试论电力系统光纤通信的强电保护
摘要光纤通信是电力系统专用通信网的一种先进通信方式，采用光纤通信技术可以发挥出较多的优势价值。但电力系统的光缆通信构建中，会用到有着具有金属材料构成的光缆组件，正是因为其金属特性的成分会对电力系统产生一定的影响。基于此，本文先簡析了电力系统光纤通信技术，接着试析了强电线路对通信光缆线路影响的计算，最后探究了电力系统光纤通信的强电保护。
关键词电力系统；光纤通信；强电保护
1 导言
随着我国国民经济的快速发展，人们对电力系统通信系统提出了越来越高的要求。在有金属类光缆进入变电站、发电厂时与强电线路近距离平行接近，势必在光缆的金属结构及远供导线中产生干扰影响甚至危险。为了对电力系统当中的光缆通信系统进行高效的保护，使其能够正常的工作以及使用，必须对其进行光缆通信的系统强电防护构建。
2 电力系统光纤通信技术简述
电力通信是电力市场运营商业化的重要前提，实现电网调度自动化系统和安全稳定控制系统的重要基础，是实现电力系统现代化管理的重要保障。电力通信系统是由主干线、各支干线、程控交换机、调度总机等设备组成的多功能、多用户的综合通信系统。其主干线由光纤、微波及卫星电路构成组成，各支路采用电力线载波、特种光缆等电力系统独特的通信方式，通信手段主要有明线、电缆、无线等方式。
电力通信系统主要的运行方式就是采用光导纤维通信技术，随着人们对电力通信系统功能要求的不断提高，电力通信技术也在不断发展中，其中光导纤维通信技术成为电力通信系统的主要传输方式，光导纤维通信技术也可以简称为光纤通信技术，以光纤为电力传输的介质，以广播为传播的载体。光纤通信技术在电力系统中的应用非常广泛。在应用时，作用原理就是，光纤传输的系统终端将接收到的电信号通过设备转变成光信号，同时接收到的设备再将光信号转变成电流电信号，中继站也会如同终端站一样，接收设备再将光信号功率转化为电信号的电流，这是进一步的处理与判断，通过循环往复的信号转化与判断，从而将完整的电信号传输出去。光导纤维通信技术之所以应用广泛，是因为具有较多的使用优势。光导纤维信号在传输的时候只存在较小的损耗，电力通信的容量比较大，并且能够传输到较远的距离，还具有较高的抗干扰能力。除此之外，采用光导纤维工作还具有较高的经济优势，所需要的光导与纤维原材料比较低廉，耗费的成本比较少，因此被广泛地应用在电力系统通信工程建设中，成为当今电力通信网络主要的传输方式之一[1]。
3 强电线路对通信光缆线路影响的计算
计算机与信息技术学院实验报告 专业：通信工程 年级/班级：2009级 2011—2012学年第一学期 课程名称 光纤通信 指导教师 李新源 本组成员 学号姓名 XXXXXX 实验地点 计算机楼501 实验时间 2012年4月6 日 项目名称 自动光功率控制电路 实验类型 硬件实验 一、 实验目的 1.掌握自动功率控制电路的工作原理 二、实验内容： 1.学习自动功率控制电路的工作原理 2.测量相关特征测试点的参数 三、实验仪器： 1.示波器。 2.光纤通信实验系统。 3.光功率计。 4.万用表。 5.FC/PC 型光纤跳线2根。 四、实验原理： 激光器输出光功率与温度和老化效应密切相关。保持激光器输出光功率稳定，可以用光反馈来自动调整偏置电流，电路如下图所示： 1 A 3 A 2 A B I
首先，PIN管监测背向光功率，经检出的光电流由A1放大，送入比较器A3的反向输入端，输入的数字信号和直流参考信号经A2比较放大，接到的A3同相输入端。A3和VT3组成恒流源，给激光器加上偏置电流IB的大小，其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时，使偏流自动上升。这种电路在10°C～50°C温度范围内功率不稳定度ΔP/P可小于5%。 五、实验步骤： 1.关闭系统电源。按以下方式用连信号连接导线连接： 数字信号模块（数字信号输出一）P300—P100 1310数字光发模块 （数字光发信号输 入） 2.用光纤跳线连接1310nm光发模块和光功率计。 3.将1310nm光发模块的J100，两位都调到ON状态。 4.将1310nm光发模块的J101设置为“数字”。 5.打开系统电源，将数字信源模块第一路的拨码开关U311全拨到OFF状态。这时输入到1310nm数字光发模块的信号始终为“1”。 6.用万用表测量R124两端的电压。测量方法：先将万用表打到20V直流电 压档。然后，将红表笔插入1310nm数字发光模块的台阶插座TP101黑表笔插入TP102。读出万用表的读数U1，代入公式I1= U1/ R124（R124=51Ω）可得此时 自动光功率控制所补偿的电流。观察此时光功率计的读数P1。然后，将1310nm 的拨码开关的右边一位拨到OFF状态，记下光功率计的读数P2。 7.调整手调电位器RP100改变光功率的大小，再重复实验步骤5，将测的实 验数据填入下表。 8.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。 六、实验结果和心得： 1 2 3 4 5 6 7 16.31dB 16.17dB 11.90dB 7.62dB 6.62dB 4.59dB 3.40dB 37.31dB 25.58dB 11.88dB 7.62dB 6.63dB 4.59dB 3.42dB 3.14mA 5.88mA 8.43mA 12.75mA 1 4.51mA 19.80mA 24.12mA
浅谈电力系统继电保护技术 从目前电力发展状况来看，继电保护已经成为电力系统重要组成部分之一，且随着电力系统的快速发展和智能化技术的不断更新应用，普通的继电保护技术已不能满足现行电力系统发展的需求。怎么样利用继电保护技术来减少电力系统中的故障，保障电力系统的安全稳定运行，这是目前电力系统继电保护技术研究的主要内容和热点。文章探讨电力系统继电保护技术，阐述了其基本理念和发展趋势，分析了其发展趋势。 标签：电力系统；继电保护技术；现状与趋势 1 继电保护的组成、工作原理、作用和工作要求 1.1 继电保护的组成与工作原理 继电保护的种类有很多，可是组成上一般都包括测量、逻辑、执行模块。输入信号获取的测量信号需要与给定的整定数值进行对比，并将对比结果传送至逻辑模块。逻辑模块按照测量模块传输的对比值特点、大小和出现的次序或上述各种参数的组合，进行逻辑计算，得出的逻辑数值也是决定动作是否进行的重要依据。 1.2 继电保护的作用 继电保护的主要作用就是在电力系统发生损坏用电设备或影响到电力系统安全运行的故障时，能够对电力系统起到保护的措施；并对整个电力系统进行监控，当电力系统非正常运行或某些用电设备处于非正常工作状态时能够及时发出警报信号，以便于提醒值班工作人员发现故障所在，能使故障得到处理，使其正常运行。 1.3 继电保护的应用 在一些工厂企业高压供电系统，变电站中对继电保护设备的应用非常普遍，除此以外还用于保护供电系统高压线路，主变保护中。变电站应用的继电保护的情况包含：（1）保护线路，通常应用的是二段或者三段式的电流保护，一段属于速断电流保护，二段属于速断电流显示保护，三段是过电流保护；（2）保护母联；（3）保护主变设备，保护主变主要是主保护与后备保护；（4）保护电容设备，保护用电设备主要包含了电压零序保护、过电流保护、过电压或失电压保护。伴随着继电保护技术的快速发展，逐渐开始了微机保护设备的应用。 2 电力系统继电保护技术现状分析 从目前来看，我国电力覆盖面积逐渐扩大，电力系统的安全问题得到了广泛关注，而且由于对电力系统安全问题的重视，促使继电保护技术不断提高和创新。
电力系统继电保护课后习题答案 1 绪论 1.1电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？ 答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不 平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。 1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么? 答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用 包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报 警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。 1.3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的 作用是什么? 答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。 1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保
华南理工大学网络教育学院《电力系统继电保护原理》课程作业答案171801 20170910 作业答题注意事项： 1）本作业共含客观题48题（单选20题，判断28题），主观题5题。所有题目答案务必填写在答题页面的答题表格中，填写在 题目中间或下面空白处的答案以0分计。单项选择题填写字 母ABCD之一，判断题大写V字表示正确，大写X表示错误。 其它填写方法将不能正确判别；主观题答案写在答题纸页面内 各题的表格方框内，其内容框大小可自行调节； 2）不要把答案拍摄成图片再贴入本文档，不要修改本文件中答题表格格式，务必将答题文件命名为“[学生姓名][答案].doc”, 用word2003格式存储并上传到网页，谢谢！ 3）提交作业答案文件时请删除所有题目，答案文件应仅含个人信息表、客观题答案表和主观题答题表，不含题目； 4）不标注本人姓名的文件名无效，仅将答案拷贝到网页编辑框而没有上传答案word附件的作业，可能会造成批阅速度、格式 正确性上的较大困难，请同学们理解。 作业题目 一、单项选择题（20题） 1、电力系统继电保护的四个基本要求，不包括（）。 （A）选择性；（B）速动性；（C）灵敏性；（D）针对性。 2、使用调试最方便的保护是（）。 (A)电磁式保护；（B）分立晶体管保护；（C）集成电路保护；（D）微机保护。
3、电力系统中发生概率最大故障是（）。 （A）三相短路；（B）两相短路；（C）单相接地故障；（D）两相接地故障。 4、（）不属于影响距离保护工作的因素。 （A）短路点过渡电阻；（B）电力系统振荡； （C）电压回路断线；（D）并联电容补偿。 5、目前，（）还不能作为纵联保护的通信通道。 （A）公用无线网络通道（wireless network）； （B）输电线路载波或高频通道(power line carrier)； （C）微波通道(microwave)； （D）光纤通道(optical fiber)。 6、可以作为相邻线路的后备保护的纵联差动保护是（）。 (A)分相电流纵联差动保护；(B)电流相位比较式纵联保护； (C)方向比较式纵联保护； (D)距离纵联保护； 7、（）是后加速保护的优点之一。 (A)能够快速地切除各段线路上发生的瞬时性故障； (B)可能使瞬时性故障米不及发展成为永久性故障，从而提高重合闸的成功率； (C)使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济； (D)第一次是有选择性地切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中一般不允许保护无选择性的动作而后以重合闸来纠正（前加速的方式）。 8、下列方式不属于综合重合闸（简称综重）工作方式的是（）。 (A)两相重合闸方式； (B)三相重合闸方式； (C)单相重合闸方式； (D)停用重合闸方式。 9、双侧电源线路的过电流保护加方向元件是为了（）。 （A）保证选择性；(B)提高灵敏性；(C)加强可靠性；(D)提高速动性。 10、发电机定子绕组单相接地时，中性点对地电压（）。 （A）为零；（B）上升为线电压；（C）上升为相电压；（D）上升为线电压α倍（α表示由中性点到故障点的匝数占全部绕组匝数的百分数）。 11、互感器二次侧应有安全可靠的接地,其作用是（）。 A 便于测量时形成回路； B 以防互感器一、二次绕组绝缘破坏时,高电压对二次设备及人身的危害； C 有助于泄放雷电流； D 提高保护设备抗电磁干扰能力。 12、瞬时电流速断保护的动作电流应大于（）。
光纤通信大作业 1、选择一个您认为合适的方案 供选方案:NRZ、RZ调制格式,直接调制或者外调制,APD管或者PIN管,low pass rectangular filter或者low pass gauss filter。请选择您认为实际中可实现的通信性能最好的一组方案。并给出相应的理由。 答:选择NRZ调制格式,直接调制,APD管,low pass gauss filter。选择这个方案的理由就是:为了使得整个系统得到最好的信噪比,并且保证系统误码率在可接受的范围内。具体理由分析如下: 选择NRZ调制格式,因为经NRZ调制的光信号具有紧凑的频谱特性,调制与调解结构简单,在10G与一部分40G系统中得到广泛应用,一直被作为中短距离光纤通信系统中的主要调制格式,通过色散管理与终端可调色散补偿技术,NRZ调制格式在终端传输距离普通光纤获得良好的光传输性能。 选择直接调制,因为直接强度调制就是用信号直接调制激光器的驱动电流,使其输出功率随信号变化、这种方式设备相对简单,研究较早,现已成熟并商品化、外调制则常用于要求较高的通信系统。 选择APD管,因为由书上的P264页的图8、3可知,PIN管接收灵敏度适用于低数据速率光纤通信,当系统通信数据速率为10G时,PIN灵敏度管不适于应用,我们优选ADP管。 选择low pass gauss filter(低通高斯响应滤波器),因为low pass rectangular filter(低通矩形响应滤波器)就是理想的低通滤波器的模型,在幅频特性曲线上呈现矩形。在现实中,如此理想的特性就是无法实现的,所有的设计只不过就是力图逼近矩形滤波器的特性而已。而low pass gauss filter(低通高斯响应滤波器)采用时域法测量有效带宽,具有直观、简便的优点,而采用时域法能够显著缩短有效带宽测量时间。 实验过程: 本次实验中,由NRZ调制格式、直接调制、APD管与low pass gauss filter构成的光纤通信系统。 1)、根据实验要求,连接实验电路。同时为了实时地观察系统的运行状态,必须在系统外围增加监测及显示装置,将系统运行结果显示出来,便于观察与分析。因此,在系统中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通过这些监测及显示器件,可以较为直观地观察到入纤光功率、调制前后的光信号频谱与时域波形、解调后的信号波形、信号眼图及误码率等系统的运行状态与运行结果。整个光纤通信系统的架构如下图示: 完整的光纤通信系统
武汉大学电工电子信息学院实验报告 电子信息学院通信工程专业2015年 9 月17日 实验名称光纤通信的光传输指导教师易本顺 姓名徐佑宇年级2012级学号2012301200003成绩 一、预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备(含必要的元器件、工具) 一、实验目的 1、通过光传输系统课程设计使学生熟悉常见的几种传输网络的特点及应用场 合； 2、了解ZXMP S325的具体硬件结构，加深对于光传输的理解； 3、掌握 ZXMP S325 的组网过程以及网管工具的使用，培养学生在传输组网工 程方面的实际应用技能。 二、实验设备 1、SDH设备：ZXMP S325； 2、实验用维护终端 三、实验原理 SDH技术是目前通信网络的主流技术，它以其突出的技术优势为网络提供优质、高效、可靠的通信业务，能够满足带宽数据及图像视频等多业务的传输需求，自愈功能强。 1、光传输原理及优势 SDH 全称同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy）， SDH 规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型特性，提供了一个国际支持框架，在此基础上发展并建成了一种灵活、可靠、便于管理的世界电信传输网。这种传输网易于扩展，适于新电信业务的开展，并且使不同厂家生产的设备互通成为可能，这正是网络建设者长期以来追求的目标。 其优势主要体现在以下几个方面： （1）接口方面 ·电接口：STM-1是SDH的第一个等级，又叫基本传输模块，比特率为155.520Mb/s，STM-N是SDH第N个等级的同步传送模块，比特率是STM-1的N倍（N=4n=1,4,16...）·光接口：仅对电信号扰码，光口信号码型是加扰的NRZ码，采用世界统一的7级扰码。 （2）复用方式 低速SDH信号以字节间插方式复用进高速SDH帧结构中，位置均匀、有规律，是可预见的
浅谈电力系统继电保护技术 【摘要】电力系统继电保护是确保电力系统运行安全性，提升电力企业社会经济效益的有效措施。本文结合工作经验，就电力系统继电保护相关问题进行简要论述。 【关键词】电力系统；继电保护；原理；配置与应用；常见故障；措施 现今，伴随着我们国家社会经济的快速进步与电力系统的迅猛发展，电网规模逐渐增大，网络结构也是越来越复杂，系统短路电流容量变化的速度也是越来越大。在这个大背景之下，电力系统继电保护也就面临着更大的压力，怎样有效利用继电保护相关技术来保障电力系统的正常运转，提升电力系统运转的质量与效率具有十分重要的现实意义。本文结合工作经验，就电力系统继电保护相关问题进行简要论述。 1.电力系统继电保护概述 1.1电力系统继电保护基本原理 电力系统出现运转不正常之时，会导致电流电压间相位角的改变、电压减小、电流上升等方面的变化，所以此时系统中各个参数和系统安全运行时各个参数之间的区别就能构成不同类型、不同工作原理的继电保护。通常继电保护由测量回路、逻辑回路、执行回路构成，其工作原理由下图一所示。 测量回路从电力系统中读取相关信号，并将此信号与规定的整定值比较，最后将结果输送到逻辑回路之中；逻辑回路依据上一环节输出量的组合、出现的顺序、大小性质等方面决定是不是需要动作；假设逻辑回路判定需要动作之时，则会将需动作这个信号发送到执行回路；执行回路延时又或者是马上输出跳闸信号或者是警报信号。 1.2电力系统安装继电保护的意义 当电力系统被保护设施设备运转出现问题的时候，继电保护设备可以有选择、快速、自动地从电力系统中把故障设施设备切断，进而确保电力系统运转正常的部分快速恢复工作，避免故障设施设备的损害程度继续加大，将停电范围尽可能减小；当被保护设施设备发生故障，出现异常工作状态之时，继电保护装置应当可以反应及时，并且依据工作维护相关信息，输出信号、降低跳闸又或者是负荷动作指令的发生概率。这个时候一般对保护快速动作不作要求，而是依据对系统相关元件与整个电力系统危害程度规定某种程度的延时，防止不必须的动作。与此同时，继电保护装置也承担着监控整个电力系统的责任，它能通过测量系统电流电压情况将电力系统设施设备工作状态反映出来。 2.在电力系统中继电保护的配置与应用
Vol.28No.3 M ar.2012 赤峰学院学报（自然科学版）Journal of Chifeng University （Natural Science Edition ）第28卷第3期（下） 2012年3月目前，光纤通信在电力载波通信、微波通信、一点多址等诸多通信方式中日显优势，已成为电力通信网的主要传输方式.它是以光波为载体，以光导纤维为传输媒质，将信号从一处传输到另一处的一种通信手段.它具有传输的信息量大、 距离远、频带宽、质量高、抗干扰及辐射性强等许多优点，是集语音、图像、数据通信为一体的综合传输系统. 随着电力系统变电站无人值守项目的实行，电网专业化管理的进一步深化，电力通信专网在整个电力系统运行管理中的地位越来越重要，积极采用新技术和新设备组建电力通信专网已是十分紧迫的任务.在此背景下， 自2000年以来，电力系统进行了电力通信专网的统一规划和建设，建成了以光纤通信为主，微波和电力载波为辅的通信系统.1系统组成、规模及维护1.1系统组成 1.1.1 OPGW 光缆，Optical Fiber Composite Over- head Ground Wire （也称光纤复合架空地线）.把光纤放置在架空高压电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，兼具地线和通信的双功能. 全介质自承光缆———ADSS （All Dielectric Self Supporting ）.ADSS 光缆在输电线路上广泛使用，特别是在已建线路上使用较多.它能满足输电线跨度大、 垂度大的要求.其特点是：（1）张力理论值为零；（2）为全绝缘结构，安装及线路维护时可带电作业，这样可大大减少停电损失；（3）其伸缩率在温差很大的范围内可保持不变，而且其在极限温度下，具有稳定的光学特性；（4）耐电蚀ADSS 光缆可减少高压感应电场对光缆的电腐蚀；（5）ADSS 光缆直径小、质量轻，可以减少冰和风对光缆的影响，其对杆 塔强度的影响也很小. 由于光纤具有抗电磁干扰、自重轻等特点，它可以安装在输电线路杆塔顶部而不必考虑最佳架挂位置和电磁腐蚀等问题.因而， OPGW 具有较高的可靠性，优越的机械性能，成本较低等显著特点.在新敷设或更换现有地线时尤其合适和经济.1.1.2SDH 传输系统.SDH 传输系统具有灵活的设 备配置 OSN1500、OSN2500、OSN3500、OSN7500、OSN9500智能光传输设备，用于在网络骨干层到接入层实现SDH 、PDH 、Ethernet 、ATM 、DDN 、SAN 等多种业务的高效传输.设备支持智能网络技术，能实现对业务和带宽的智能化管理.系统支持内置微波中频板，配合微波设备的ODU 使用可实现业务的无线传输. STM -16／4兼容设备， 支持网络设备从622M 到2.5G 的在线升级，具备高低阶20G 全交叉能力.具有强大的组网能力支持Mesh 组网，网络节点即插即用.支持SDH 业务、PDH 业务、以太网等多业务接口，单子架可实现1×STM -16四纤环或2×STM-16二纤环，可支持M esh 网络中多达40个光方向的组网；具有完善的网络生存机制和完备的设备保护机制.1.1.3 同步时钟系统.同步时钟源包括：线路时钟 源、支路信号时钟源、两路外同步时钟源、内部时钟源.每个站点可以从两个方向提取时钟，对这两个方向时钟设置优先级，当高优先级的时钟质量低于要求时，自动跟随另一个低优先级的时钟，以此对同步时钟建立起时钟保护自愈环. 实际应用中，在中心有人站接入两路高质量的 光纤通信在电力系统的应用 张金祥 （内蒙古东部电力有限公司赤峰电业局，内蒙古赤峰024000） 摘 要：光纤通信技术在赤峰电业局的推广应用，实现了电网通信网建设的低成本、大容量、多业务 和智能化，满足了电力数据、语音、视频、宽带接入等多种业务的传输要求，并在网络通信的实时性、准确性和可靠性等方面提供了充分的保障. 关键词：电力通信；ADSS 光缆；OPGW 光缆；SDH 传输系统中图分类号： TN929.14文献标识码：A 文章编号：1673-260X （2012）03-0079-02 79--
基于锁相环技术的光纤通信实验系统 □韩磊高明 【内容摘要】本文提出一个用CMOS锁相环CD4046电路等器件构成光纤通信实验系统，并具体介绍了系统组成，演示了现代光通信的基本工作过程、功能测试。利用这套光纤通信系统的雏形装置，触摸到最新科技发展的脉搏。 【关键词】光纤通信；实验系统；锁相环CD4046；实践教学 【作者单位】韩磊，高明；江海职业技术学院 高职院校培养的是高素质技能型人才，掌握光通信应用技术，已经成为电子通信、光电专业学生应具备的素质和能力。本文介绍的光纤通信实验系统，演示了当代光通信的工作过程，拓宽了学生的知识面，开阔了学生的视野，对于提高学习兴趣和积极性起到了重要的作用，同时对引导学生迅速进入工程应用的前沿领域有着良好的导向作用。 光电技术专业实验教学担负着将发展中的现代技术及时引入教学中的使命。为了能够使用光通信系统在实验室里观察到光通信的工作过程，利用锁相环（PLL）技术设计制作一套光纤通信实验系统。这套为光纤通信的雏形装置，是利用激光光束通过光纤传送语音信息的传输实验装置，具有电路简单、工作稳定可靠、直观性强、成本低廉、通信质量好的特点。 一、实验光纤通信系统的组成及电路设计 实验装置主要设计思路是以通信原始模式为基础（信源?信道?信宿三大模块），在此基础之上在收发端分别加上发光调制装置和接收（光信号）解调装置，同时利用光传输介质（以光纤为主）进行信息的传送，这样设计此光纤通信实验装置的模块方案基本完成。主要包括由半导体发光二极管LED及其调制，驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光敏晶体三极管3DU5，装换电路及功率放大电路组成的光信号接收器三个部分组成。 实验系统中发送器和接收器的信号发送和接收主要利用锁相环（PLL）技术构成。锁相环（PLL）技术是能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。其主要功能是为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）、PD（鉴相器）和LF（环路滤波器）三部分组成。压控振荡器给出一个信号，一部分作为输出，另一部分通过分频与鉴相器所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则鉴相器的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO（压控振荡器）直到相位差恢复，最终达到锁频的目的。 现在常使用集成电路的锁相环，CD4046是通用的CMO S锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V 18V），输入阻抗高（约100MΩ），动态功耗小，在中心频率f 0为10kHz，下功耗仅为600μW，属微功耗器件，采用16脚双列直插式。CD4046锁相环采用的是RC型压控振荡器，当PLL对跟踪的输入信号的频率宽度有要求时还需要外接电阻R2使用。 对于光纤通信设备中光发送器件和光接收器件的选择，一般情况下一端发射装置使用发光二极管（LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲，而光纤在传输信号的过程中有一定的损耗，这就要求光源和光宿的参数要符合光纤传输的最低损耗。所以为了获得最佳的传输效果，光源LED的发光中心波长必须在传输光纤呈现低损耗的0．85μm、1．3μm或1．6μm红外光附近，而光电检测（接收端）器件的峰值波长也应与该波长接近。本实验装置中光发送端采用发光中心波长为0．85μm 附近的GaAs（砷化镓）半导体发光二极管作为光源，光接收端则采用峰值响应波长为0．8 0．9μm的光敏晶体三极 三、结语 经过单因素实验，确定出影响豆粉营养型面包制作的各因素最佳水平为：豆粉与奶粉的比例1：1，水添加量48%，酵母添加量1%，糖添加量18%。 【参考文献】 1．王恕，王显伦，胡运生．小麦粉大豆粉搭配的研究［J］．郑州粮食学院学报，19942．李利民，郑学玲，姚惠源．面粉中的碳水化合物在面包烘焙中的作用［J］．粮食与饲料工业，2000 3．李硕碧，高翔．小麦高分子量谷蛋白亚基与加工品质［M］．北京：中国农业出版社，2001 4．Fleming S E，Sosulski F W．Breadmaking Properties of Flour Concentrated Plant Proteins［J］．Cereal Chemistry，1977 5．董海州，郭承东．全脂大豆粉对面包品质的影响［J］．食品工业科技，1998 · 07 ·
南京工程学院 通信工程学院 实验报告 课程名称光纤通信_________ 实验项目名称光纤通信实验_______ 实验学生班级通信（卓越）131_____ 实验学生姓名吴振飞_____ _____ 实验学生学号 208130429_________ 实验时间2016.6.15___ 实验地点信息楼C413_______ 实验成绩评定 ______________________ 指导教师签字 ______________________ 2016年 6月 19日
目录 实验一半导体激光器P-I特性测试实验 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验仪器 (1) 三、实验原理 (1) 四、实验内容 (2) 五、实验步骤 (2) 六、注意事项 (2) 七、思考题 (3) 实验二光电探测器特性测试实验 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验内容 (4) 五、实验步骤 (4) 六、注意事项 (4) 实验三电话光纤传输系统实验 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验内容 (5) 三、预备知识 (5) 四、实验仪器 (5) 五、实验原理 (5) 六、注意事项 (6) 七、实验步骤 (6) 九、思考题 (6)
实验一半导体激光器P-I特性测试实验 一、实验目的 学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理；了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系；掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流) 曲线的测试方法。 二、实验仪器 1、ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1 台 2、光功率计1 台 3、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1 根 4、万用表(自带) 1 台 5、连接导线 20 根 三、实验原理 半导体激光二极管(LD) 或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，(处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥10mW) 辐射，而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~50°，水平发散角为 0~30° )，与单模光纤的耦合效率高(约 30%~50%)，辐射光谱线窄(Δλ =0.1~1.0nm)，适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号(>20GHz) 直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 对于线性度良好的半导体激光器，其输出功率可以表示为ηω (1-1) Pe=)(2thDIIq ?η其中intintaaamirmirD+=ηη，这里的量子效率ηint，表征注入电子通过受激辐射转化为光子的比例。在高于阈值区域，大多数半导体激光器的ηint接近于 1。 1-1 式表明，激光输出功率决定于内量子效率和光腔损耗，并随着电流而增大，当注入电流I>Ith时，输出功率与I成线性关系。其增大的速率即P-I曲线的斜率，称为斜率效率 dPη2DeqdIηω= (1-2) P-I特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时，应选阈值电流Ith尽可能小， Ith对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器，这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，而且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦; 斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点，微小的电流变化会导致光功率输出变化，是光纤通信中最重要的一种光源，半导体激光器可以看作为一种光学振荡器，要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布，而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件，也即阈值电流Ith，当输入电流小于Ith时，其输出光为非相干的荧光，类似于LED发出的光，当电流大于Ith
浅谈电力系统继电保护的运行管理 随着我国社会经济的高速发展，各大城市化进程加快与工农业的进度，对电能的需求量将会越来越大。在这样的形势下，对电网的安全运行有了更高的要求，其中电力系统继电保护是非常关键的一个环节，电力系统继电保护运行管理工作的有效性将会直接影响到电力系统的安全稳定运行。因此，在电力系统安全运行管理过程中，要注重电力系统继电保护管理的重要性，只有保障运行管理的合理性、有效性与准确性，才能最大限度确保电力系统继电保护在实际运作中不会出现差错，进而确保电力系统的安全稳定运行。文章针对电力系统继电保护运行管理中存在的一些问题进行分析，并尝试提出一系列改善措施，从而提升管理质量，确保电力系统安全运行。 标签：电力系统；继电保护；运行管理 电力系统继电保护的主要功能是在电力系统发生突发故障的情况下，能对设备故障进行及时的消除与修复，进而确保电力系统运行的安全稳定性。因此，电力系统继电保护运行管理的重要性必须得到正视，从而为电力系统设备的安全运行打下坚实的基础。 1 电力系统中继电保护管理的重要性与主要任务 1.1 电力系统继电保护管理的重要性 整个电力系统工作中继电保护是不可替代的一个组成部分，所涉及到责任、工作量、技术性都非常大。电力系统继电保护工作人员需要面对的是：保护装置、电网结构、设备配置、运行实际情况以及故障出现情况等相关的很多信息，需要通过电脑系统对其进行准确的统计、分析，进而进行处理工作，这类工作十分重要，并且十分繁重。為了对现场运维人员的工作量进行有效的降低，并且要更好地确保其劳动生成质量与效率，对电力系统继电保护信息管理系统的开发是当前电网改革发展的一个主要项目。 1.2 电力系统继电保护管理的主要任务 电力系统继电保护的主要任务是：针对继电保护所涉及到的表格、文件、数据以及图像等进行分析、查询、修复、浏览以及删除。由此可见，管理对象的结构是很复杂的，而且其中层次很多，无论什么样的一次设备、二次设备参数、统计分析及运行状态、档案管理等等事务管理。在分工过程中，每一层保护专业都非常详细，也是造成数据库与表格种类很多的主要因素，充分利用管理系统的优势与功能，才能最大限度地提升电力系统继电保护的工作效率与数据使用的准确性。 2 电力系统中继电保护管理存在的问题
噢噢第一章 1、继电保护在电力系统中的任务是什么 答：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； （2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。 2、什么是故障、异常运行和事故短路故障有那些类型相间故障和接地故障在故障分量上有何区别对称故障与不对称故障在故障分量上有何区别 答：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况下属于不正常运行状态。事故，就是指系统或其中一部分的工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。相间故障无零序分量。对称故障只有正序分量。 3、什么是主保护、后备保护什么是近后备保护、远后备保护在什么情况下依靠近后备保护切除故障在什么情况下依靠远后备保护切除故障 答：当本元件的主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护作为后备保护，由于这种后备作用是在主保护安装处实现，因此，称之为近后备保护。在远处实现对相邻元件的后备保护，称为远后备保护。 4、简述继电保护的基本原理和构成方式。 答：基本原理：1、过电流保护2、低电压保护3、距离保护4、方向保护5、差动原理的保护6、瓦斯保护7、过热保护等。构成方式：1、测量部分2、逻辑部分3、执行部分 5、什么是电力系统继电保护装置 答：继电保护装置，就是指能反应电力系统中元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种装置。 6、电力系统对继电保护的基本要求是什么 答：1、选择性：继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。2、速动性：在发生故障时，力求保护装置能迅速动作切除故障，以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。3、灵敏性：继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。4、可靠性：保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了他应该动作的故障时，他不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不该动作的情况下，则不应该误动作。 第二章 1、何谓三段式电流保护其各段是如何保证动作选择性的试述各段的工作原理、整定原则和整定计算方法、灵敏性校验方法和要求以及原理接线图的特点。画出三段式电流保护各段的保护范围和时限配合特性图。 答：电流速断是按照躲开某一点的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开前方各相邻元件电流速断保护的动作电流整定，而过电流保护则是按照躲开最大负荷电流来整定。
电力系统光纤通信若干问题分析 李 玮 （广东省电力设计研究院 广东 广州 510000） 摘 要： 随着光纤通信在电力系统内应用水平的进一步提高，光纤通信取代微波、电力载波已成为必然。以南方电网光纤通信骨干网为例，介绍电力系统专用光缆、通信电源、参数匹配及业务倒换等方面的现状，分析存在的问题，并在此基础上提出解决问题的措施及思路。 关键词： 通信电缆；通信电源；参数匹配；业务倒换 中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120128－02 分成两组，分别为2条母线供电，同时每条母线配置独立的蓄电 0 引言 池，以实现2条母线相对独立供电。该运行方式较好的实现了目前，SDH（synchronous digital hierarchy）光纤通 2条母线的独立供电，增强了通信电源设备的运行可靠性，同信凭借其安全、经济、可靠的优势，已逐步替代了微波通信、 时提高了设备检修的灵活性，由于2条母线共用同一台充电机，电力载波通信等通信方式，成为我国电力系统最重要的通信方 因此在充电机发生物理损坏的情况下容易导致2条母线同时失式，在其承载的业务中，仅直接与电网安全稳定运行的主要业 电，因此目前也较少使用。 务就有继电保护、安全自动装置、EMS、调度语音、能量计 3）双电源双母线运行方式：即由两套充电机分别对2条母量、故障录波、电力市场以及集控站控制等等。面对越来越多 线供电，并配置独立的蓄电池，实现了双路供电的完全独立，的系统应用，光纤通信迎来了巨大的发展机遇，但由于电力系 具有极高的可靠性，是目前电力通信系统中的主要供电方式。统对信号传输安全性、可靠性的特殊要求，光纤通信同样也面 伴随着通信电源运行方式的改变，南方电网光纤通信骨干临着严峻的挑战。 网已逐渐摸索出一套适合自身安全需要的供电方式：对于支持本文以南方电网光纤通信骨干网为例，就专用光缆、通信 双路电源的设备，采用两路相互独立的电源对设备供电，并实电源、参数匹配及业务倒换等方面对电力系统现状进行简要介 现负载均衡；对于只支持单路供电的设备，在设备前端增加电绍，分析存在的问题，并讨论解决问题的措施及思路。 源转换模块，实现两路电源输入；对于无人值守变电站，除采 1 通信设备自身存在的问题 用上述措施外，采用加大蓄电池组容量的方法以延长故障情况 1.1 通信光缆对系统的影响 下的设备运行时间。 作为电力系统专用的特殊光缆，光纤复合架空地线 2 通信设备与业务系统的匹配问题 （OPGW）具有强度高、性能稳定、无电腐蚀等优点，目前在电 2.1 通道时延对继电保护及安自业务的影响 力系统光纤通信骨干网中应用十分广泛。但因其与高压线路同 杆架设，且兼做地线，因此，雷击问题已经成为影响OPGW安全性能的重要因素。 雷击对OPGW的影响：随着OPGW大规模投入使用，其易受雷击的问题已变得越来越突出，国内已发生多起因雷击导致OPGW外丝断股进而影响内部光纤性能的事件，而建设单位为了确保所用光缆性能更加稳定，对OPGW更是提出了3级雷击不断股的近乎苛刻的要求，因此，如何提高OPGW抗雷击性能已经成为OPGW面临的最严峻的挑战之一。目前较为通用的做法主要有以下两点。 1）改善光缆结构和股线形状，主要是在外层股线和内层股线间留有空气隙，以防止外层热量传导至内层和光纤，这种思想主要是保护内层光纤，对外层雷击断股并无实质改善。 2）调整外层股线材料配比，对于雷击多发区，采用外径较粗的全铝包钢单丝，同时提高导电率，这种思想提高了外层单丝的抗雷击水平，但增加了光缆的生产成本和自身重量，对铁塔的承重造成了一定的压力，同时也加大了施工难度。 1.2 通信电源对通信系统的影响 “心脏”，通信电源运行的好坏直接影响着整个系统是否能够健康稳定运行。回顾通信电源的发展历程，主要经历了单电源单母线、单电源双母线和双电源双母线等三种运行方式。 1）单电源单母线运行方式：即将整流模块输出、蓄电池组、负载均连接于同一条母线，由于采用这种方式对设备供电安全性较低且维护检修不便，因此在电压等级较高的变电站已基本不用。 2）单电源双母线运行方式：即将一套充电机的整流模块 继电保护和安自构成了我国电网安全稳定的三道防线，其主要功能依托通信通道承载，由于相关控制、保护信息对实时性要求很高，因此通信通道的时延将对装置的动作速动性、可靠性和灵敏性乃至电网的安全稳定速度造成严重影响。 2.1.1 通道时延对继电保护的影响 目前，我国线路保护的主保护为线路纵联保护，根据实现原理，又可以分为线路纵联距离（方向）保护和线路纵差保护： 对于线路纵联距离（方向）保护而言，虽然故障方向的判别只是依赖于本侧电气量，判别时间与通道时延没有关系。但是，通道时延对装置动作速度的影响是累加的。由于故障范围的判别决定于两个因素：一是根据本侧电气量得到的相对于本侧装置的故障方向，二是通过通道得到的相对于对侧装置的故障方向，只有相对于两侧保护装置的故障方向都确定为正方向，装置才确定本次故障时区内故障，因此通道时延对装置动作速度的影响是累加的。 1）对于线路纵联距离（方向）保护，由于故障范围的判别决定于两个因素：一是根据取决于本侧电气量得到的相对于本侧装置的故障方向，二是和通过通道得到的相对于对侧装置的故障方向，只有相对于两侧保护装置的故障方向都确定为正方向，装置才确定本次故障是区内故障。因此，通过通道得到的相对于对侧装置的故障方向信息对保护动作的正确性至关重要，如果通道延时过长，不仅影响保护的动作速度，很可能造成保护误动甚至可能造成保护误动、拒动。运行中，曾多次出 现在功率倒向情况下因通道延时过长造成的同塔双回线保护误
华南理工网络-《电力系统继电保护》课堂作业答案
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《系统工程导论》 作业题 一．判断题（正确的写“对”，错误的写“错”） 1．一般系统理论重申亚里士多德的一个观点：系统的功能可以等于系统全部要素功能的总和。 【错】 2．典型故障曲线（浴盆曲线）告诉我们：系统的故障在早期故障期和偶然故障期，其故障率都很小，到损耗故障期，故障率会逐渐升高。 【对】 3．“什么也不干”，维持现状，也是一种方案，称为零方案。 【对】 4．香农把信息定义为两次不确定性之和，即： 信息(量) = 通信前的不确定性＋通信后尚存的不确定性。 【错】 5．系统模型，是对于系统的描述、模仿或抽象。它反映系统的物理本质与主要特征。 【对】 6．系统分析一般有七个步骤，根据具体情况，有些步骤可以并行进行，但不能改变顺序。 【错】 二．单项选择题（请将你选择的字母填写在括号内） 1．80年代末，钱学森提出处理开放的复杂巨系统的方法论 是从定性到定量综合集成方法，结合系统学理论和人工智能技术的发 展，又于己于1992年提出了建设从定性到定量综合集成研讨厅体系，进一步发
展了开放的复杂巨系统的系统方法。 2．系统的所谓相关性，包含两重意思：一是系统内部各元素之间存在 着这样那样的联系；二是系统与其环境之间也存在着这样那样的联系。 “联系”又称“关系”，常常是错综复杂的。 3．指标评分法主要有：（1）排队打分法；（2）_专家打分法_；（3）两两 比较法；（4）_体操计分法_：（5）_连环比率法_；（6）_逻辑判断评分法__。 4．对模型进行修正与简化的方法通常有：（1）去除一些变量；（2）合并 一些变量；（3）改变变量的性质；（4）改变变量之间的函数关系；（5）改 变约束。 5．任何一个系统都存在于一定的环境之中，在系统与环境之间 具有物质、能量和信息的交换。 6．系统分析的原则有那些？（1）内部因素与外部因素相结合； （2）微观效果与宏观效果相结合；（3）当前效果与长远效果相结合； （4）定量分析与定性分析相结合。 7．管理对于信息的要求是：（1）准确、（2）及时、（3）适用、（4）经济。 三简答题 1．按钱学森提出的系统新的分类方法，系统如何分类？对每一类系统举一例。 答：1）按照系统规模分为小系统、大系统、巨系统； 2）按照系统结构的复杂程度分为简单系统和复杂系统。 举例：小系统：一个家庭 大系统：一个地级市 巨系统：一个国家。 简单：一个局域网 复杂：因特网。 2．简述系统与环境的关系 答：新系统产生于环境；新系统的约束条件决定于环境；决策的依据来自于环境，试制所需资源来自于环境；最后，系统的品质也只能放在环境中进行评价。