220kV線路高頻和光纖通道保護技術分析

萬偉亮　彭蕓

摘要：現階段，220kV及以上電壓等級的線路一般都采用微機高頻保護，然而高頻通道加工設備比較多，在很大程度上增加了故障的發(fā)生幾率，而光纖通道中間設備較少，提高了保護通道的可靠性。文章首先對高頻高呼與光纖保護進行了介紹，接著分別介紹了這兩種保護技術在220kV線路中應用的優(yōu)缺點，供有關人員參考。

關鍵詞：220kV線路；高頻保護；光纖通道保護；高頻高呼；光纖保護；旁路代供 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM771 文章編號：1009-2374（2015）30-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.038

現階段，220kV及以上電壓等級的線路一般都采用微機高頻保護，然而高頻通道加工設備比較多，在很大程度上增加了故障的發(fā)生幾率，而光纖通道中間設備較少，提高了保護通道的可靠性。兩種保護方式都是利用線路兩端在區(qū)域內外故障發(fā)生時流經電流方向，實現全線跳閘，都屬于縱聯(lián)保護。區(qū)別在于兩者的通信方式不同，同時也具有不同的傳播介質。在我國電力事業(yè)快速發(fā)展的新時期，加強對高頻以及光纖通道保護技術在220kV線路中應用的研究具有十分現實的意義。

1 高頻保護與光纖通道保護概述

1.1 高頻保護

高頻保護方式是現階段220kV線路主要的保護方式，主要是將輸電線路作為通道，比較通道兩端的電氣量。高頻保護工作原理為：對線路兩端電流方向以及功率方向進行轉化，將轉化后的高頻信號通過輸電線路構成的電流通道，將高頻信號從初始端送到對端，從而對兩端功率方向以及電流相位進行比較。

1.2 光纖保護

根據保護的原理不同，能夠將光纖保護方式分為光纖閉鎖式保護、光纖電流差動保護兩種。光纖電流差動保護是基于電流差動保護原理演化而來，原理較為簡單，不會因為運行方式的不同而受到影響。另外，光纖保護中兩側保護裝置之間沒有直接的聯(lián)系，在很大程度上提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

2 220kV線路高頻通道的優(yōu)缺點

2.1 高頻通道的優(yōu)點

第一，高頻載波以輸電線路本身為傳輸通道，節(jié)省了建立通信線路等費用和維修通道的費用，具有良好的投資性、經濟性；第二，通常來說，220kV線路中采用高頻通道，通道線路附著在高壓線路上，具有很強的機械強度以及絕緣水平，同時桿塔的牢固性較強，因此廣泛應用于繼電保護中；第三，高頻載波通道耦合方式是在不同相別上耦合，所以能夠滿足220kV輸電線路雙重化保護的要求；第四，高頻保護技術已經在我國相關領域得到了廣泛的應用，特別是在線路旁路代供中，技術應用相對成熟。

2.2 高頻通道的缺點

第一，故障發(fā)生率高。高頻通道以本身輸電線路為載波通道，通道中包含的設備很多，包括高頻電纜、濾波器、耦合電容器、阻波器、輸電線路，如果在系統(tǒng)運行的過程中，任何一個設備環(huán)節(jié)出現問題或者任何一個元件出現故障，都可能對高頻保護造成影響；第二，對于調諧元件的檢查以及對阻波器等設備的維護、檢修等工作，都需要將線路停運，在很大程度上降低了線路的運行效率；第三，對高頻通道實行實時監(jiān)測還有很大的難度；第四，高頻通道抗干擾性能差。高頻通道會受到雨雪天氣、絕緣子放電、設備誤操作等因素的影響，導致高頻通道噪聲干擾，嚴重情況下會導致高頻通道無法正常運行。

3 220kV線路光纖通道的優(yōu)缺點

3.1 光纖通道的優(yōu)點

第一，傳輸安全性高。采用光纖保護方式，在傳輸過程中不會發(fā)生輻射、電磁脈沖等問題，也不會產生可探測的能量；第二，能有效地抑制噪音。光纖屬于絕緣體材料，光纖傳輸通道和輸電線路之間沒有直接的聯(lián)系，因此能夠防止雷電等，同時能夠防止電磁干擾，提高了傳輸的安全性；第三，具有較高的傳輸效率。光纖通道傳輸速度快、容量大、無損耗、誤碼率低等優(yōu)勢，在很大程度上提高了繼電保護動作的可靠性與正確性；第四，光纖具有重量輕、體積小等特點，并且成本較低，能夠節(jié)約成本，提高投資經濟效益；第五，采用光纖保護方式，能夠在故障發(fā)生的第一時間做出保護動作，具有較高的靈敏性，能夠適應電力系統(tǒng)非全相、震蕩運行，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

3.2 光纖通道的缺點

第一，光纖通道工程施工工藝較為復雜，同時對施工質量具有較高的要求。如果光纖施工過程中活接頭有積灰或者是斷點熔接質量差等，都會造成光纖衰耗指標的不穩(wěn)定，從而增加光纖通道的損耗，容易導致光纖保護停止運行或系統(tǒng)發(fā)出警告；第二，雙重化要求問題。220kV線路保護具有雙重化的要求，縱聯(lián)保護信號也必須具有雙重化的要求。然而如果220kV輸電線路主線路中采用兩套光纖保護，同一根光纖電纜傳輸的兩個通道不能作為雙重化通道，給光纖保護的大規(guī)模推廣造成很大的制約；第三，隨著信息化通信技術的發(fā)展，通信銜接技術以及通道保護技術得到了長足的發(fā)展，同時通信銜接與保護之間的聯(lián)系也越來越密切，導致通信專業(yè)管理界面與繼電保護專業(yè)管理界面區(qū)分困難，另外每一個專業(yè)的職能也不夠明確。光纖通道施工的標準、技術還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范，給光纖保護運行的可靠性造成很大影響；第四，光纖保護在220kV線路旁路代路中操作不夠方便，同時因為光纖活接頭不能隨意地進行動作（插拔），所以光纖通道的轉換不能通過活接頭拔插的方式實現。

4 光纖通道保護在旁路代供中的應用

通過對上述分析可以看出，高頻載波通道以及光纖通道保護各有優(yōu)缺點，而高頻載波通道保護在一定程度上會受到通道本身干擾的影響，同時在我國電力系統(tǒng)自動化水平不斷提升的背景下，載波通道保護已經不能滿足系統(tǒng)發(fā)展的需求。光纖通道保護受到通道的干擾較少，同時具有便于維護、損耗較少、容量大的優(yōu)點，具有更加廣泛的應用空間。在我國電網保護要求不斷增加、光纖通道保護具有替代載波保護的趨勢下，在光纖保護過程中，光纖差動保護作為220kV線路主保護得到廣泛運用，線路保護實現雙光纖通道配置時，必須解決旁路代供光纖保護時通道切換的問題。

在220kV線路保護通道更換的過程中，需要注意以下兩個方面的內容：第一，由于光纖通道保護主要采用自動信號狀態(tài)檢測方式，只有繼電保護判斷正方向故障時，輸出的信號才是允許信號，因此系統(tǒng)正常運行過程中通道交換不需要人為地進行，更不需要對光纖通道信號損耗值進行檢測，僅僅需要在定期檢測時進行檢測即可；第二，投入運行時不需要再按照高頻通道模式進行帶電后的通道聯(lián)調。

5 結語

本文對高頻通道保護以及光纖通道保護進行簡要的分析，同時分析這兩種保護方式的優(yōu)缺點。經過對比發(fā)現，兩種保護方式各具優(yōu)劣，總體情況是光纖通道保護方式有替代高頻載波通道的趨勢，但在一定的時期內，光纖保護還會與高頻保護方式共存一段時間，在光纖網絡不斷完善的情況下，保護技術以及施工工藝會不斷提升，光纖保護會占據線路保護的主導地位。相信隨著我國科學技術的發(fā)展，光纖通道保護技術必將會被不斷完善，促進我國電力事業(yè)的發(fā)展。

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作者簡介：萬偉亮（1977-），男，江西中電電力工程有限責任公司工程師，研究方向：電氣繼電保護及自動裝置檢修調試；彭蕓（1977-），女，江西中電電力工程有限責任公司工程師，研究方向：電力通信檢修調試。

（責任編輯：秦遜玉）endprint