摘要：光纤纵差保护对线路提供了安全可靠的保护，其关键技术在于解决通信问题。本文阐述了同步原理和抗干扰编码机制，在此基础上提出了一种可靠、实用的通讯方式及其使用的报文帧格式。实践表明，这种通讯方式能够获得较好的同步采样效果和稳健的数据交换功能。

关键词：光纤差动　抗干扰　同步采样　CRC

1　引言

基于光纤通信的电流差动保护为线路的继电保护提供良好的解决方案。其关键技术在于解决线路两端通信问题，即如何同步采样，获得可靠的对侧数据，失去同步后如何调整等等。本文介绍一种实用的数据同步及通信方法。

2　同步采样原理

数字式电流差动保护要求两侧的保护装置的采样同步，两侧采样时间上的差异将造成差动电流计算的误差。

图1　同步采样原理

以一端为主机，另一端为从机，从机的时钟保持与主机同步。装置上电复位后（见图1），从机发一帧同步报文并保存发送时刻T_s，主机收到同步命令后，经过延时T_y后把同步信息返回。从机在T_r接到主机返回的信息。由于帧信息长度一样，因此收发时间相同。所以：

从机的时刻校正为：

式中T_sm--为采样周期，若每周采样12点，则采样周期为1.6667ms

3　抗干扰编码

差动保护要求两侧数据必须正确，光纤通信虽具有很好的通信质量，但仍有10e－9的误码率，而且要求数据需要迅速传到对侧。因此，需要一种工作量小、耗时少的抗干扰编码。CCITT向电力系统远动通信推荐的(8i＋8,8i)形式的CRC检测码适合光纤通信。

编制程序时可以把8位二进制序列数的CRC全部计算出来，放在一个表里，采用查表法得到CRC码。

4　数据通信的帧格式

装置通信报文可采用如图2格式：

图2　装置通信报文格式

帧头是标识通讯报文的开始。控制字用于区别不同类型的报文，这里可分为同步信息和正常数据传输两种类型。采样标号是时间标尺。开关量包括TA断线、TA饱和、远方跳闸等信息；这些重要开关量可以采取冗余相异法发送。如，开关量为01100110b，则可分别用原值和其反码〔即NOT(01100110b)〕来传送。采样向量，为了压缩信息量，可采用为综合量。

5　光纤通讯

整个光纤通讯部分可以分为同步对时和正常数据交换两个步骤。

5.1　同步对时的通讯

装置在复位或失去同步后，由从机发起报文，进入一问一答的同步通讯阶段。主机接到来自从机的要求同步报文后返回一帧数据，包括采样标号及相应时刻和延时T_y。从机在收到信息报文后，可计算出通信延时T_d和两侧采样时间差，并根据这个偏差来调整自己的时刻。可以经过几次这样的对时，从而使两侧装置的采样完全同步。从机同步后，发出一帧报文告诉主机已同步。主机接到这帧报文，便把此报文原样返回给从机。至此，同步通讯阶段完成，进入正常数据交换通讯阶段。从机程序流程框图见图3，主机程序流程框图见图4。

图3　从机程序流程图

图4　主机程序流程图

5.2　数据交换通讯

装置在同步以后便可以进行数据交换了，帧格式见图2。保护装置每隔一定时间(5ms)向对侧保护装置发送采样数据。数据交换通讯程序流程见图5。

图5　数据交换流程图

(1)准备本侧数据过程：

把本侧装置的数据准备好放在发送缓存中。发送缓冲区的数据可每10ms或20ms刷新一次。

(2)发信过程和收信过程：

对于本通信方案而言，发信过程是主动的，收集过程是被动的。装置每隔5ms将发送缓冲区的数据给对侧。收信过程可以定义为一个接收中断，实时地把接收对侧装置发送过来的数据。

(3)校验对侧数据：

检验接收缓冲区的数据，主要是CRC数据校验，开关量的原反码校验。一般保护装置的做法是每隔5ms发送一次采样的新数据，收信侧保护装置接收到一帧数据后，进行CRC码检测，当CRC检验有错，便舍弃这帧数据，直到CRC检测无误。这样做的缺点是：舍弃一帧数据便相当于保护延时动作了。由于光纤差动保护在50ms内动作完全允许的。因此可以在10ms或20ms内2次或4次把同样的数据传送到对侧。收集保护装置即使CRC检出一帧数据有错，还有另外几帧数据可以选用。这样因通信出错舍弃数据而导致延长保护动作时间的可以大大减少。

(4)装置再失步问题：

两侧装置虽然经过同步调整过程后已同步了，但由于两边晶振、最初调整时的误差以及两侧装置各自程序运行差异等因素导致过了一个过程后有可能两侧装置又失去同步了。针对这个问题，本文提供一个监视方法。在同步过程中，装置可以获得数据传送延时T_d，而且后来的数据交换过程采样时标也包含在帧信息里。因此可以根据检验两侧的采样时标来监视同步情况。

式中T_s--采样周期

如果式(3)不成立，则闭锁差动保护，连续几次不成立则视为不同步了。程序也可以根据舍弃报文数和通讯中断时间设定报警和设定不同步。装置从而又进入同步对时通讯阶段。

6　结束语

本文提出了一种实用可靠的光纤差动通讯方法。实践证明这种方法能够准确快速地使两侧保护装置达到同步状态，其同步误差不超过1°。此方案能够很好解决通讯出错造成的保护动作延时问题，可靠性高，其程序逻辑也不复杂，容易发现。