光纤保护通道的设计与探讨

王 蓓

（宁夏先科电力设计咨询有限公司，宁夏 银川750001）

0 引言

近年来宁夏330kV、220kV 电网不断扩大， 随高科技技术的应用及宁夏光纤通信网的发展建设，继电保护信息的传输与传输媒介发生了质的改变。过去继电保护信息主要由传统的电力线载波模拟信号实现，现在则由光纤电路传输数字信号实现，极大地提高了保护信息的传输速率与实效，增强了保护信息传输的安全可靠性，保证了电网的安全稳定运行。

目前，利用光纤通信电路传输继电保护信息已成为首选的设计方案，并且得到各方的认可及很好的实施。 但光纤保护电路随电网的逐步建设也在不断的增长，光纤保护电路的网络结构越来越大，如何对光纤保护电路进行规范性的、标准化的、合理的组织，更好的确保光纤保护电路安全可靠的运行，是保护通道设计人员的首要任务。 本文结合已形成的宁夏电网光纤通信网络结构，对光纤保护电路的进行综合分析，提出有效的设计原则、设计目标、设计方法，为宁夏电网光纤保护通道提供完整的、准确的、可延续的基础性设计资料，为今后光纤保护通道提供设计依据。

1 概述

1.1 宁夏电网现况与发展前景

目前宁夏主干电网最高电压等级为750kV， 基础电网电压等级为330kV、220kV。 截止2011 年底，宁夏电网750kV 线路共10 条，总长662.438km， 宁夏境内长556.976km；330kV 线路共60 条， 总长2483.648km， 宁 夏 境 内 长2155.075km，220kV 线 路92 条， 总 长1931.733km，宁夏境内长1909.436km。随着中国经济的持续高速增长和国家电网发展规划， 宁夏将成为国家电网750kV 超高压主干网的重要组成部分，发展前景十分良好，但电网的安全可靠运行是需要各类继电保护、自动化信息的正确动作与快速反应作保证的，而保证的基础就是各类信息传输通道的实现方式与传输质量。

1.2 宁夏电网系统通信现况与发展方向

继电保护是电网安全可靠运行的重要保障，而继电保护信息传输可靠性的基础是依赖于电力系统通信方式来实现，因此，这里就必须将电力系统通信现况简述如下：

电力线载波通信系统，为宁夏电力系统的安全稳定运行发挥了应有的作用， 但随着电网的不断扩大及信息容量与传输速率的提高，电力线载波越来越多的暴露出其频带窄、容量小、速率低、资源利用率低等无法解决的问题。

目前， 宁夏330kV、220kV 电网电力系统通信电路中98%的电力线载波通信电路已退出运行，仅有2%为远动信息传输专用通道服务。光纤通信完全替代了传统的电力线载波通信。宁夏电网光纤通信网络结构由330kV 、220kV 电网OPGW、ADSS 光缆线路与各变电站光通信传输设备构成，其间涵盖了石嘴山、银川、宁东、吴忠、中卫、固原六大区域光纤通信网，并形成了与国家干线、西北网光纤通信电路连接的宁夏电力调度中心管辖使用的电力干线光纤通信专网电路和各供电局地调管辖使用的地区级光纤通信电路。

宁夏所有的330kV 、220kV 变均建设为干线专网光纤通信站，均配有SDH 数字同步光传输系统设备， 传输设备标准等级为STM-64和STM-16 ，传输容量为10Gbit/s 和2.5Gbit/s，大部分光传输设备按1＋0 配置，重要节点光传输设备按1+1 配置。

宁夏电力系统光纤通信专网将随330kV、220kV 电网的不断扩大进行建设与完善，光纤通信传输方式将是调度通信、保护、调度自动化等信息量的传输的首选方案，并逐步开展视频等通信业务，更好的、充分的利用光通信资源。

1.3 继电保护通道现状

1.3.1 继电保护通道形式

宁夏330kV、220kV 电网继电保护信息传输通道有三种形式，即电力线载波双高频保护通道、电力线载波高频+光纤保护通道、双光纤保护通道。

1.3.2 高频保护通道现状

宁夏电力线载波高频保护电路，截止2011 年底，在330kV 电网中占10%，在220kV 电网中占25%。 随着光纤通信电路的不断建设，光纤保护电路将逐步替代电力线载波高频保护电路。

1.3.3 光纤保护通道现状

目前，光纤通信以其传输容量大、速率高、传输距离长、质量可靠等优点，成为电力网的通信与保护、调度自动化等信息的主要传输方式。 截止2011 年底，宁夏330kV 电网中光纤保护电路占90%、220kV电网中占75%。 由此可以看出330kV、220kV 电网中光纤保护电路使用的比率较高，今后在电网中占主导地位的将是光纤电路传输方式。

1.3.4 保护通道的可靠程度存在隐患

根据运行方面的要求，相关部门在技改项目任意改变保护信息传输方式，使得有些光纤保护电路设置不合理，降低了光纤保护信息传输的可靠性，给运行维护带来了安全方面的隐患。

1.3.5 光纤资源浪费

由于光纤保护通道涉及到两个专业, 保护设备由继电保护专业设计运行维护管理，而保护信息传输通道则由通信专业设计运行维护管理,且归属权限也不同。 因此,出现光缆纤芯任意使用,不能合理配用与管理,造成光纤资源的浪费。 光缆纤芯虽属于公共资源,但必须有具体的权属管理机构，各机构之间相互配合协作是保证光纤资源合理使用的根本。

1.4 光纤保护通道设计遇到的问题

光纤保护通道在设计之初，完全用文字叙述来说明保护信息传输方式及光纤保护通道的数量与保护形式，那么电网中到底有多少光纤保护通道， 且保护通道专用电路与复用电路占电网中的比例是多少，保护通道占用光缆线路的纤芯是多少，占用的是哪一条光缆，针对工程及各电压等级内的保护总数量，设计方都不能做出准确的回答。

光纤保护通道是伴随着新技术的应用而开发的，随着电网的不断扩大，光纤保护通道数量也在增加，没有一个光纤保护通道系统的设计，将为通道管理、安全运行带来极大的隐患。 对设计部门来说，没有相关资料来确定如何应用图示来清晰、明了的展示光纤保护通道的应用方式、通道的路径、通道的数量，与邻近省间保护电路的连接等情况；对于运行部门来说，没有一份可循的、依据性的、可掌握全电网中光纤保护通道状况的详细资料，为后续工作带来极大的不便。

1.2 光纤保护传输方式与通道设计

本文根据宁夏电网建设情况与光纤通信电路现状，对今后宁夏电网330kV、220kV 继电保护通道设计提出以下几种常用保护信息传输方式。

1.2.1 光纤保护复用＋高频专用保护传输方式

330kV/220kV 线路保护传输通道采用一路光纤复用（2M）传输电路+一路电力线载波高频保护专用电路实现，330kV 线路远方跳闸保护采用一路光纤复用（2M）传输电路+一路电力线载波高频保护专用电路实现。

1.5.2 光纤专用＋光纤复用保护传输方式

330kV/220kV 线路保护传输通道采用一路光纤专用传输电路+光纤复用（2M）传输电路实现，330kV 线路远方跳闸保护两路均采用光纤复用（2M）传输电路实现。

1.5.3 双光纤专用+双光纤复用保护传输方式

330kV/220kV 线路保护传输通道两路均采用光纤专用传输电路实现，330kV 线路远方跳闸保护两路均采用光纤复用（2M）传输电路实现。

1.5.4 双光纤复用（2M）+双光纤复用（2M）保护传输方式

330kV/220kV 线路保护传输通道两路均采用光纤复用（2M）传输电路实现，330kV 线路远方跳闸保护两路均采用光纤复用（2M）传输电路实现。

1.5.5 双光纤专用+直跳方式

330kV/220kV 线路保护传输通道两路均采用光纤专用传输电路实现，330kV 线路远方跳闸保护利用线路保护传输通道直跳回路实现。

1.5.6 双光纤复用+直跳方式

330kV/220kV 线路保护传输通道两路均采用光纤复用（2M）传输电路实现，330kV 线路远方跳闸保护利用线路保护传输通道直跳回路实现。

1.5.7 光纤专用＋光纤复用+直跳方式

330kV/220kV 线路保护传输通道采用一路光纤专用传输电路+光纤复用（2M）传输电路实现，330kV 线路远方跳闸保护利用线路保护传输通道直跳回路实现。

上述七种保护信息通道方式为宁夏电网330kV、220kV 线路保护传输通道提供了灵活的、实用的设计选择。

2 结束语

本文归纳的光纤保护传输通道的几种设计方法，在各项工程设计中很好的应用， 并已完成对宁夏330kV、220kV 电网光纤保护通道的归纳统计，形成了完整的330kV、220kV 电网光纤保护通道设计资料，可为宁夏电力设计人员、运行管理人员提供有效的、可靠的保护通道应用基础数据，确保宁夏电网每一条光纤保护传输电路的安全、可靠、稳定运行。