SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析

王海峰

(中移铁通有限公司邯郸分公司,河北 邯郸056000)

SDH 光纤通信作为继电保护信号传输主流的通讯方式,其相关研究一直是电力系统继电保护方面的研究重点,成为了学术界重点研究的问题,必须提高对其的关注度。为实现电力系统继电保护,对于SDH 光纤通信继电保护信号的精度提出了很高的要求,因此,必须杜绝SDH 光纤通信继电保护信号在传输过程中出现误码的现象[1]。在我国,针对SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析并不少见,但主要是通过考虑SDH 光纤通信信道传输容量与继电保护信号大小的匹配程度,认为一旦继电保护信号大小超出SDH 光纤通信信道传输容量就会出现信号误码的现象,以此推断信号误码率。由于在传统的SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析中,缺少精准的计算,必然无法获得高精度的SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析结果[2]。因此,有必要对此分析方法展开优化设计,通过计算得出SDH 光纤通信继电保护信号误码率,为防止SDH 光纤通信继电保护信号误码提供理论支持。

1 SDH 光纤通信继电保护信号误码特性

在分析继电保护信号误码率前,必须明确信号误码特性。在SDH 光纤通信过程中,继电保护信号误码主要产生的原因是内部机制存在误差,主要由于外界噪声干扰、码间导致分散、先天定位误差以及设备连接误差等问题[2]。SDH 光纤通信如图1所示。

图1 SDH 光纤通信简图

SDH 光纤通信继电保护信号误码特性是以ITU-T 为基础,加设g.821,将原本对于继电保护信号误码率阈值由1×10-3提高至1×10-4,能够在一定程度上保证信号传输质量,常见的继电保护装置如图2 所示。

图2 继电保护装置

2 信号误码率分析

信号误码率分析主要从信号运维动态基线计算、信号误码特征归一化处理、信号误码率分析三步进行,如图3 所示。

图3

2.1 计算SDH 光纤通信继电保护信号运维动态基线

考虑到SDH 光纤通信继电保护信号的数据基数过大,根据基线规则中的数据粒度,可采用计算SDH 光纤通信继电保护信号运维动态基线的方式,掌握SDH 光纤通信继电保护信号在运维动态过程中的不变化特性。在此基础上通过控制计算结果精度,降低误码率分析误差,以此起到提高SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析精度的作用[4]。基线算法的具体流程为：假定SDH 光纤通信继电保护信号的数量表示为n,基于此输出SDH光纤通信继电保护信号运维动态基线计算公式。使用D 表示方程式,则有公式(1)。

公式(1)中,E 表示实际计算结果与预期计算结果的偏离值；y 表示不同继电保护信号在SDH 光纤通信中的权重系数。结合计算公式,输出计算结果中的最小数据值,以此作为基线的下限数据值,同理计算上限值,得出最终的SDH 光纤通信继电保护信号误码率范围。

2.2 归一化处理SDH 光纤通信继电保护信号误码特征

以上文设定的SDH 光纤通信继电保护信号误码率范围为限定条件,归一化处理SDH 光纤通信继电保护信号误码特征。首先,选取SDH 光纤通信继电保护信号的状态参数,并进行相应的数据采集；而后,设定SDH 光纤通信继电保护信号的状态参量经典域和节域,根据SDH 光纤通信继电保护信号误码特征的参量权重进行归一化处理。利用上文基线min-max 进行线性缩放,将SDH 光纤通信继电保护信号误码特征归一化缩放到0-1 之间。归一化处理SDH 光纤通信继电保护信号误码特征的具体实现过程,可通过公式表现,如公式(2)所示。

在公式(2)中,X 表示归一化处理后的值；P 表示原始SDH光纤通信继电保护信号误码特征数据集中的值；Max 表示基线中需要归一化的最大值；Min 表示基线中需要归一化的最小值。通过公式(2)完成SDH 光纤通信继电保护信号误码特征归一化处理。

2.3 分析SDH 光纤通信继电保护信号误码率

完成归一化处理SDH 光纤通信继电保护信号误码特征后,综合分析SDH 光纤通信继电保护信号误码率[5]。设SDH 光纤通信继电保护信号误码率为W,则有公式(3)。

公式(3)中,M 表示SDH 光纤通信继电保护信号平均无误码时间；B 表示平均通讯时间；F 表示平均误码时间。通过公式(3),可计算出SDH 光纤通信继电保护信号误码率具体数值,数值越高证明SDH 光纤通信继电保护信号误码率越高；反之,则越小。

在对继电保护装置进行误码行为分析过程中,应考虑到通信过程中保护装置的运行情况。根据目前对继电保护装置的分析,可知在单位时间内,装置循环运行的稳定功率为装置单次运行功率的12.0 倍,因此,也可认为在此过程中,装置运行的采样频率应当表示为：50.0×12.0=600.0Hz,而在这一行为发生后,频率每一帧的长度则可以表示为6.4×104÷600=1.07×102(/bit)。考虑到此行为的计算可能存在误差,因此在每放弃一个对数据框的统计,可认为此时装置信号存在延误的时间点应为1.0÷600=1.00(/ms)。而我国在对此方面进行研究时,也曾有大量的研究成果显示,使用SDH 光纤通信方式,提供给装置保护数据的性能更为规范与合理。为了更好的验证这一事实,使计算结果更加精准,ITU-T 单位特别开发了数据传输通道,此通道对信号误码率的要求更为严格,其过程无论是基于信息的损失值分析或是信号在传输过程的抗干扰能力,效果均更为显著。

3 结论

通过SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析,能够取得一定的研究成果,解决传统SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析中存在的问题。由此可见,本文设计的方法是具有现实意义的,能够指导SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析方法优化。在后期的发展中,应加大本文设计方法在SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析中的应用力度。截止目前,国内外针对SDH 光纤通信继电保护信号误码率分析仍存在一些问题,在日后的研究中还需要进一步对SDH 光纤通信的优化设计提出深入研究,为提高SDH 光纤通信继电保护信号的综合性能提供参考。