专利名称：电力通信传输通道故障检测设备、故障检测系统及方法
技术领域：
本发明关于通信技术领域，特别是关于一种电力通信传输通道故障检测设备、故障检测系统及方法。
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-I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。
发明内容
本发明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、故障检测系统 及方法，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，本发明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，用于接收发送端保护设备发来的状态数据，并将所 述的状态数据传入光纤进行传输；干扰信号发生装置，用于在所述状态数据中加入干扰信 号；接收端同步数字传输装置，用于接收从所述光纤传输的所述状态数据，将所述状态数据 传输到接收端保护设备进行检测处理。为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电力通信传输通道故障检测方法，所 述方法包括将发送端保护设备发来的状态数据及加入干扰信号的所述状态数据发送到发 送端同步数字传输装置；接收所述状态数据，并将所述状态数据通过光纤传输到所述接收 端同步数字传输装置；接收从所述光纤传输的所述状态数据，将所述状态数据传输到接收 端保护设备进行检测处理。为了实现上述目的，本发明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，用于向所述电力通信传输通道故障检测设备发送状态数据；所述电力通信传输通道 故障检测设备，用于接收所述状态数据，在所述状态数据中加入干扰信号，并传输所述状态 数据；所述接收端保护设备，用于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。为了实现上述目的，本发明实施例提供一种故障检测方法，所述方法包括向所述 电力通信传输通道故障检测设备发送状态数据；所述电力通信传输通道故障检测设备在所述状态数据中加入干扰信号，传输所述状态数据；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。本发明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为本发明实施例电力通信传输通道故障检测设备结构图一；图2为本发明实施例电力通信传输通道故障检测设备结构图二 ；图3为本发明实施例电力通信传输通道故障检测设备结构图三；图4为本发明实施例电力通信传输通道故障检测方法的流程图；图5为本发明实施例的故障检测系统500的结构图；图6为本发明实施例故障检测方法的流程图；图7为本发明实施例状态数据在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；图8为本发明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；图9为本发明实施例每隔5ms产生的数字信号及校验码的对应关系图；图10为本发明实施例不存在PCM设备时数据传输过程图；图11为本发明实施例继电保护装置中数字信号和校验码的映射关系图；图12为本发明实施例接收端继电保护装置的结构示意图；图13为本发明实施例存在PCM设备时数据传输过程图；图14为本发明实施例数据在传输通道中的双向传输示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。图1为本发明实施例电力通信传输通道故障检测设备结构图一。如图1所示，所 述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101，用于接收发送 端保护设备发来的状态数据，并将所述的状态数据传入光纤进行传输；干扰信号发生装置 102，用于在所述状态数据中加入干扰信号；接收端同步数字传输装置103，用于接收从所 述光纤传输的所述状态数据，将所述状态数据传输到接收端保护设备进行检测处理。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。发送端脉冲编码调制装置201，用于提供带宽为 64K的路由，接收发送端保护设备发来的所述状态数据，将所述状态数据发送到所述发送端 同步数字传输装置101 ；接收端脉冲编码调制装置202，用于提供带宽为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数据，将所述状态数据发送到接收端保护设备 进行检测处理。干扰信号发生装置102用于在所述发送端脉冲编码调制装置201之前加入干扰信号或者用于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为本发明实施例电力通信传输通 道故障检测设备300结构图三，在所述发送端脉冲编码调制装置201之前加入干扰信号。图4为本发明实施例电力通信传输通道故障检测方法的流程图。如图4所示，该 方法包括步骤S401 将发送端保护设备发来的状态数据及加入干扰信号的所述状态数据 发送到发送端同步数字传输装置；步骤S402 接收所述状态数据，并将所述状态数据通过光纤传输到所述接收端同 步数字传输装置；步骤S403 接收从所述光纤传输的所述状态数据，将所述状态数据传输到接收端 保护设备进行检测处理。图5为本发明实施例的故障检测系统500的结构图，该故障检测系统包括发送端 保护设备501、电力通信传输通道故障检测设备502及接收端保护设备503，其中，发送端保 护设备501用于向所述电力通信传输通道故障检测设备发送状态数据；电力通信传输通道 故障检测设备502用于接收所述状态数据，在所述状态数据中加入干扰信号，并传输所述 状态数据；接收端保护设备503用于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。
图6本发明实施例故障检测方法的流程图，该故障检测方法包括步骤601 向所述电力通信传输通道故障检测设备发送状态数据；步骤602 所述电力通信传输通道故障检测设备在所述状态数据中加入干扰信 号，传输所述状态数据；步骤603 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。本发明实施例中，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。继电保护装置、通道切换装置、PCM设备及SDH设备构成了实验室双端电力通信同 步传输系统，SDH设备在传输过程中能够提供2M的路由，如图7所示，为本发明实施例状态 数据在SDH设备的传输过程发送端SDH设备与接收端SDH设备之间传输的示意图。实验 室双端电力通信同步传输系统可以分为多条SDH传输通道，若实验室双端电力通信同步传 输系统中信号传输的流量为2nM，则可以接入2η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702接收从发 送端继电保护装置701发来的电信号，经过发送端SDH设备702的光电转换接口 704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704将光信号转换为电信号，然后传输给接收端继电保护装置705。PCM设备可以提供64K的路由，所以一条SDH传输通道可以分为(2X1024/64)= 32对PCM设备，如图8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801，在接收端SDH设备之后可以连接32个接收端PCM设备802。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-I 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-I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-I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AB⑶EF。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9 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1 (00110101，BADCFE)向发送 端SDH设备802传输。数据传输过程如图10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1001和发送端SDH 设备1002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1001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1002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-I通信误码发生仪1003在数据包1 (00110101，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 1002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1004。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1005发送。接收端继电保护装置和接收端SDH设备1004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1004 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1005进行检测。接收端继电保护装置1005和发送端继电保护装置1001有一个映射关系表，如图 11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12所示，接收端继电保护装置1005包括计算模块1201(计算装置)和检测处理模块1202(检测处理装置)，计算模块1201用于根据图11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11中对应的数字信号 为11001101，而数据包1中的数字信号为00110100，可以知道数据包1中被TWM-I通信误码 发生仪加入了干扰信号，计算模块1201对每隔5ms传来的数据包进行同样的检测。TWM-I 通信误码发生仪只对部分数据加入干扰信号，可以设置TWM-I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1201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 信号改变为误码的数据包的数量，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1202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1202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1202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13所示，在发送端SDH设备之前加入发送端PCM设备1301，在 接收端SDH之后加入接收端PCM设1302备，以在发送端SDH设备之前加入TWM-I通信误码 发生仪产生干扰信号为例进行说明。如图13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1001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1301传输，发送端PCM 设备1301接收数据包1(00110101 ,BADCFE)，并向发送端SDH传输。在数据包1 (00110101， BADCFE)向发送端SDH传输过程中，TWM-I通信误码发生仪1003在数据包1 (00110101， 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1002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1004。接收端SDH 设备1004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1302传输，接收端PCM设备1302传输接收到数据包 1(00110100,BADCFE)后，向接收端继电保护装置1005发送。接收端继电保护装置1005和 接收端PCM设备1302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1302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1(00110100，BADCFE)传输到接收端继电保护装置1005。接收端继电保护装置1005和发送端继电保护装置1001有一个映射关系表，如图 11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12所示，接收端继电保护装置1005包括计算模块1001和检测处理模块1202，计算模块1201用于根据图11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11中对应的数字信号 为11001101，而数据包1中的数字信号为00110100，可以知道数据包1中被TWM-I通信误码 发生仪加入了干扰信号，计算模块1201对每隔5ms传来的数据包进行同样的检测。TWM-I 通信误码发生仪只对部分数据加入干扰信号，可以设置TWM-I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1201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1202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1202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1202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14所示(PCM设备未示出)。本发明实施例仅以TWM-I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。本发明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。本发明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。
权利要求
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，用于接收发送端保护设备发来的状态数据，并将所述的状态数据传入光纤进行传输；干扰信号发生装置，用于在所述状态数据中加入干扰信号；接收端同步数字传输装置，用于接收从所述光纤传输的所述状态数据，将所述状态数据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，用于提供带宽为64K的路由，接收发送端保护设备发来的 所述状态数据，将所述状态数据发送到所述发送端同步数字传输装置；接收端脉冲编码调制装置，用于提供带宽为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数据，将所述状态数据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用于在所述发送端 脉冲编码调制装置之前加入干扰信号或者用于在所述发送端脉冲编码调制装置之后加入 干扰信号。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述状态数据为发送端保护设备的运行状 态数据或告警数据。
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.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述发送端同步数字传输装置及所述接收 端同步数字传输装置用于提供2M的路由。
7.一种电力通信传输通道故障检测方法，其特征在于，所述方法包括将发送端保护设备发来的状态数据及加入干扰信号的所述状态数据发送到发送端同 步数字传输装置；接收所述状态数据，并将所述状态数据通过光纤传输到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数据，将所述状态数据传输到接收端保护设备进行检 测处理。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在接收发送端保护设备发来的状态数据之前，发送端脉冲编码调制装置提供带宽为 64K的路由；接收从光纤发来的所述状态数据之后，接收端脉冲编码调制装置提供带宽为64K的路 由，然后将所述状态数据发送到接收端保护设备进行检测处理。
9.一种故障检测系统，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，其特征在于，所述发送端保护设备，用于向所述电力通信传输通道故障检测设备发送状态数据；所述电力通信传输通道故障检测设备，用于接收所述状态数据，在所述状态数据中加 入干扰信号，并传输所述状态数据；所述接收端保护设备，用于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。
10.如权利要求9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。
11.如权利要求10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 计算装置用于计算所述误码率；检测处理装置，如果所述误码率大于所述预定值，执行告警操作。
12.—种故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法包括 向所述电力通信传输通道故障检测设备发送状态数据；所述电力通信传输通道故障检测设备在所述状态数据中加入干扰信号，传输所述状态 数据；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。
全文摘要
本发明提供一种电力通信传输通道故障检测设备、故障检测系统及方法，其特征在于，所述设备包括发送端同步数字传输装置，用于接收发送端保护设备发来的状态数据，并将所述的状态数据传入光纤进行传输；干扰信号发生装置，用于在所述状态数据中加入干扰信号；接收端同步数字传输装置，用于接收从所述光纤传输的所述状态数据，将所述状态数据传输到接收端保护设备进行检测处理。本发明实施例在传输通道内向传输的数据中加入模拟的干扰，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H04L1/00GK101825667SQ20091007934
公开日2010年9月8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, 刘平, 孙集伟, 李钢, 杨峰, 牛四清 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司;华北电网有限公司