一起500kV线路保护光纤通道异常的分析与处理

程 盛，李 兴，徐 鹏，徐 强

(国网安徽省电力有限公司检修公司，安徽 合肥 230001)

0 引言

随着电网规模的扩大，电网稳定要求的提高，纵联保护已经成为220kV及以上电压等级线路保护的主保护。纵联保护根据使用信号的方式不同，主要可以分为闭锁式保护、允许式保护、远方跳闸保护、电流差动保护[1]。任何纵联保护都是依靠通信通道传送的某种信号来判断故障的位置，通道的完好是纵联保护能正确工作的基础。保护通道的类型主要有载波通道、微波通道、光线通道和导引线通道四种。其中，光纤通道相较其他通道具有传输容量大、抗电磁干扰能力强、运行可靠性高等优点，加上可利用光纤电力通信网的资源，采用光纤通道的纵联保护的应用也越来越广泛。2012年3月发布的《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(修订版)条文15.3.3中有“纵联保护应优先采用光纤通道”的要求。光纤保护通道的应用主要有两端保护装置间直接用光纤连接的专用光纤通道方式和数字复用光纤通道方式两种。

1 故障概况

某日夜间某500kV变电站运维人员看到监控后台报警，检查发现后台报文为“5391线第二套保护装置被闭锁”，“5391线第二套保护差动保护通道故障”并瞬时复归且此报文频繁重复刷新。同时光字牌“5391线第二套保护装置被闭锁”、“5391线第二套保护差动保护通道故障”点亮。运维人员发现故障后立即对现场进行简要检查。

2 通道异常原因及现场初步检查

2.1 通道异常原因

保护装置采用光纤传输信道已经得到广泛的应用，由此带来的“通道异常”告警也出现得比较频繁，尤其是在复用通道时。根据现场处理经验，导致光纤通道出现问题的原因主要包括以下几个方面[1]：

(1)光纤头脏及接触不好。光接口损耗是光通道中损耗较大的环节，因此一定要注意光接口部位的清洁，避免沾染油污和灰尘。另外光纤接口松动，导致接触不良也是造成通道故障的主要原因。当连接不可靠或光纤头不清洁时，仍能收到对侧数据，但收信裕度大大降低，当系统扰动或操作时，会导致通道异常，故必须严格校验光纤连接的可靠性。

(2)光电转换装置接PCM机的屏蔽双绞线使用不规范。光电转换装置接至PCM机的屏蔽双绞线要求使用四芯带屏蔽双绞线，且屏蔽层应可靠一点接地，若使用普通的音频线等连接，严重影响光电转换装置连接可靠性。

(3)光电转换装置不接地。光电转换装置随意放置，若其接地不良或根本没有接地，平时虽能正常工作，一旦出现故障或刀闸操作时，保护装置发通道告警。

(4)通信电源纹波系数高。通讯电源一般采用48V电源，对纹波系数有比较高的要求，通常要求不超出100mV，当电源纹波较大时，光电转换过程会出现误码。

(5)复用通道的其它问题。通讯提供的复用通道中，各种设备均有可能出现问题，其中以PCM机出现问题的概率最大(主要是时钟设置)，其次是光板有问题，一般通信设备出现问题后，挂误码仪测试就能反映出来，要求挂误码仪自环检测时间不小于24小时。[1]

2.2 现场初步检查

现场检查5391线第二套保护装置的厂家及型号为ABB REL561(V2.5版本)。现场显示屏显示保护启动start黄灯亮平光(表示保护有事件或者启动记录)，显示DIFL-COMFAIL(纵差保护通道故障)。检查通道结果发现站内显示为NoRXD(无收信)，发信状态为100%，收信状态为0%。保护装置显示情况如图1所示。

图1 保护装置显示屏信号显示图

图2 接口装置信号显示图

对侧500kV变电站检查5391线第二套保护装置，检查结果为保护装置发信正常，保护装置显示通道正常，但接口装置通道异常灯LA灯亮，如图2所示。

经咨询通信调度，反馈结果为5391线路通道无任何异常告警。由于装置“判收”，即仅在装置收不到信号方判断通道故障等告警信号，且线路部分无故障，两侧REL-561装置均发信正常，但本侧无告警信号，对侧变电站接口装置有告警信号，表明对侧变电站接口装置侧接收不到信号。综上，可以初步判断为：对侧保护装置到光电转换这段光纤或光电转换器有问题，所以导致对侧接口装置通道异常灯LA灯亮。

3 光纤保护通道异常处置办法

光纤保护通道发生异常时，可以用电接口或光接口自环的方法，逐段排查出故障点所在位置[2]。但一般做法是首先检查站内所有保护装置、接口装置及数配屏后面的光纤接头，均未发现松动现象。这样先排除接口松动的问题，一旦可以通过将松动的接口插牢将故障排除，那么可以避免停保护的问题。

图3 2M复用光纤通道典型结构图

图3所示为2M复用光纤通道典型结构图。首先为了确定站内确无故障，对站内的设备进行自环检查。自环后装置自发自收，若环线以内通道和设备完好，则“通道异常”消失。沿着通道逐级测试，逐级自环，最终自环到光配与数配屏。图4所示为两种典型的自环光纤。

图4 两种典型的自环光纤

经调度下令及操作，5391线第二套分相电流差动保护、第二套远方跳闸改为信号，本侧变电站开始自环测试。首先验证接口装置LA灯确为告警灯，即将接口装置的收信端光纤拔掉，LA灯由灭变亮。由于本次设备为ABB保护，自环需要更改定值，经更改定值之后，分别在REL561保护装置、数配屏上做自环试验，自环测试简图如图5所示。

图5 自环测试简图

因保护装置为ABB REL561(2.5版本)，按顺序设置“TestMode→Opration = On”(设为测试模式)，设置“differential = loopback”(设差动为自环原为Block all)，修改通讯参数TerminalNo(本侧终端号)与RemoteTermlNo(对侧终端号)改为一致(相当于纵联码)，最后设置“DiffSync=Master”(通讯方式选择)。

本侧试验结果正常，即确定站内无故障点，故障点确在对侧。对侧在自环后确认故障点在接口装置板件故障，更换接口装置板件后，通道故障恢复正常。异常处理并汇报完毕，网调下令，5391线第二套分相电流差动、第二套远方跳闸从信号改为跳闸，操作结束，通道故障恢复正常。

4 防范措施

目前新建变电站大多采用两套光端设备，当一套光纤保护设备异常，仍有另一套继续工作，若两套同时异常时，线路将失去主保护，给电网的安全运行带来极大的隐患，可能使电网设备受到损害。为减小光纤保护通道异常情况出现的可能性及避免今后类似异常情况的发生，本文提出以下防范措施：

(1)光纤保护通道设计之初就应充分考虑设备的抗干扰措施，用屏蔽电缆连接各个设备，确保屏蔽层在两端能够可靠接地，同时检测光电转换装置接地端子是否可靠接地[3]，当48V电源异常时，应能及时发出告警信号。

(2)验收时应严格按照保护装置及二次设备验收要求执行，保护人员需配合完成完整的光纤通道联调试验，一般包括光发射器功率测试、光接收功率测试、光通道自环测试等，通过一系列的检验争取在投产之前就能发现并解决问题。

(3)在进行光纤端口的连接时，应确保连接固定良好，光纤熔接良好及盘纤时盘圈半径要保持一定，避免整个通道产生不必要的损耗。

(4)对运维人员加强光纤保护通道知识的培训，使运维人员了解光纤保护通道出现问题的可能原因及解决办法，掌握通道自环的方法，同时在平时的巡视中应加强对光纤保护通道的检查，遇到异常情况应及时汇报。

5 总结

由于光纤通道本身的优点，其被广泛应用于高压及超高压输电线路保护中。光纤通道的正常与否直接影响着保护装置动作的正确性，进而影响电力系统的安全稳定运行。所以运维人员应加强对光纤通道知识的学习掌握，提高运维技能水平，以打下电网安全稳定运行的坚实基础。