試論光纖通信在縱聯(lián)保護(hù)上的應(yīng)用

董文科

摘 要：光纖縱聯(lián)保護(hù)采用光纖通信作為縱聯(lián)保護(hù)的通道方式，取代傳統(tǒng)的高頻載波通道，具有較高的可靠性和安全性。應(yīng)用光纖縱聯(lián)保護(hù)應(yīng)充分考慮繼電保護(hù)和光纖通道的技術(shù)特點(diǎn)，綜合分析保護(hù)和通道出現(xiàn)的問題，快速排除故障，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：光纖；縱聯(lián)保護(hù)；通道

長期以來，220 KV以上超高壓線路保護(hù)主要采用以高頻方向和高頻閉鎖距離保護(hù)為主的微機(jī)型雙線路保護(hù)，縱聯(lián)通道采用電力線載波或微波通道。這種保護(hù)曾作為高壓線路保護(hù)的主要模式被大量采用，為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了巨大的作用。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展和光纖技術(shù)在電力通信領(lǐng)域的應(yīng)用，在各地電網(wǎng)建設(shè)中大量采用光纖通信，架空地線復(fù)合光纜（OPGW）和全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）等電力特種光纜技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。光纖通信除滿足數(shù)據(jù)通信、圖像信息等需求外，還提供繼電保護(hù)專用纖芯，為線路縱聯(lián)保護(hù)提供復(fù)用光纖通道和專用光纖通道。光纖通道具有安全性好和傳輸質(zhì)量高的特點(diǎn)，為保護(hù)縱聯(lián)通道的數(shù)字信息傳輸提供了很好的解決方案。

1 光纖縱聯(lián)保護(hù)的特點(diǎn)

光纖通道的縱聯(lián)保護(hù)發(fā)展迅速，目前高壓輸電線路繼電保護(hù)一般采用以下兩種方案：一種是采用1套光纖通電流縱差和1套高頻方向（距離）配置方案，分別采用1套光纖通道和1套電力線載波通道；另一種是采用雙光纖通道方案，配置1套光纖電流差動和1套光纖方向（距離）保護(hù)。電流差動和方向（距離）保護(hù)均采用分相比較判據(jù)，通道采用分相式通道，與繼電保護(hù)光纖接口裝置配合，構(gòu)成雙套復(fù)用光纖縱聯(lián)保護(hù)。

基于光纖通道的縱聯(lián)保護(hù)采用簡單的電流差動原理，判據(jù)采用被保護(hù)線路各側(cè)的電流，測量簡單可靠，避免了高頻保護(hù)由于后備保護(hù)的單端數(shù)據(jù)采樣時需采集電壓和電流矢量，動作邊界難以準(zhǔn)確測量的缺點(diǎn)。

光纖縱聯(lián)保護(hù)通道不受電網(wǎng)運(yùn)行工況的影響，不論線路發(fā)生單相或兩相接地故障，均不會像電力載波通道那樣發(fā)生通道阻塞，也不存在電力載波的頻率擁擠問題。光纖通道數(shù)據(jù)的傳輸速率一般采用復(fù)用2 Mb/s實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，保護(hù)通道滿足DL/T5062-1996《微波電路傳輸繼電保護(hù)信息設(shè)計技術(shù)規(guī)定》要求，整個通道時延不大于5 ms，可以實現(xiàn)線路兩側(cè)保護(hù)間的電流數(shù)據(jù)和開關(guān)量同步交換。而高頻保護(hù)是通過線路兩側(cè)交換高頻信號來確定故障范圍，不能進(jìn)行兩側(cè)的電氣量數(shù)據(jù)交換，光纖通道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也是載波通道無法比擬的。另外，由于SDH傳輸設(shè)備有完善的監(jiān)控手段，PCM（脈沖調(diào)制）設(shè)備的運(yùn)行狀況在通信管理中心統(tǒng)一監(jiān)控，無需高頻收發(fā)信機(jī)每天例行的通道檢查試驗，通道的可靠性得到了充分保證。

由于光纖通道為數(shù)字通道，傳輸信號為成幀數(shù)字信息，且有CRC數(shù)據(jù)校驗等手段保證傳輸信息的正確性，使得基于光纖通道的縱聯(lián)保護(hù)比載波通道有更好的可靠性。因而，光纖通道與繼電保護(hù)相結(jié)合的微機(jī)縱聯(lián)保護(hù)得到越來越廣泛認(rèn)可。

2 光纖縱聯(lián)保護(hù)采用的通信方式

光纖縱聯(lián)保護(hù)復(fù)用電力通信系統(tǒng)，借助通信通道雙向傳輸數(shù)據(jù)，供兩側(cè)保護(hù)進(jìn)行實時計算。一般采用以下三種通信方式：①保護(hù)裝置以64 Kbps/2Mbps速率按ITU G.703標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用通信系統(tǒng)同向接口，即復(fù)用PCM方式。②直接通過光通信設(shè)備SDH的2 M口進(jìn)行繼電保護(hù)信號傳輸。③對于有些輸電短線路，通常采用保護(hù)專用光纖，保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)通信以64 Kbps/2 Mbps速率采用專用光纖進(jìn)行雙向傳輸，即專用光纖方式。這種方式簡單可靠，但存在以下問題：傳送距離受到限制，如要進(jìn)行超長距離傳送，則需配置專門的光放大器；變電站之間OPGW的建設(shè)費(fèi)用大，主要作為電力通信的主干傳輸網(wǎng)，利用其中兩芯光纖來傳送變電站間的低速率的保護(hù)信息，低利用率是資源的浪費(fèi)；一旦2個變電站之間的光纖中斷，變電站保護(hù)裝置之間的通信通道也中斷。

為解決上述問題，往往將保護(hù)裝置之間的通信通道復(fù)用在電力通信的傳輸網(wǎng)絡(luò)上，由電力通信的SDH傳送網(wǎng)絡(luò)提供保護(hù)裝置之間的通信通道。

保護(hù)裝置之間的通信通道復(fù)用在通信傳輸線路上，目前我國的光纖網(wǎng)多使用同步數(shù)字傳輸網(wǎng)（SDH）。SDH傳輸網(wǎng)具有環(huán)網(wǎng)自愈能力，當(dāng)2個變電站之間的光纖中斷時，可自動提供旁路通道保持通信，保證繼電保護(hù)信號的無阻斷、安全可靠傳輸。由于變電站內(nèi)通信室和繼電保護(hù)室通常是分開的，為避免電磁干擾和過電壓保護(hù)等的干擾，通信室和繼電保護(hù)室之間均采用光纖連接，采用通信接口機(jī)實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換。采用G.70364 Kb/s接口，而高速的SDH光端機(jī)不提供低于2 Mb/s業(yè)務(wù)接口，因而引入了PCM設(shè)備，將64 Kb/s的G.703通道復(fù)用到SDH光端機(jī)提供的2 Mb/s通道上。

由繼電保護(hù)信號數(shù)字復(fù)接接口設(shè)備提供保護(hù)信號光接口。保護(hù)裝置直接通過光纖，將保護(hù)信號由繼電保護(hù)室送入通信室的繼電保護(hù)信號數(shù)字復(fù)接接口設(shè)備。該裝置將保護(hù)側(cè)傳來的光纖編碼信號轉(zhuǎn)換成符合ITU G.703的2 Mb/s同向接口規(guī)約的信號方式，再通過SDH光端機(jī)傳送到遠(yuǎn)端。

3 調(diào)試中出現(xiàn)的問題及處理

光纖縱差保護(hù)是把本側(cè)的三相電流采樣值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換傳送到對側(cè)，對側(cè)在反模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行同步比較，從而計算出故障區(qū)間的電流差值，經(jīng)邏輯判斷后做出跳閘選擇，其可靠性依賴于光纖通道，通道的安全性至關(guān)重要。在調(diào)試中線路保護(hù)出現(xiàn)誤動或距動的概率極低，故障多出現(xiàn)在連接通道上。

4 結(jié)束語

隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，在縱聯(lián)保護(hù)通道的選用上，全部采用光纖通道已經(jīng)成為一種趨勢。光纖縱聯(lián)保護(hù)已經(jīng)成為超高壓線路的主要保護(hù)，故障的分析和處理需要繼電保護(hù)和光纖通信專業(yè)的知識。只有掌握光纖通信和通道故障分析處理方法，才能在線路縱聯(lián)保護(hù)故障的處理中，綜合分析保護(hù)裝置和光纖傳輸通道出現(xiàn)的問題，快速有效地排除故障，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。endprint