专利名称：电力通信传输通道故障检测设备及故障检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型关于通信技术领域，特别是关于一种电力通信传输通道故障 检测设备及故障检测系统。
背景技术：
随着电力通信系统通信技术的发展，使用数字通道的线路保护开始广泛 应用，保护主要包括纵联差动保护、纵联距离保护和纵联方向保护，其中纵 联差动保护的应用最为广泛，纵联差动保护具有灵敏度高、原理简单、保护 可靠、动作迅速等优点。
但是，随着纵联电流差动保护大量的使用，数字通道异常情况造成保护 装置告警等不正确现象的现象越来越多，现有的设备不能对保护设备的性能 进行很好的测试，如TWM-1通信误码发生仪，这种仪器的缺点是不能代替
整个通信同步传输系统、通道故障类型较少、不能提供通道，必须借助别的 通道。大唐电信通道检测平台，不能代替整个通信同步传输系统，同样必须 借助别的通道。
实用新型内容
本实用新型实施例目的在于提供一种电力通信传输通道故障检测设备及 故障检测系统，用以通过模拟的故障对通道的传输性能进行检测。 为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种电力通信传输通道故障
检测设备，所述设备包括发送端同步数字传输装置、干扰信号发生装置和 接收端同步数字传输装置，所述发送端同步数字传输装置与所述接收端同步数字传输装置通过光纤连接，所述干扰信号发生装置与所述发送端同步数字
传输装置相耦合；所述的发送端同步数字传输装置接收发送端保护设备发来 的状态信号，并将所述的状态信号传入光纤进行传输；所述干扰信号发生装 置在所述状态信号中加入干扰信号；所述接收端同步数字传输装置接收从所 述光纤传输的所述状态信号，将所述状态信号传输到接收端保护设备进行检 测处理。
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种故障检测系统，所述故 障检测系统包括发送端保护设备、电力通信传输通道故障检测设备及接收 端保护设备，所述发送端保护设备与所述电力通信传输通道故障检测设备相 连接，所述电力通信传输通道故障检测设备连接于所述发送端保护设备与所 述接收端保护设备之间，所述接收端保护设备与所述电力通信传输通道故障 检测设备相连接；所述发送端保护设备向所述电力通信传输通道故障检测设 备发送状态信号；所述电力通信传输通道故障检测设备在所述状态信号中加 入干扰信号并传输所述状态信号；所述接收端保护设备接收所述电力通信传 输通道故障检测设备发送的所述状态数据，计算误码率，将所述误码率与定 值比较，若所述误码率大于所述定值，执行告警操作。
本实用新型的有益技术效果通过在传输通道内向传输的数据中加入模 拟的故障，能实时的检测保护设备的性能，及时执行告警操作。
图1为本实用新型实施例电力通信传输通道故障检测设备结构图一； 图2为本实用新型实施例电力通信传输通道故障检测设备结构图二； 图3为本实用新型实施例电力通信传输通道故障检测设备结构图三； 图4为本实用新型实施例的故障检测系统的结构图； 图5为本实用新型实施例故障检测方法的流程图6为本实用新型实施例状态数据在SDH的传输过程发送端SDH设备与接收端SDH设备之间传输的示意图7为本实用新型实施例数据传输过程中SDH设备接入多个PCM设备 的连接关系图8为本实用新型实施例每隔5ms产生的数字信号及校验码的对应关系
图9为本实用新型实施例不存在PCM设备时数据传输过程图10为本实用新型实施例继电保护装置中数字信号和校验码的映射关系
图11为本实用新型实施例接收端继电保护装置的结构示意图； 图12为本实用新型实施例存在PCM设备时数据传输过程图； 图13为本实用新型实施例数据在传输通道中的双向传输示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术 方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 实用新型保护的范围。
如图1所示，电力通信传输通道故障检测设备100包括发送端同步数 字传输装置IOI、干扰信号发生装置102及接收端同步数字传输装置103。所 述发送端同步数字传输装置101与所述接收端同步数字传输装置103通过光 纤连接，所述干扰信号发生装置102与所述发送端同步数字传输装置101相 耦合；所述的发送端同步数字传输装置101接收发送端保护设备发来的状态 信号，并将所述的状态信号传入光纤进行传输；所述干扰信号发生装置102 在所述状态信号中加入干扰信号；所述接收端同步数字传输装置103接收从 所述光纤传输的所述状态信号，将所述状态信号传输到接收端保护设备进行 检测处理。
6如图2所示，电力通信传输通道故障检测设备200还包括发送端脉冲编 码调制装置201及接收端脉冲编码调制装置202，所述发送端脉冲编码调制装 置201连接于所述发送端保护设备与所述发送端同步数字传输装置101之间， 所述接收端脉冲编码调制装置202连接于所述接收端保护设备与所述接收端 同步数字传输装置103之间；所述发送端脉冲编码调制装置提供带宽为64K 的路由，接收发送端保护设备发来的所述状态信号，将所述状态信号发送到 所述发送端同步数字传输装置;所述接收端脉冲编码调制装置提供带宽为64K 的路由，接收所述接收端同步数字传输装置发来的所述状态信号，将所述状 态信号发送到接收端保护设备进行检测处理。
所述干扰信号发生装置102连接于所述发送端脉冲编码调制装置201与 所述发送端保护设备之间，所述发送端脉冲编码调制装置201之前加入干扰 信号；或连接于所述发送端脉冲编码调制装置与所述发送端同步数字传输装 置之间，在所述发送端脉冲编码调制装置201之后加入干扰信号。图2中为 在所述发送端脉冲编码调制装置201之后加入干扰信号，图3为本实用新型 实施例电力通信传输通道故障检测设备300结构图三，在发送端保护设备301 之前加入干扰信号。
图4为本实用新型实施例的故障检测系统400的结构图，所述故障检测 系统包括发送端保护设备401、电力通信传输通道故障检测设备402及接收 端保护设备403，所述发送端保护设备401与所述电力通信传输通道故障检测 设备402相连接，所述电力通信传输通道故障检测设备402连接于所述发送 端保护设备401与所述接收端保护设备403之间，所述接收端保护设备403 与所述电力通信传输通道故障检测设备相连接402;所述发送端保护设备401 向所述电力通信传输通道故障检测设备402发送状态信号；所述电力通信传 输通道故障检测设备402在所述状态信号中加入干扰信号并传输所述状态信 号；所述接收端保护设备403接收所述电力通信传输通道故障检测设备402 发送的所述状态数据，计算误码率，将所述误码率与定值比较，若所述误码率大于所述定值，执行告警操作。误码率是指加入干扰信号的状态数据与所 有传输的状态数据的比率。
如图5所示，本实用新型实施例故障检测方法包括
步骤S501:信号发生装置在发送端保护设备向发送端同步数字传输装置
传输的状态信号中加入干扰信号；
步骤S502:发送端同步数字传输装置接收所述状态信号，并将所述状态 信号从光线传输到收端同步数字传输装置；
步骤S503:收端同步数字传输装置接收所述状态数据，并将所述状态信 号发送到接收端保护设备；
步骤S504:所述接收端保护设备接收所述状态数据，计算误码率，将所 述误码率与定值比较，若所述误码率大于所述定值，执行告警操作。
本实用新型实施例中，发送端同步数字传输装置及接收端同步数字传输 装置为同步数字传输设备(SDH设备)，例如可以为许继CGCS-1000型SDH 设备；发送端脉冲信号脉冲编码调制装置及接收端脉冲编码调制装置为脉冲 编码调制(PCM)设备，PCM设备例如可以为诺基亚PCM设备、萨基姆PCM 设备及许继PCM设备；发送端保护设备及接收端保护设备为继电保护装置， 例如可以为RCS931纵联差动保护设备和CSC103纵联差动保护设备，发送端 保护设备发送的状态数据为发送端保护设备的运行状态数据或告警数据。
SDH设备在传输过程中能够提供2M的路由，如图6所示，为本实用新 型实施例状态数据在SDH的传输过程发送端SDH设备与接收端SDH设备之 间传输的示意图。可以分为多条SDH传输通道，若发送端继电保护装置601 和接收端继电保护装置605之间传输的流量为2nM，则可以接入2n对发送端 SDH设备和接收端SDH设备。发送端SDH设备和接收端SDH设备之间通过 光纤传输光信号，发送端SDH设备602接收从发送端继电保护装置601发来 的电信号，经过发送端SDH设备602的光电转换接口 604将电信号转换为光 信号，然后将光信号转换为电信号，通过光纤传输给接收端SDH设备，接收端SDH设备接收光信号，并通过接收端SDH设备的光电转换装置604将光 信号转换为电信号，然后传输给接收端继电保护装置。
PCM设备可以提供64K的路由，所以一条SDH传输通道可以分为(2X 1024/64"32个PCM设备，如图7所示， 一条SDH传输通道在发送端SDH 设备之前可以连接32个发送端PCM设备701 ，在接收端SDH设备之后可以 连接32个接收端PCM设备702。
信号发生装置例如可以为误码发生仪或通道检测装置，误码发生仪可以 为TWM-l通信误码发生仪，通道检测装置可以为大唐电信通道检测平台。 TWM-l通信误码发生仪主要用来产生误码；大唐电信通道检测平台可以产生 通道切换、通道延时变化、误码、中断、帧丢失告警、自环、时钟频率变化 等各种干扰信号。
电力通信传输通道故障检测设备中不存在PCM设备时，利用由发送端 SDH设备、接收端SDH设备及信号发生装置组成的传输通道测量两端的继电 保护装置的性能。下面以信号发生装置为TWM-l通信误码发生仪为例说明如 何测试两端继电保护装置的性能。
继电保护装置的性能是指其对通道中传输的信号加入干扰信号承受能 力。发送端继电保护装置即时产生反映其运行状态或告警的状态信号，将状 态信号经过处理生成数字信号，如01101100，并对应生成该数字信号的校验 码，每一个数字信号对应唯一的一个校验码，例如数字信号01101100的校验 码设定为ABCDEF。发送端继电保护装置每隔一个时间间隔向发送端SDH设 备发送即时的数字信号及其对应的校验码，假设时间间隔为5ms，如图8所 示，每隔5ms产生一个数字信号，并生成对应的校验码。
发送端继电保护装置每隔5ms产生的状态信号转换为数字信号，并生成 该数字信号对应的校验码，将数字信号加工成数据包。例如发送端继电保护 装置将在某一时刻的状态信号中的告警信号转换为数字信号00110101，生成 校验码BADCFE， 00110101和BADCFE打包成数据包1(00110101，BADCFE)即告警数据，然后将数据包l (00110101， BADCFE)向发送端SDH设备602 传输。
数据传输过程如图9所示，从发送端继电保护装置901发出的数据包1 (00110101， BADCFE)是以光信号形式传输的，而发送端继电保护装置卯l 和发送端SDH设备902之间存在一个光电接口 (图中未示出)，用于利用光 电转换装置在该光电接口将发送端继电保护装置901从光纤传输的光信号转 换为电信号，然后经过同轴电缆向发送端SDH设备902发送数据包1 (00110101， BADCFE)，在数据包1 (00110101， BADCFE)向发送端SDH 传输过程中，TWM-1通信误码发生仪903在数据包1 (00110101， BADCFE) 中加入干扰信号，数据包l (00110101， BADCFE)变为数据包1 (00110100， BADCFE)。发送端SDH设备902将加入干扰信号的数据包1 (00110100， BADCFE)通过光电转换接口从电信号的形式转换为光信号的形式，通过光 纤传输到接收端SDH设备904。接收端SDH设备接收到数据包1(00110100， BADCFE)后，通过光电转换接口从光信号的形式转换为电信号的形式后， 向接收端继电保护装置905发送。接收端继电保护装置和接收端SDH设备904 之间也存在一个光电接口 (图中未示出)，用于利用光电转换装置在该光电 接口将接收端SDH设备904从同轴电缆传输的电信号转换为光信号，然后经 过光纤将1 (00110100， BADCFE)传输到接收端继电保护装置905进行检测。
接收端继电保护装置卯5和发送端继电保护装置901有一个映射关系表， 如图10所示，相同的数字信号对应唯一的一个校验码，图中只给出部分校验 码和数字信号的对应关系。
如图11所示，接收端继电保护装置905包括计算模块1101 (计算装置) 和检测处理模块1102 (检测处理装置)，计算模块1101用于根据图10中数 字信号和校验码的映射关系，比对接收到的数据包1中的数字信号和校验码 是否在映射表中，具体做法为
检查数据包1 (00110100， BADCFE)中的校验码BADCFE在图10中对
10应的数字信号为11001101，而数据包l中的数字信号为00110100，可以知道 数据包1中被TWM-1通信误码发生仪加入了干扰信号，计算模块1101对每 隔5ms传来的数据包进行同样的检测。TWM-1通信误码发生仪只对部分数据 加入干扰信号，可以设置TWM-1通信误码发生仪每隔一段时间加入一次干扰 信号，例如可以设定每40ms加入一次干扰信号。计算模块1101检测每个数 据包中的数字信号是否被干扰信号改变为误码，计算出连续100个数据包中 被加入干扰信号的数据包的数量，假设计算出有8个数据包被干扰信号改变 为误码，92个数据包没有被千扰信号改变为误码，误码率为8%，检测处理模 块1102将8%与继电保护装置的允许误码率进行比较，若继电保护设备允许 的误码率为7% (不同继电保护装置的误码率不同)，则说明该继电保护装置 不能承受8°/。的误码率，检测处理模块1102将执行告警操作。若继电保护设 备的误码率为10%，则说明该继电保护装置能承受8°/。的误码率，检测处理模 块1102不执行告警操作。
上面介绍了不存在PCM设备时，如何检测继电保护设备的传输性能，存 在PCM设备时，数据传输与不存在PCM设备类似，不同的是在发送端SDH 设备之前接入发送端PCM设备时，可以在发送端PCM设备之前加入干扰信 号，也可以在发送端PCM设备之后加入干扰信号。
数据传输过程如图12所示，在发送端SDH设备之前加入发送端PCM设 备1201，在接收端SDH之后加入接收端PCM设1202备，以在发送端SDH 设备之前加入TWM-1通信误码发生仪产生干扰信号为例进行说明。
如图12所示，从发送端继电保护装置1001发出的数据包1 (00110101， BADCFE)是以光信号形式传输的，而发送端继电保护装置和发送端PCM设 备之间存在一个光电接口 (图中未示出)，用于利用光电转换装置在该光电 接口将发送端继电保护装置901从光纤传输的光信号转换为电信号，然后经 过屏蔽双绞线向发送端PCM设备1201传输，发送端PCM设备1201接收数 据包1 (00110101， BADCFE)，并向发送端SDH设备传输。在数据包1(00110101， BADCFE)向发送端SDH传输过程中，TWM-1通信误码发生 仪903在数据包I(OOIIOIOI，BADCFE)中加入干扰信号，数据包1(00110101， BADCFE)变为数据包1 (00110100， BADCFE)。发送端SDH设备902将 加入干扰信号的数据包1 (00110100， BADCFE)通过光电转换接口从电信号 的形式转换为光信号的形式，通过光纤传输到接收端SDH设备904。接收端 SDH设备904接收到数据包1 (00110100， BADCFE)后，通过光电转换接 口从光信号的形式转换为电信号的形式后，向接收端PCM设备1202传输， 接收端PCM设备1202传输接收到数据包l (00110100， BADCFE)后，向接 收端继电保护装置905发送。接收端继电保护装置905和接收端PCM设备 1202之间也存在一个光电接口 (图中未示出)，用于利用光电转换装置在该 光电接口将接收端PCM设备1202从屏蔽双绞线传输的电信号转换为光信号， 然后经过光纤将数据包l (00110100， BADCFE)传输到接收端继电保护装置 905。
接收端继电保护装置905和发送端继电保护装置901有一个映射关系表， 如图10所示，相同的数字信号对应唯一的一个校验码，图中只给出部分校验 码和数字信号的对应关系。
如图11所示，接收端继电保护装置905包括计算模块901和检测处理模 块1102，计算模块1101用于根据图10中数字信号和校验码的映射关系，比
对接收到的数据包l中的数字信号和校验码是否在映射表中，具体做法为
检查数据包l (00110100， BADCFE)中的校验码BADCFE在图10中对 应的数字信号为11001101，而数据包l中的数字信号为00110100，可以知道 数据包1中被TWM-1通信误码发生仪加入了干扰信号，计算模块1101对每 隔5ms传来的数据包进行同样的检测。TWM-1通信误码发生仪只对部分数据 加入干扰信号，可以设置TWM-1通信误码发生仪每隔一段时间加入一次干扰 信号，例如可以设定每40ms加入一次干扰信号。计算模块1101检测每个数 据包中的数字信号是否被干扰信号改变为误码，计算出连续100个数据包中被加入干扰信号的数据包的数量，假设计算出有8个数据包被干扰信号改变
为误码，92个数据包没有被干扰信号改变为误码，误码率为8%，检测处理模 块1102将8%与继电保护装置的允许误码率进行比较，若继电保护设备允许 的误码率为7%，则说明该继电保护装置不能承受8%的误码率，检测处理模 块1102将执行告警操作。若继电保护设备的误码率为10%，则说明该继电保 护装置能承受8%的误码率，检测处理模块1102不执行告警操作。
发送端继电保护装置与接收端继电保护装置之间的通信传输通道是双向 通道，接收端和发送端是相互的。当通信从接收端继电保护装置发起时，接 收端继电保护装置就作为发送端继电保护装置，执行发送端继电保护装置的 功能，发送端继电保护装置执行接收继电保护装置的功能。同理，接收端SDH 设备也可以作为发送端SDH设备，接收端PCM设备也可以作为发送端PCM 设备，如图13所示(PCM设备未示出)。
本实用新型实施例仅以TWM-1通信误码发生仪产生误码来改变通道中 传输的数据，也可大唐电信通道检测平台在传输的数据中加入干扰信号，改 变原来的数据，例如可以产生通道切换、通道延时变化、误码、中断、帧丢 失告警、自环、时钟频率变化等各种干扰信号，这些干扰信号的目的都是改 变传输的数据，在此不在赘述。
本实用新型实施例的继电保护装置可以为不同厂家生产的保护装置，例 如为RCS931纵联差动保护设备和CSC103纵联差动保护设备，不同的继电保 护装置承受的误码率不同，每一种继电保护装置存在一个误码率的定值，一 旦通道中传输的误码率高于该装置误码率的定值，继电保护装置将进行告警 操作，能有效的检测继电保护装置的性能。
本实用新型的有益技术效果通过在传输通道内向传输的数据中加入模 拟的信号，能实时的检测继电保护装置的性能，及时执行告警操作。
1权利要求1.一种电力通信传输通道故障检测设备，其特征在于，所述设备包括发送端同步数字传输装置、干扰信号发生装置和接收端同步数字传输装置，所述发送端同步数字传输装置与所述接收端同步数字传输装置通过光纤连接，所述干扰信号发生装置与所述发送端同步数字传输装置相耦合；所述的发送端同步数字传输装置接收发送端保护设备发来的状态信号，并将所述的状态信号传入光纤进行传输；所述干扰信号发生装置在所述状态信号中加入干扰信号；所述接收端同步数字传输装置接收从所述光纤传输的所述状态信号，将所述状态信号传输到接收端保护设备进行检测处理。
2. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还可以包括发送 端脉冲编码调制装置及接收端脉冲编码调制装置，所述发送端脉冲编码调制 装置连接于所述发送端保护设备与所述发送端同步数字传输装置之间，所述 接收端脉冲编码调制装置连接于所述接收端保护设备与所述接收端同步数字 传输装置之间；所述发送端脉冲编码调制装置提供带宽为64K的路由，接收发送端保护 设备发来的所述状态信号，将所述状态信号发送到所述发送端同步数字传输 装置；所述接收端脉冲编码调制装置提供带宽为64K的路由，接收所述接收端 同步数字传输装置发来的所述状态信号，将所述状态信号发送到接收端保护 设备进行检测处理。
3. 如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述干扰信号发生装置连接 于所述发送端脉冲编码调制装置与所述发送端保护设备之间，或连接于所述 发送端脉冲编码调制装置与所述发送端同步数字传输装置之间。
4. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述状态信号为发送端保护设备的运行状态信号或告警信号。
5. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述干扰信号发生装置为误 码发生仪或通道检测装置。
6. —种故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统包括发送端保 护设备、电力通信传输通道故障检测设备及接收端保护设备，所述发送端保 护设备与所述电力通信传输通道故障检测设备相连接，所述电力通信传输通 道故障检测设备连接于所述发送端保护设备与所述接收端保护设备之间，所述接收端保护设备与所述电力通信传输通道故障检测设备相连接；所述发送端保护设备向所述电力通信传输通道故障检测设备发送状态信号；所述电力通信传输通道故障检测设备在所述状态信号中加入干扰信号并 传输所述状态信号；所述接收端保护设备接收所述电力通信传输通道故障检测设备发送的所 述状态数据，计算误码率，将所述误码率与定值比较，若所述误码率大于所 述定值，执行告警操作。
7. 如权利要求6所述的故障检测系统，其特征在于，所述误码率是指加入干扰信号的状态数据与所有状态数据的比率。
8. 如权利要求6所述的故障检测系统，其特征在于，所述接收端保护设 备包括计算装置和检测处理装置，所述计算装置，与所述检测处理装置相连接，计算所述误码率； 检测处理装置，与所述计算装置相连接，如果所述误码率大于所述预定 值，执行告警操作。
9. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述状态信号为发送端保护 设备的运行状态信号或告警信号。
10. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述干扰信号为误码信号、 中断信号、延时信号、告警信号或时钟频率变化信号。
专利摘要本实用新型提供一种电力通信传输通道故障检测设备及故障检测系统，该设备包括发送端同步数字传输装置、干扰信号发生装置和接收端同步数字传输装置，该发送端同步数字传输装置与该接收端同步数字传输装置通过光纤连接，该干扰信号发生装置与该发送端同步数字传输装置相耦合；该发送端同步数字传输装置接收发送端保护设备发来的状态信号，并将该状态信号传入光纤进行传输；该干扰信号发生装置在该状态信号中加入干扰信号；该接收端同步数字传输装置接收从该光纤传输的该状态信号，将该状态信号传输到接收端保护设备进行检测处理。本实用新型实施例在传输通道内向传输的数据中加入模拟的信号，能实时的检测继电保护装置的性能，及时执行告警操作。
文档编号H04L12/24GK201369742SQ20092010575
公开日2009年12月23日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者冯辰虎, 孙集伟, 维 张, 钢 李, 杨心平, 宁 陈 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司