光纤通信在继电保护中的应用

2018-01-24曹兵

通信电源技术 2018年12期

曹兵

（国网新乡供电公司，河南新乡 453000）

0 引言

随着国家电力系统投入使用面积的日益增大，继电保护能力的要求越来越严格。目前，我国电力系统逐渐朝向超高电压、超大机组方面发展。虽然目前电力系统能够完成高电压线路、传输大容量电能的任务，但也存在许多风险。一旦发生安全事故，易导致大面积地区用电困扰，给居民的生活带来不便。因此，需要运用电力系统继电保护装置快速切断故障区域。目前，我国采用的继电保护装置的物理渠道主要有电力线载波、光纤等。但是，电力线载波的传输通道易受环境影响，无法保证输电质量。而光纤物理渠道在遭受环境干扰的情况下，具有实现耗能低、传输容量大等优点。因此，电力企业推崇光纤物理渠道[1]。

1 光纤通信在继电保护中的运用方式及特点

目前我国投入使用的光纤保护，按照原理大致可分为光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护两种。

1.1 光线电流差动保护

光纤电流差动保护基于克希霍夫基本电流定律，运用光纤传输通道传输电流。传输过程中，技术人员需要注意传输时间同步和误码校验两个问题，否则会影响传输电能信息的准确性。目前，电力企业主要通过主从方式实现时间同步校准，并采用强大的数字接口提高误码校验的精度。

1.2 光纤闭锁式、允许式纵联保护

光纤闭锁式、允许式纵联保护来源于之前电力系统使用的高频闭锁式、允许式纵联保护。运用抗干扰能力强的光纤通道替换之前常用的高频通道[2]，不仅能够满足高频需求，还可以提高使用时间，多运用于电力系统高压领域。

2 光纤通信技术在继电保护中的应用优势

我国发展速度越来越快，人们对电能的依赖程度不断促进电力系统各方面性能的提升。国家高度重视电力系统的继电保护，因此继电保护已开始大面积普及光纤通信技术。光纤通信技术促进继电保护提高了传输容量和传输质量，加强了抗干扰能力。

2.1 信息传输量大

因为现代光纤通信技术具有传输频带宽、信息传输量大等特点，所以电力系统的远距离传送中倾向使用光纤通信技术。由于电力系统电力需求量急增，对传输方式的载波频率有了更高的要求。与传统的传输频率相比，光纤通信技术可将传输频率提高大约100倍，满足了目前的电力使用需求。此外，在继电保护可靠性方面，现代光纤通信技术也能提供较大帮助。

2.2 抗干扰性能强

电力运输过程中易发生磁场干扰现象，光纤线路的投入使用可杜绝这一问题，因为光纤制作中添加了一种绝缘性能非常优越的石英材料。此外，光纤不会对环境造成污染，符合我国提倡的低碳环保理念，且光纤质量较轻，运输、安装非常方便。对于一些需要电力系统高稳定性的单位，如军事、医疗等，光纤通信是一个不错的选择[3]。传输数据信息过程中，光纤的适应能力强，不需要占用太多的人力和物力，同时满足用户对高稳定性电力系统和高电压等级的需求。

2.3 传输质量高

光纤通信具有非常优越的保密性能，传输信息过程中不会发生泄漏。如果光纤通信技术没有良好的保密性能，很难投入到电力系统继电保护。因为当电力系统发生故障时，继电保护装置需要尽快切断故障区域。要想达到速动性要求，需要传输材料拥有良好的传输保密性，保障电力系统发信端口发出的信息和接收端口接收的信息没有明显偏差，以便于继电保护做出准确判断。

3 光纤通信技术在继电保护中的应用分析

3.1 继电保护与光纤通道之间的通信方式分析

电力企业继电保护与光纤通道之前的通信方式，主要是专用光纤通信方式和复用光纤通信方式。针对不同的电力运输情况，需选择适合的通信方式。专用光纤通信方式仅负责传输继电保护信息，无法传输其他信息。技术人员选用通信方式时，如果通信距离较短如100 km内，可以选择专用光纤通信方式。如果距离超出这个范围，通信过程中易受光等因素的影响，无法保障信息传输的准确性[4]。专用光纤通信方式传输方式简单，由融纤直接接入继电保护设备接口，中间没有其他设备插入，没有其他运输轨迹，工作人员容易维护。因此，短距离继电保护可优先考虑采用专用光纤通信方式。复用光纤保护的构成方式主要通过纵联保护中的光纤配合。继电保护首先通过允许、直跳区分信号，其次利用音频接口信号到达相关设备并传输至光纤通道。这种通信方式的优点是接线简单，缺点是信息在传输过程中需经过许多中间环节，检查和巡视设备时比较麻烦。

3.2 光纤通信技术在继电保护中的常见应用方式

光纤通信技术的许多优点非常符合电力系统继电保护应用的需求。目前，我国要求220 kV以上电力系统的通信路径需具备高容量、宽频带等特性，而光纤信息传输与其要求十分相符，同时弥补了传统高频差动保护方式的不足[5]。传统高频差动保护方式在电力系统中的电网高速扩容和拓扑结构方面不能满足高效性。为弥补这些缺陷，技术人员增加了波分复用技术，提高了传输信道的利用率，节省了信号长距离传输时的运营成本，提升了继电保护信息传输的稳定性。

4 光纤通信技术在继电保护中的常见问题

目前，光纤通信技术在继电保护中的常见问题主要有施工工艺、光纤保护管理界面划分以及其他方面的问题。

4.1 光纤通信技术施工工艺问题

电力系统高压线路中应用光纤保护，其工作稳定可能会影响电力系统的安全使用，因此需保证施工的规范和合理性。设计人员需要投入较多精力，施工人员应具备较高的施工工艺水平。另外，为确保电力系统网络的稳定、安全，施工过程中必须做好充分的保护措施。

4.2 光纤保护管理界面划分问题

光纤通信技术在继电保护中加强了通信技术和继电保护之间的交流。如果继电保护方面和通信方面的管理区域划分不到位，操作人员将无法准确判定故障位置归属人。另外，光纤通信和继电保护结合运用的过程中，不能仅从制度方面考虑。划分光纤通信和继电保护管理界面时，需将分界线安装于通信机房的光纤配线架，工作人员需定期检查和保养，保证能够及时校准、维修光纤，避免造成经济损失。

4.3 其他方面的问题

人们对于光纤技术的运用越来越多，用于数据信息传输的可变路径或自愈环网的光纤通道受到了越来越多人的认可。但是，应用这类技术时，光纤通道中易发生与继电保护和安全自动装置相关的问题，其中最典型的是光纤通道传输数据信息过程中收、发信息有偏差。这类问题可能是由于进行光纤通道倒换时单纤发生了中断，影响了路由的双向性。当路由双向性不能正常工作时，继电保护无法做出正确的保护反应，从而导致继电器出现误动操作。