淺談光纖通道技術(shù)在變電站的應用

沈衛(wèi)剛++王清++吳疆

摘 要：光纖技術(shù)的日益成熟，DSP技術(shù)及通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及繼電保護要求的提高，使光纖通道得到廣泛的應用。本文主要闡述了光纖通道的結(jié)構(gòu)配置及使用情況，同時也剖析了光纖通道的缺點，表明了光纖通道在繼電保護發(fā)展的必然性。

關(guān)鍵詞：光纖；通道；應用

中圖分類號：TP336 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0157-01

以往變電站的信息傳輸主要靠二次電纜的模擬量結(jié)合網(wǎng)絡線的數(shù)字量，實現(xiàn)功能靈敏度高，動作速度快，相對功耗略小，發(fā)展前景廣闊。但是，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)逐漸將光纖通道技術(shù)應用于變電站網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中。近年來，光纖技術(shù)、DSP技術(shù)、通信技術(shù)的迅速發(fā)展為光纖通道的應用提供了機遇。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，在縱聯(lián)保護通道的使用上，采用光纖作為通道，同時在數(shù)字化變電站推廣中，光纖通道已起到主導作用。

1 光纖通道的結(jié)構(gòu)

1.1 光纖保護通道

高壓線路縱聯(lián)保護主要是依賴于通道，使線路兩端的保護裝置進行故障信息的交換，進而判別出是本線故障，還是區(qū)外故障。兩側(cè)數(shù)據(jù)的交換采用數(shù)字通信，在每個單位時間里傳遞的信息量是由兩者之間通道的通信速率決定的。在這種通道下，線路兩側(cè)的保護裝置上都具有同步通信功能的插件和光電轉(zhuǎn)換器件，在裝置上實現(xiàn)了通信功能和光電轉(zhuǎn)換。當被保護線路長度不長時，兩側(cè)光纖保護裝置可以通過專用光纖直接連接，當被保護線路長度較長時，為了補償光功率損耗，兩側(cè)光纖保護裝置需要把光信號傳入繼電保護信號數(shù)字復接接口裝置再轉(zhuǎn)換為信號通過通訊設(shè)備傳輸至對側(cè)[1]。

1.2 數(shù)字化變電站光纖通道

數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。一次設(shè)備數(shù)字化，二次設(shè)備網(wǎng)絡化是其特征，整個變電站的裝置全部基于標準化和模塊化，設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡通信，也就是說，用以太網(wǎng)的總線代替二次連接的導線，通過標準IEC61850通信協(xié)議，從而實現(xiàn)變電站信息采集、傳輸、處理、輸出過程的全部數(shù)字化。智能化變電站與傳統(tǒng)變電站相比，主要需對過程層和間隔層設(shè)備進行升級，將一次系統(tǒng)的模擬量和開關(guān)量就地數(shù)字化，用光纖代替原來的電纜連接，實現(xiàn)過程層設(shè)備與間隔層設(shè)備之間的通信。

2 光纖通道技術(shù)的實際應用

2.1 光纖保護通道應用

鑒于光纖縱聯(lián)電流差動保護原理簡單，應用前景廣泛，對通道依賴性強 。蘇州供電公司某變電站，線路兩側(cè)保護裝置設(shè)有分相電流差動和零序電流差動繼電器全線速跳功能。利用雙端數(shù)據(jù)進行測距。通道自動監(jiān)測，通信誤碼率在線顯示，通道故障自動閉鎖差動保護。高壓線路分相電流差動保護投運前的現(xiàn)場試驗，一直是困擾技術(shù)人員的一個問題，由于線路兩端距離的限制，現(xiàn)場試驗不能象實驗室那樣方便。因此在試驗前，首先需要將保護控制字設(shè)成自環(huán)方式，接著將連接至對側(cè)的光纖拔下，最后用一根實驗用的短光纖將保護發(fā)送端和接收端短接，使保護構(gòu)成自循環(huán)，保護裝置通道異常燈應不亮，無通道異常信號。在進行零漂檢查后進行精度檢驗，保護裝置三相分別加入1A電流，在保護裝置菜單中查看保護采樣值，本側(cè)電流為1A，對側(cè)電流也是1A，保護裝置采樣正確，投入差動壓板，直接進入縱差保護檢驗[2]。

光纖保護在現(xiàn)場調(diào)試中，由于受到設(shè)備的限制，常用的通道試驗方法是采用保護自發(fā)自收來檢驗光纖通道。保護在自循環(huán)方式下檢驗保護自身收發(fā)是否正常，保護裝置采用光功率機，在波長為1310nm檔位測得保護裝置的發(fā)光功率為-15.4dbm，在允許范圍內(nèi)。然后用光功率計檢查由對側(cè)來的光纖收信功率，校驗收信裕度。對側(cè)也可以采用相同方法測試，應保證收信功率裕度在6dB以上。假如合格，那么這兩套保護可以正常使用。在線路正常負荷情況下，核對雙方電流值及時間，完全吻合，通道也沒有異常告警，說明通道正常并且也沒有同步問題，兩側(cè)保護裝置投入運行。

2.2 數(shù)字化變電站的光纖通道應用

以交換式以太網(wǎng)和光纜組成網(wǎng)絡通信系統(tǒng)替代了常規(guī)的二次連接電纜和回路，配合GOOSE光纖星型網(wǎng)絡，實現(xiàn)了全數(shù)字通訊，取消了信號硬接線。

3 光纖通道技術(shù)實際應用中存在的問題

光纖通道的安全可靠對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行起到重要的作用。但在實際應用中還存在著一些問題，這也將影響光纖技術(shù)的發(fā)展。光電信號的傳輸需要經(jīng)過保護裝置、光端機、光纖等通道，之間還要經(jīng)過許多接口環(huán)節(jié)，因此將存在一定的衰耗。因此，在光纖保護第一次投運前，一定要進行嚴格的測試；平時也要定期測試，觀察發(fā)/收功率是否有異常變化。光纖電纜一般要求不大于40km，否側(cè)損耗會過大，引起保護異常。對于數(shù)字化變電站，對于信息采集的時延問題，顯得格外重要，他將直接影響保護的動作準確性。

4 結(jié)語

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，繼電保護可以選擇的通道類型越來越多。當前，光纖網(wǎng)絡的形成，就為繼電保護采用高性能的通道提供了硬件基礎(chǔ)。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和光纖技術(shù)的進步和發(fā)展，繼電保護技術(shù)面臨著進一步發(fā)展的趨勢。其發(fā)展由數(shù)字時代跨入信息化時代，發(fā)展到一個新的水平，光纖保護技術(shù)將在這個發(fā)展趨勢中首當其沖，發(fā)揮更大的優(yōu)勢，這對繼電保護工作者提出了更高的要求。

參考文獻

[1]毛錦慶.電力系統(tǒng)實用技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]張國珠.光纖電流縱差保護有關(guān)問題的探討[J].北京：中國電力出版社，2006.