个方向有三种信号通过，即64kbit/s数据信号、64kHz定时信号和8kHz 8比特组相位定时信号。为了接口上不产生非受控滑码，同向接口时应创造同步的工作条件，即采用主从时钟方式，如同向接
22、口的通道两侧基群终端设备采用主主时钟方式时，由于时钟频率差必然导致接口处产生非受控滑码。反向接口用在通道终端时主主时钟和主从时钟方式均可满足通信的接口要求F但在主主时钟方式时自基群给出的收、发时钟是不同步的，如要求收发时钟同步时，也必须使用主从时钟方式。当通道有64kbit/s中转时，在64kbit/s中转处，两侧的接口型式必须均采用同向接口。为了避免发生非受控滑码，必须使64kbit/s数据通道工作在同步网，因此在时钟方式上必须满足同26 步网的要求。这对继电保护复用微波数据通道是很重要的一个条件，因为滑码不但影响通道误码性能，严重时会导致通道周期性中断，其周期决定于滑码的间隔，滑码间隔决定
23、于不同时钟的频率差。对于有64kbit/s中转的通信系统，64kbit/s的接口型式与时钟方式应如图3.2. 9所示。64 kbit/s 牛怔置同向型接口一一、r一同步网图3.2. 9 64kbit/s中转的通信系统图-v-1 同向型或反向型接口图中、和分别表示64kbit/s数据通道的2M基群终端设备使用内时钟、从时钟和外时钟源。64kbit/s中转处两侧必须使用同向型接口。图示时钟方式和64kbit/s同向接口中转的通信系统是同步网。通道两侧终端业务侧（继电保护装置）与通信终端设备无论使用同向型接口，还是反向型接口均能传递比特序列独立的64kbit/s保护数据信号，各侧终端的64kbit/
24、s数据信号和定时信号收、发间是同步的。如图3.2.9所示的同步网在保持一个内时钟的条件下，内时钟的位置可任意安排，但系统必须保持主从时钟方式，同时中转处除使用同向型接口外，中转的一侧应使用另一侧的时钟，即外时钟。综上所述，现将继电保护对数字接口型式及接口型式与时钟方式的关系做一归纳。(1）不经64kbit/s中转的通道保护要求使用同向型接口时，为了接口不产生滑码，通信系27 统必须保证数据通道的基群终端设备工作在主从时钟方式，使保护使用的通道是个同步通道。保护使用反向接口时，即便通信网使用主主时钟方式的准同步网，接口处不致发生滑码，但各侧的收发数据与定时均不同步。当保护要求各侧收发间同步时不能
25、使用主主时钟方式，必须使用主从时钟方式，当保护不要求每侧收发间同步，则可工作于主主时钟方式。(2）有64kbit/s中转的通道64kbit/s中转处两侧必须使用同向型接口，并必须工作在同步网，为此通信系统的时钟方式必须为主从时钟方式，中转处一侧应为外时钟方式。终端与业务侧的接口型式可适应同向与反向接口型式，应根据保护要求选择。因为通信网是同步的，各侧收发间数据与定时也是同步的。2. 64kbit/s中转的延时2048kbit/s复用设备复接（分接）64kbit/s数据通道的固定延时2048kbit/s复用设备路隙32，路定时周期为1/8000= 0.000125s。32路信号按8比特组（字节）
26、复接。64kbit/s数据通道传输一帧数据的时间为一个采样间隔t；保护采样频率为f，则t=l/f。(1）当保护采样频率f=600Hz时帧长n= 64000/600= 106. 666bit 路定时周期1/8000=0.000125s 一帧数据复接或分接时间lyly = (1/8000)n/8=0. 000125 106.666/8 =O. 00166s 28 (2）当保护采样频率400Hz时帧长n= 54000 I 400 = l 60bit 一帧数据复接或分接时间tyty= (1/8000)160/8=0. 0025s 数据通道64kbit/s中转一次传输一帧数据就增添一次分接和一次复接的时
27、间。该延时为保护的两个采样间隔时间。对于采样频率为600Hz的保护，中转延时为3.3ms；对于400Hz的保护中转延时为5mso综上所述，64kbit/s中转除增加传输延时外，在接口型式和时钟方式上产生了严格要求。为此，本规定做出避免64kbit/s中转的规定。29 4 继电保护设备与通信终端设备的连接4.0. 1 数字接口的连接可以采用电缆或光缆两钟方式。但从抗干扰性能上衡量，光缆连接肯定优于电缆连接。发电厂和变电所内采用电缆连接时由于处在强电磁干扰的环境之中，当保护室与微波通信室不在同一建筑物内，距离较远时，本规定推荐采用光缆连接。如采用双绞线电话电缆连接时，则应采用屏蔽、隔离、接地等一系
28、列措施，否则人身和设备安全得不到保证。关于用平衡式双绞线电话电缆传输64kbit/s速率的PCM数字信号的连接电缆的允许距离，今参照CCITT第四卷VIII.1分册电话网上的数据通信V系列建议的建议v.11有关文件资料，提出最长不超过SOm的规定。诚然，上述文件资料不是针对保护信号而做的规定，建议v.11是在数据通信领域中通常同集成电路设备一起使用的平衡双流接口电路的电特性，其中平衡接口电路由一个平衡发生器通过一对平衡导线连接到一个平衡接收器而构成。它讨论的是具有可选用的直流偏移电压的差动信号（平衡）接口电路发生器、接收器以及互连导线的电特性。适用于数据传输速率高达107bit/s的接口电路，
29、而且这些特性打算主要用于用集成电路技术实现的数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）。建议v.11的附录I中连接电缆长度由下述信号质量要求确定的，即信号上升和下降时间等于信号码元持续时间的1/2和发生器与负载之间的电压衰耗为6dB。64kbit/s速率的数字信号电缆端接1000电阻时允许长度为lOOOm；未端接电阻时允许连接电缆长度为170m。考虑到反向接口时保护信号编成100%占空比的AMI码，综合定时信号用50%占空比的AMI码传递64kbit/s比特定时信30 号，并通过引人编码规则破坏点来传输8kHz的8比特组相位定时信号。CCITT建议v.11附录I的信号质量要求中，信号上
30、升和下降时间等于（或小于）信号码元持续时间的1/2，对于传输上述的保护信号和定时信号来说失真过大。因为对于100%占空比保护信号的上升、下降时间为码元的50%时，则50%占空比的定时信号上升、下降时间可达到码元持续时间的100%。这样的质量指标对电缆传输高速率（64kbit/s）的保护信号和定时信号是不合适的。为此，本规定采用电缆未端接电阻的允许长度的1/3(50m）作为连接电缆的临界长度，即用缩短连接电缆长度的办法减少信号在传输上的失真，以保证保护通道的可靠性。4.0.2 接口采用光缆连接时所需的光端机和连接光缆不属于通信设备，为保护复用微波通道的保护配套设备。建议保护侧的光端机应做在保护装
31、置内。如果条件不具备，保护侧的光端机也应装在保护屏上，保护与保护侧光端机的连接距离尽量缩短，防止电磁干扰的侵入，确保保护运行的可靠性。4.0.s 多模渐变（GI)光纤（波长为O.85m，光纤损耗为5dB/km）采用LED发光二级管光源发送器件（发送电平为20dBm),PIN二级管接收器件（接收灵敏度为58dBm），传输距离为5km时可保持lOdBm以上的接收余量。般光接口的连接距离都很短，不超过lkm。因此，不设光中继的光纤连接是可以满足实际需要的。光缆的备用芯通常可按100%后备考虑。光纤的接收余量，在规定中未提具体指标，是因为光接口的连接光缆很短，lkm以下的光缆，衰耗很小，考虑运行中可能发生的光纤熔接，接头、设备老化等实际情况后，保证5lOdBm的余量是没有问题的。光缆的敷设方式本规定推荐在电缆掏内敷设。不宜架空敷设的原因是易受外力破坏，这将使保护通道的可靠性不得保证。31 通常光纤的允许环境温度，下限值不超过一20，这对于北方地区要特别注意。因此，设计中选择光缆时务必要同光缆的供货厂家谈清楚，否则会产生诸如光纤损耗大幅度增加等问题。32 82-aom O川一元I-au -2d FU- obA嘈AUm 。om号一价书一定
