光纤通信应用于继电保护研究

朱继东（广东电网湛江吴川供电局,广东　湛江　524500）

光纤通信应用于继电保护研究

朱继东
（广东电网湛江吴川供电局,广东湛江524500）

摘要：介绍了光纤通道的特点和优势，阐释了光纤在继电保护中的连接方式、主要特点以及优势和不足。

关键词：光纤通信；继电保护；配合

0　概述

近年来，随着我国工业化、城镇化进程的加快，电力系统也正朝着现代化、高电压和大机组的方向发展，其中，220千伏以上的高压输电线路已经发展成为了我国输电的主干线。我国地域广阔，经济发展快速，用电需求逐年增加，输电线路的输送量大、电压高、供电范围广，这就对于线路的安全和传输效率提出了更加严格的要求。

光纤通道作为一种高频保护信号的传输通道，具有很强稳定性、长距离输送和强大的传输功率而倍受青睐。“具有光纤通信的输电线路应优先采用光纤作为传送继电保护信息的通道”。《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285）

1　光纤应用于继电保护的优势

光纤作为继电保护的通道介质具有抗电磁干扰、衰耗低、传输容量大等诸多优势。

1.1抗干扰性强

普通的载波通道经常会遇到因雷电或电力系统操作而产生的电磁干扰，信号的衰耗经常会受到外在因素的影响较大，遇到恶劣天气偶尔还会导致设备不能正常工作。光纤的材质是空心石英丝或玻璃丝，这样的材质具有很强的抗腐蚀性，也不会受到外界电磁的干扰，具有很强的抗干扰性。

1.2传输容量大

随着用电需求的不断增加，对电力系统的保护和远程控制都提出了更高要求，也越来越需要强大的通信容量。传统的微波通道容量通常只有960路，而光纤通道可以将通道容量提升到1920路，当用1.55μm波长段时，其通信容量可以达到7680路。继电保护中使用单模光纤，光纤通道其波长甚至可以达到光纤低损耗窗口1.31μm以下，因此具有很大的传输容量。

1.3自愈能力强

所谓光纤自愈保护能力是指光纤通信网络发生故障时，不需要人工干预，网络可以在非常短的时间里就能够对一些局部的失效故障进行自动恢复，从而保障用户正常的用电需求不受影响。目前，在电力网络通信领域中广泛使用的SDH同步数字体系，这是一款集协议、技术于设备中所进行的一种传输设备，是把复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统所操作的综合信息传送网络，把SDH应用到电力网络通信领域，发挥其强大地保护恢复能力和固定时延性能。

2　光纤在继电保护中的应用

光纤在继电保护的实际应用中十分广泛，从这些实际应用来看，主要应用于光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护。

2.1光纤电流差动保护

光纤电流差动保护的运行原理是基于克希霍夫基本电流定律，在电流差动保护的基础上逐渐演化而来，运行可靠，目前电流差动保护在店里系统的主变压器、线路和母线等方面都得到了大量的使用，该保护具有很好的灵敏性、可靠、非全相运行，耐受过度电阻能力强，不会受到功率倒向的影响，而且还适用于短线路或串补线路等诸多优点。其不足之处就是对光纤的通道依赖较强，通道不能中断，而且对于不同光纤的差动保护也需要不同的通道予以保障，要保证整套主保护通常也只能和同型号的光纤差动构成。解决这些问题，可以采用引入两组TV的电流方式予以解决。时间同步和误码校验问题是目前光纤电流差动保护所面临的主要技术性问题，而要解决这一技术性问题，则主要采用“主—主”方式，保证时钟同步，而针对误码校验问题厂家则推出了2Mbit的数字接口。

2.2光纤闭锁式、允许式纵联保护

光纤闭锁式、允许式纵联保护是在目前高频闭琐式、允许式纵联保护的基础上逐渐演化而来，它具有很可靠的稳定性，灵敏度高，后期改造方便等诸多优势，与光纤电流纵差保护相比，这种保护不受负荷电流的影响，不受两端TA特性是否一致的影响，也不会受到线路分布电容电流的影响[1]。在完成光纤通道的敷设之后，更换光收发讯机就可以接入到目前所使用的高频保护中来，因此，改造也十分方便。

3　光纤通道与光纤保护装置的配合方式

光纤在实际应用中的优势越来越明显，其中纵联保护所采用的光纤通道方式也逐渐得到了广泛应用，光纤保护按其通道的模式来看主要分为专用光纤通道和复用光纤通道两种。

3.1专用光纤通道

专用光纤通道是由光纤与纵联保护配合而构成的，采用允许式，会在光纤通道上传输允许信号和直跳信号。在允许式的通道模式下，所采用的主要是专用的光纤接口，例如，现实中人们常用到的FOX-40，这是一款使用单独的专用光芯，专用光芯的使用避免了与其他装置之间的联系，减少了信号传输环节，使传输使用更加可靠。但专用光纤通道也有不足之处，就是后期的通道设备维护较为繁琐，不易维护，接头经常拔插容易损坏，与复用比较的话，光芯的利用率较低。专用的光纤通道通常用于40Km内的短线距离线路。

3.2复用光纤通道

复用光纤是光纤与纵联保护配合而构成的一种保护装置。该装置在允许式中，能够保证保护装置所发出的允许信号和直接信号经过音频接口而传送到复用设备上的光纤通道。复用光纤通道的优势在于接线简单，后期维护工作量小，便于带路进行电信号切换。由于光信号抗干扰能力强，可以用于变电站内保护室和通信室之间的连接，这种方式目前被广泛采用[2]。但不足之处就是中间环节较多，对于运行人员的日常巡视检查提出更高要求。

综上，光纤通道技术作为纵联保护通道具有诸多优势，随着我国电力事业的快速发展，光纤通信势必在继电保护应用中更加广泛，其优势也将进一步凸显。虽然光纤通信在长距离和超高压输电线路上还有一些需要进一步完善和改进的地方，在具体的施工和管理中也存在一些问题，但随着光纤网络逐步得到完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高，光纤保护将占据线路保护的主导地位[3]。

参考文献：

[1]李建强.光纤电流差动保护的特点[J].科技资讯,2010(16):136-137.

[2]张向明.对光纤通道继电保护实现的分析[J].广东科技,2008(07):127-128.

[3]段爱萍.光纤在继电保护中的应用[J].中国新技术新产品,2008(11):92.

作者简介：朱继东（1976-），男，广东湛江人，本科，助理工程师，主要从事：电力通信及继电保护研究。