220kV线路跳闸引起的通信设备接地故障分析

周 程， 李桂枝， 柯春根， 戎 瑜

(国网马鞍山供电公司 运检中心， 安徽 马鞍山 243000)

220kV线路跳闸引起的通信设备接地故障分析

周 程， 李桂枝， 柯春根， 戎 瑜

(国网马鞍山供电公司 运检中心， 安徽 马鞍山 243000)

以一起220kV线路发生区内故障，线路纵联保护正确跳闸为例，文章分析了在线路发生接地故障期间，由于本线路复用光纤通道中通信设备接地不良对2M数字信号产生干扰，从而引起保护收信抖动。为了提高复用通道传输信息的可靠性，文章对通信设备可靠接地提出了改进的方案。

220kV线路保护；复用光纤通道；通信设备接地；2M误码

0 引言

目前，安徽省220kV线路纵联保护的通道类型主要有两种：一是高频通道；二是光纤通道。高频通道通信容量小，通道拥挤的矛盾比较突出，对于同杆并架双回线发生跨线故障时存在选相困难。而光纤通道通信容量大，且不受电磁干扰，可以构成分相式的纵联保护通道[1]。由于光纤通道的优越性，我省计划在十三五期间将光纤通道利用率达到90%以上。光纤通道分为随线路架设的OPGW光缆构成的专用光纤通道和基于SDH等通信加工设备的复用光纤通道。由于线路架设的OPGW光缆资源有限，且根据220kV线路保护主保护双重化原则的要求，两套线路主保护需要采用不同的通道路由，越来越多的线路保护不得不采用基于SDH设备的复用光纤通道[2]。

基于SDH设备的复用光纤通道是由数字配线架实现2M信号的连接，通过SDH设备将2M信号或以太网信号与光信号实现相互转换，并经过光配线架实现光信号的连接，由光缆传送到对端站[3，4]。此通道是由-48V直流电源构建的弱电回路，在线路发生接地故障时，传输设备和同轴电缆屏蔽层的接地不良[5]，将会对2M的数字信号存在干扰而产生误码，随着复用光纤通道的应用，2M数字信号抗干扰问题越来越受到重视[6]。本文依据对一起220kV线路保护故障录波报告进行分析，对光配线架、SDH设备、数字配线架和-48V通信电源系统的接地总结了经验，并提出了改进措施。

1 事件简介

2015年6月安徽省马鞍山市220kV长龙山变电站的220kV线路当长4831发生区内故障，C相接地短路。线路主保护快速动作，跳开C相开关，重合闸动作，开关重合成功，保护装置正确动作。当长4831线路允许式纵联保护RCS902A动作报告如图1所示。

通过对故障波形分析可以得出以下几点：

(1) 在C相发生故障至开关跳开期间，RCS902A保护装置的收信存在抖动，有若干“0->1”和“1->0”的变位报文；而装置的发信无抖动，始终为1。

(2)收信发生抖动期间，反复0->1和1->0变位时，为0位均发生在故障电流瞬时峰值附近，即故障最极端情况下收信为0。

(3)故障发生过程中，短路电流对收信产生干扰，造成收信不停变位。

2 现场复用光纤通道检查

2.1 现场复用光纤通道的构成

变电站内220kV线路保护采用复用光纤通道的有两套，分别为220kV当长4831线微机方向光纤保护和长阳2861线光纤纵差保护。线路4831微机方向光纤保护是由RCS902A和FOX-41B构成的允许式线路纵联保护，其复用通道的设备连接如图2所示。

RCS902A和FOX-41B之间通过电缆连接，RCS902A给FOX-41B提供启动发信空接点，FOX-41B给RCS902A提供收信接点作为保护收信开入量，收信和发信均由各自装置的24V光耦电源供电。FOX-41B实现光信号与电信号转换，通过光纤与MUX-2MD连接。MUX-2MD将光信号转换成2M的弱电信号，2M的数字信号经75Ω的同轴电缆上数字配线架，再通过同轴电缆连接至SDH设备，SDH设备将2M的弱电信号汇接成光信号，由尾纤连接至光配线架，通过光缆送到对端站。

变电站内另一条220kV线路长阳2861光纤纵差保护通道B为复用通道，设备连接如图3所示。

RCS931GMMV通道B将收、发光信号通过光纤接至MUX-2MD，通过MUX-2MD转换成2M的弱电信号。

2.2 线路故障发生期间两套复用通道检查比较

在220kV当长4831线路发生C相接地故障时间段，220kV长阳2861线路无故障，此期间，长阳2861线路光纤纵差保护装置RCS931GMMV的B通道一直进行通道自检，发报警信息。两套线路保护复用通道自检报告分别为表1 RCS-902A(V1.19)超高压线路保护开入变位报告和表2 RCS931GMMV超高压线路电流差动保护通道B自检报告。

表1 RCS-902A(V1.19)超高压线路保护开入变位报告

表2 RCS931GMMV超高压线路电流差动保护通道B自检报告

通过两套线路保护复用通道自检报告比较可以推断出：在线路发生故障期间，站内不同线路的的两套复用光纤通道均受到不同程度的干扰。

2.3 检查结论

由上述可知，线路发生接地故障时，复用光纤通道的两端出现设备对接问题。通过对故障线路复用通道两端的通信设备进行分级自环回路测试，将两端MUX-2MD装置后的2M电接口自环，此时MUX装置均无光、电告警，可推断故障在本端MUX的2M线路与对端MUX的2M线路之间。在SDH网管上对本端2M口分别做“线路侧环回”和“终端侧环回”测试，且SDH设备2M接口无LOS告警，从而排除了光缆故障以及对端2M弱电回路故障。由此可以判断出故障点在本端的2M弱电回路中，即MUX-2MD与SDH设备之间。此时用误码仪测试2M电路，发现本端2M误码率超过正常范围。经检查发现，本端数字配线架、SDH设备以及-48V通信电源等存在接地问题。

3 站内通信设备检查

3.1 检查现场装置分布情况

通过检查发现，现场的通信设备分布如图4所示。

现场的装置布置以及接地等方面存在不合适的地方，主要有以下几点：

(1)MUX-2MD安放在保护室，导致MUX-2MD与数字配线架的同轴电缆连线较长，且同轴电缆在保护室内的走线其2M弱电信号易受其他二次电缆(PT、CT电缆)的信号干扰。

(2)RCS-902的SDH设备安放在保护室，导致数字配线架与SDH设备的同轴电缆连线较长。

(3)数字配线架、SDH设备以及-48V通信电源的接地不良，会增大2M电路误码率。2M电路接头的同轴电缆屏蔽层也应可靠接地，只有屏蔽层也可靠接地才能隔离一切电磁信号对2M信号的干扰，起到屏蔽作用。接地对通信设备的重要性，每一台通信设备都要有良好的接地，才能保证通信设备的正常运转。

3.2 改进措施

根据上述检查分析，此次异常是由通信设备接地不良导致线路故障后地噪声对复用通道造成干扰，增大了2M信号误码率。为避免类似情况再次发生，现场结合实际情况按照图5所示对现场的装置布置进行调整并改善通信设备的接地情况，改造要点如下：

(1)MUX-2MD、数字配线架、SDH设备以及-48V电源都放在通信室，以减小彼此间的电气连接距离。

(2)通信室内的所有设备均应可靠接地。

(3)保护室、通信室以及一次设备具有各自独立的接地网络，并最终在公共接地点统一接地。

若现场不具备条件进行以上改造，请优先确保MUX-2MD与数字配线架、SDH设备以及-48V电源可靠地接到同一个接地网络，并尽量缩短同轴电缆的走线长度，以减小与二次电缆间的相互干扰。除此之外，当长线保护屏内残留的高频电缆也应尽早卸载。

4 结束语

输电线路纵联保护是电力系统中实现全线速动的主保护，而保护能否正确动作，除了跟保护装置的性能良好与否有关之外，还跟复用光纤通道中通信设备能否准确传输线路两端电气变化量的信息有着密切的关系。本文依据现场一个保护正确动作报文中反映出的问题，进行了深入探讨，提出了传输通道内设备的抗干扰措施的几点建议，并应用于实际。对通讯设备的接地以及采用2M数字通道的光纤保护的网络构架提出了改进方案。

[1] 李骏年.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社, 1993.

[2] 毛婕, 赵萌, 许海文.220kV线路保护通道配置的探讨[J].电力系统保护与控制,2010, 38(7):94-98.

[3] 侯金根, 丁树义, 吴晓奇.光传输设备对接中误码的测试和解决[J].通信技术,2010(9):18-20.

[4] 王晓伟, 郭家益.通信设备接地质量对传输信号对接的影响[J].黑龙江科技信息,2007, 27(10):270-276.

[5] 许磊, 李琳.基于电网络理论的变电站接地网腐蚀及断点诊断方法[J].电工技术学报, 2012(10):23-24.

[6] 廖峰, 徐聪颖.一起复用光纤通道告警故障处理及分析[J].电子测试,2014(1):118-121.

[责任编辑：朱子]

Fault Analysis of Communication Equipment Grounding Caused by 220kV Transmission Line Trip

ZHOUCheng,LIGui-zhi,KEChun-gen,RONGYu

(StateGridMaanshanPowerSupplyCompany,Maanshan243000,China)

Taking a fault in the 220kV transmission line area and the line pilot protection correct trip as an example, the paper analyzes the reason of the receiving jitter on the protection equipment is that the poor communication equipments grounding interfering 2M digital signal in the multiplexing optical fiber channel of this line during the line grounding fault. In order to improve the information transmission reliability of the multiplexed channel, this paper proposes the improvement measures on communication equipment reliable grounding.

220kV transmission line protection; multiplexing optical fiber channel; communication equipment grounding; 2M BER

2015-07-10

周 程(1979-)，男，硕士，工程师，马鞍山供电公司继电保护专业。 李桂枝(1986-)，女，硕士，工程师，马鞍山供电公司继电保护专业。 柯春根(1975-)，男，高级工程师，马鞍山供电公司运维检修部。 戎 瑜(1981-)，男，硕士，工程师，马鞍山供电公司继电保护专业。

TMTM774

A

1672-9706(2015)03- 0006- 05