关于500kV线路光纤纵联保护的运维研究

王　玮　张昭源

（国网安徽省电力公司检修公司，合肥　230061）



关于500kV线路光纤纵联保护的运维研究

王玮张昭源

（国网安徽省电力公司检修公司，合肥230061）

摘要500kV电网是骨干网架，其主保护为光纤纵联保护，做好该类保护的运维工作的意义十分重大。文章首先介绍了光纤纵联保护的原理和通道介质，其次论述了保证线路两端保护逻辑协同的时钟设置、纵联码标定等内容，接着重点分析了光纤纵联保护的故障排除方法、日常运维要点、各运维专业的分工界面以及提升光纤纵联保护“综合生存能力”的针对性措施，最后本文就运维工作中如何高效进行光纤纵联保护的定检进行了适当探析。

关键词：纵联保护；运行维护；光纤通信；故障处理；500kV线路

当前，500kV电网已经成为我国电力系统的骨干网架。500kV线路电压等级高、输送容量大、影响范围广，保证其稳定运行和安全运行至关重要。同110～330kV输电线路一样，500kV线路里程绵长且多暴露于野外，因此遭受故障或不可抗力是不可避免的。为了缩小可能的故障所造成的损坏程度以及达成与后备保护的默契配合，一般要求500kV线路配置基于全线速动的纵联保护[1]。

纵联保护的通道包括微波、电力载波、光纤等类型。就趋势来看，光纤以其高传输率、优良抗干扰性能，逐渐成为纵联保护的主流通道，但其技术实现相对复杂。因此，对于供电企业来说，做好500kV线路光纤纵联保护的运维很是重要。

1　光纤纵联保护概述

1.1保护原理

用于500kV线路的纵联保护一般基于电流差动机制，即：实时计算线路各侧电流矢量之和，在考虑一定裕度后与整定阈值比对[2]。详见式（1）所示。

式中，∑Ii、K、F(Ii)分别为各侧I相量和、制动系数和电流系数，Idz为动作值。

显然，电流纵差保护原理简单、数据采集可靠，理论上不受网络复杂程度的影响，且由于设置了制动环节，可有效防止因区外故障而产生的误动。

具体到当前广泛推广的光纤纵联保护，一般实行的是分相电流差动和零序电流差动，可杜绝系统振荡因素的干扰（即使非全相状态，仍能快速、灵敏动作），使保护可靠性获得极大提升[3]。

1.2光纤通道

光纤纵联保护的主要优点体现在通道介质上。光纤通道的特点[4]如下：

1）运行频率高（大于2.2×107MHz），信息传输量大，使得线路两侧的继保装置能充分交换数据，从而避免保护误动或拒动。

2）光纤的物理特性好，对电磁场不敏感，因此能有效抵御因系统异常或雷雨天气所带来的干扰。

3）传输的是数字信息，运用CRC校验，可使误码率降低至10−9～10−11，远好于系统要求（10−7）。

另外，因保护设备的不同和实际状况的差异，光纤通道的实现方式不尽一致，详见表1。

表1　光纤通道的实现方式

2　光纤纵联保护的运行设置

光纤纵联保护是包含一定设备的链路，各设备之间的协同、逻辑至关重要。

1）纵联码标设

为避免无关数字信号的串扰，光纤纵联保护需要进行纵联码标设（标设原则是同一体系内各保护装置的纵联码必须各异）。需注意的是，在一个装置内要设定两个纵联码：一个是本装置的，另一个是对侧装置的。这样在信息交互时，保护装置根据预设纵联码来判断所接受的信息是否异常（纵联码与信息是捆绑发送的）。

当然，在进行光纤通道自环检验时，可暂时将参试装置的两个纵联码（“本侧”和“对侧”）标定一样，以完成相关测试。但事后要及时恢复并检查。

2）时钟设置

（1）对于专用光纤模式（如图1所示），需将一端保护中的光发送模块的时钟设为主时钟，将另一端设为从时钟。

图1　专用光纤模式的纵联保护的时钟设置

（2）对于复用光纤模式（如图2所示），需将SDH设备设为主时钟，其他设备设为从时钟。

图2　复用光纤模式的纵联保护的时钟设置

3　光纤通道的运维保障

光纤纵联保护的稳定工作极大依赖于通道的正常。但实际运行中，由于设备、外力、施工等因素，使得运行中的通道出现报警甚至中断，严重影响500kV线路的安全。为此，笔者经过深入剖析，总结出如下的光纤通道运维方法。

1）当光纤通道出现异常，应利用逐次排查方法，迅速进行故障点定位，具体来说：①若某个保护显示“通道异常”的同时还出现与其共用通信终端的其他保护的话路异常，则判定为通信终端故障；②可将光电转换器与通信终端暂时断开，并将其输出、输入短接，若保护设备的报警消失，则基本判断为是本侧通信终端或对侧设备的故障；③也可将本侧通信终端的输出、输入短接，如对侧无异常，则可确定是本侧原因。

2）日常维护中应重点关注光纤断点熔接处焊接变化和光纤活接头积灰状况。前者一般取决于施工质量，若施工质量不过关，则运行一段时间后会出现光纤衰耗指标的大起大落；后者属于日常运维范畴，若积灰严重，将导致光纤衰耗大幅增加。

3）建立通道故障后对保护装置的科学处理机制。光纤纵联保护依赖于数字通道的稳定可靠，一旦通道异常，为了防止保护误动，一般需要将纵联保护退出（就当前来说，大多采用手动方式）。为了提升运维水平，可将数字接口装置的两副报警接点中的常开接点串入“纵联保护投人压板”回路，以实现对通道异常的自动处理（即通道正常，保护投入压板起作用；通道故障，保护投入压板被切除）。

4）强化光纤链路的“综合生存能力”。光纤强度较弱，外力破坏或自然灾害的影响在所难免。为了提高光纤纵联保护的可用性，必须在通道运维上多措并举，详见表2。

表2　强化光纤链路“综合生存能力”的相关举措

5）厘清光纤纵联保护的专业分界面。对于光纤纵联保护（尤其是复用光纤型），数据转换设备和保护设备相互参杂，确定保护和通信的专业分工十分重要。一般来说，二者应以PCM音频配线架为分界点，如图3所示。

图3　光纤纵联保护的两个专业的分界面情况

4　500kV线路保护定检新方法探索

保护定检是保证保护装置不因运行环境变化、运行年限增加等因素而造成保护失效的有效手段。500kV线路冗余度低、停电机会少，采用一般的定检方法（即每套保护单独接线）会造成短时工作量非常大，且容易出错。笔者根据500kV线路保护的配置情况（一般双重化配置），探索一种高效的光纤纵差保护定检的新方法：即将两套保护的电气量回路进行串并联（电流串联、电压并联），然后通过硬压板投退来选择待试保护设备。如图4所示。

图4　光纤纵联保护定检新方案

相关说明：①对于线路保护装置来说，电流先流进其主保护一侧，再从后备保护处流出；②按上图接线完成后，可通过试加I、U来验证接线正确性；③这种方式可避免保护屏内繁复的改接线工作，使运维效率大幅提升。

5　结论

500kV线路光纤纵联保护对维护500kV骨干网架的稳定运行有重要作用。该保护的运维涉及变电、通信、继保等多个专业，在实际工作中，应在深入了解保护工作机制的基础上，进行正确的专业界面划分，将主要关注点放在提升光纤传输通道“综合生存能力”上。文章全面梳理了光纤纵联保护的运维要点，并给出相关措施，值得作进一步推广。

参考文献

[1] 徐向军, 田桂珍. 500kV线路光纤纵联保护运行维护[J]. 电力科学与工程, 2009, 31(2): 52-54.

[2] 宋凯. 浅谈500kV光纤通道原理,运行及维护[J]. 华东科技, 2012, 6(2): 113-115.

[3] 胡晶晶. 500kV线路保护光纤通道运行和故障处理的探讨[J]. 华东科技, 2014, 36(2): 226-228.

[4] 罗春风, 徐子利, 邓建峰, 等. 500kV线路保护的定检简便方法[J]. 电力系统保护与控制, 2010, 15(19): 229-231.

[5] 潘英裕. 一起500kV线路闭锁式纵联保护误动分析[J]. 广西电力, 2006, 10(3): 61-63.

王玮（1989-），男，安徽舒城人，本科，助理工程师，主要从事超特高压电网继电保护设备检修工作。

Dimension of Transport on 500kV Line of Fiber Pilot Protection

Wang WeiZhang Zhaoyuan (Anhui Electric Power Company Maintenance Company, Hefei230061)

Abstract 500kV grid is the backbone network, the main protection for the optical fiber pilot protection, operation and maintenance of such good sense to protect very important work. The article first introduces the Fiber Pilot Protection Principle and channel medium, followed by discussion of the guarantee line ends synergistic protection logic clock setting, longitudinal code calibration, etc., and then analyzes the fiber pilot protection troubleshooting methods, daily operation dimensional points, operation and maintenance of each professional division interface and enhance fiber pilot protection "comprehensive viability" of the specific measures, the final article on the operation and maintenance work carried out on how effective a given fiber pilot protection were properly seized of.

Keywords：pilot protection; operation and maintenance; optical fiber communication; troubleshooting; 500kV line

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