500 kV线路保护光纤通道故障及处理技术研究

2024-01-18李丹

今日自动化 2023年10期

关键词：保护装置专用光纤

李丹

（郑州裕中能源有限责任公司，河南郑州 450000）

随着电力系统不断发展进步，500 kV 线路保护光纤通道运行质量受到了更多的关注，须结合实际运行需求调控具体环节，基于保护标准完善运行模式，从而发挥异常现象快速处理机制的优势，缩短故障处理时间，从而维护其运行综合效益。

1 500 kV线路保护光纤通道概述

1.1 光纤通道特点

光纤通道的主要应用目标是借助光导纤维为传输介质，提供良好的通信支持，光纤保护则需要依据光纤通道对传输过程中的传输线路予以两端信号的继电保护控制，将光纤通道和继电保护过程相结合，能更好地建立完整的运行体系，维持电缆结构、载波及微波等通道运行的稳定性，进一步提高线路统筹控制水平。

（1）光频率较高且频带较宽，使得传输的信息量较大，电力线载波载频控制在3 000 kHz 以上，光纤载频在2.2×107MHz 以上，输送容量较大，能更好优化继电保护装置信息及原始信息管理的规范性水平。

（2）光纤传输过程中传输损耗较小，一定程度上降低了误码率，能满足继电保护通道的运行需求，保护装置发送信息在经过通道传输至接收方时，接收端保护装置获取的信息能维持基本一致性。

（3）光纤通道若出现通道中断等问题，且能维持通信精度的合理性，利用手动调节复用光路的方式即可有效利用其他光缆完成通道信号的传输处理，保护动作依旧能落实到位。

（4）此外，光纤通道也存在运行不足的问题，主要表现为光缆抗外力破坏能力较差，光纤复用通道异常现象较多等情况，因光纤复用通道包括多条保护信号，一旦光纤或通信设备出现异常，就会造成保护终端等告警信息，使得实时性运行控制效果受限，甚至会对后续的综合运行质量产生影响，增加了项目的运行维护成本。

1.2 光纤通道基本类型

目前，较为常见的500 kV 线路保护光纤通道主要分为专用光纤通道和复用光纤通道，结合实际运行需求选取适当的通道运行模式，可满足常态化管理需求，更好地构建可控化运行模式。

（1）专用光纤通道主要由光纤通道和两侧保护装置组成，在光纤的尾纤，须将装置的接口和通信接口光纤予以连接，有效搭建完整的运行信息交互通道，从而确保相关内容有效传输。

（2）复用光纤通道，是借助2 M 通道或PCM 通信设备，有效建立相应的信息传输控制管理模式，从而在原有研究基础上，配合数字复接应用技术模式，更好地维系通信方式的多元化处理，将信息安全传输作为目标，打造数字化复用控制模式。复用光纤通道能在不设置光缆的过程中完成通信环节的搭建和应用。

以某地区500 kV 线路保护光纤通道设置项目为例，其中，A 线路保护装置设置对应的光纤通信接口；B 线路装置没有光纤通信接口，须与FOX-41A 光纤通信接口装置配合完成光信号传输。具体的通道类型如下。

（1）专用光纤通道，以A 专用通道为例，保护信号主要借助保护光纤通信接口装置完成具体工作，更好地在光纤通道上实现传输处理，无需配合相关通信设备，能在减少运行环节的同时优化维护的质量水平。与此同时，专用光纤通信方式还能以B 专用通道为基础，将保护装置输出的保护电信号在继电保护室内利用光电转换的方式，配合专用光纤完成对保护屏的光电转换处理。

（2）复用光纤通道。以A 复用通道为例，采用64 k 复用光纤通道（图1），保护装置完成电信号的实时性处理和输出控制，借助光电转换环节后，利用光纤传输到通信机房，此时，通信机房内须配置MUX-2MC 完成光电转换处理过程，有效借助DDF 数字配线架完成2 M 信号的复接处理，使用SDH 复用光纤传输的方式直接将信号传输到对侧SDH 单元。

图1 64 k信号复用光纤通道配置结构示意

综上所述，专用光纤通道在实际运行过程中的信息传输环节相对减少，整体系统的结构简单且稳定性较好，但是，匹配的光芯效率较低，成本随之增加。而对应的复用光纤通道中间环节增多，使得保护信号在经过数次处理后降低了运行的可靠性，但相应的复用信号并不占据光纤芯数，不会依赖直通光缆结构，能更好地提高保护信号的容量控制水平，减少综合成本。须依据500 kV 线路运行和设置的具体需求选取适配的安装控制处理机制，从而保证项目综合效益满足规范。

2 500 kV线路保护光纤通道故障和处理

为更好地提高500 kV 线路保护光纤通道运行情况，须依据实际问题落实规范化的光纤通道故障分析和处理方案，及时甄别告警信息内容，建立更加可控的管控机制，减少异常故障问题对线路运行效率产生的影响，实现统一化管理目标。下面以复用光纤通道故障为研究对象，展开相关常见故障问题的分析。

2.1 瞬时复归报警

在500 kV 线路保护光纤通道运行过程中，出现线路保护通道运行异常，瞬时复归后，第一套复用保护装置报警、第2套复用保护装置未发生告警，且告警平均间隔为1～3 h。

相关设施维保利用64 k 误码仪进行了在线监测，对PCM 通道予以120 h 的观测分析，并没有发现误码问题，基本排除通信通道存在的问题。技术部门对双上线保护通道的各环节予以检查，发现64 k 光电转换器出口信号线电缆芯存在接触不良的问题，使得光电转换器设备和机壳、地网无法有效连接，对其进行一系列整改措施，判定为光电转换器出口信号线故障，着重控制倒闸操作，并优化具体应用流程，有效控制了故障问题。

2.2 线缆模块安装故障

在实际运行过程中出现通道故障报警，持续2 min 后自动复位，且告警过程中并无倒闸操作，对应的SDH 网管和站内PCM 网管均未发现设备历史告警信息。操作人员对线路进行了检查，着重分析机柜到相应信号传输方向数据信号线弧度情况，发现距离柜门较近的位置并没有缓冲距离，信号线缆利用水晶接头插入的方式连接，插拔试验时没有明显响应过程，证明信号线出现牢固不足的问题，更换对应模块后恢复，属于线缆模块安装故障。技术部门对线缆进行了集中处理，有效更换并加固了连接。

2.3 主保护专用或复用通道异常

该故障类型较为常见，且处理过程也较为简单，一般是借助后台控制机和保护装置信息确认异常信息的方式予以监督管理，若是专用通道异常运行，则退出通道差动压板即可，若是复用通道运行异常，则退出复用差动压板，并行主保护退出，留存相匹配通道完成信号传输即可。与此同时，站内利用不同节点的自环处理完成检验分析，更好地维持站内通道运行传输的稳定性和安全性，在确认线缆和对策保护装置稳定的基础上提高整体系统控制水平。

2.4 主屏FOX-41光纤通信接口装置通道异常

在500 kV 线路保护光纤通道布置的过程中，会设置对应辅助保护模式，借助主屏的FOX-41实现光纤通信接口装置的通信处理，若运行过程中出现异常，会对电压辅助保护专用通信通道的运行情况产生影响，难以维持信号稳定传输。此时，要向电站调度申请退出辅助保护专用通道接收和发信压板运行系统，避免出现保护误动的问题，并配合自环处理分析机制判定相应异常故障位置，对其展开针对性的处理，维持线路传输的稳定性和安全性。

2.5 AIS告警

系统运行过程中出现双线保护PCM 设备存在RMT 告警问题，联系相关部门进行查看后发现，保护PCM 存在AIS 告警问题，且SDH 设备并无对应的告警信息。技术部门对告警现象进行了集中分析，判定故障原因可能是PCM 的信号发送端和SDH 的2 M 接收端间出现了通信异常。如图2所示。

图2 系统通信异常结构示意

检修人员对电缆收发顺序进行核实，进一步检查PCM 和SDH 设备电缆发芯后认定存在问题，更换2 M 电缆后，维持了500 kV 线路保护光纤通道运行的稳定性。

此外，在500 kV 线路保护光纤通道故障处理工作中，对保护通道的管理，要秉持“优先检查接收端、随后检查发送端”原则，一旦接收异常，纵联码不一致出现了告警问题，此时发送端一般不会出现异常告警。这种处理机制表现为通信装置发信异常，本侧不告警对侧告警，调度专业控制人员须进一步对保护和通信装置予以集中校准验收，更好地维持整体系统控制管理的科学性，避免运行出现安全问题。

3 500 kV线路保护光纤通道测试整改建议

结合500 kV 线路保护光纤通道故障问题的分析和处理过程，为更好地维系运行稳定性，在整改基础上建立相匹配的测试流程，进一步确保后续运行合理可控，尽量减少异常现象对线路安全造成的影响，打造可控化管理模式。

3.1 测试过程

基于500 kV 线路保护光纤通道故障处理要求，建立更加完整的测试分析控制平台，以便能针对测试获取的结果开展更加合理的应用管控模式，提高阶段性作业质量水平，减少异常问题造成的不良影响。

（1）对直流电源纹波进行测定分析，依据保护接口设置的电源端子测试纹波情况分析峰值等参数，并对电源接口设备的运行参数进行测试分析，获取结果后判定直流电源波纹系数是否存在异常，若是无明显区别，则证明通道中断的直接因素并不是电源纹波。

（2）对通信机房内通信设备和载波设备进行测试分析，消除高频电缆从室外引入干扰分量的可能性，着重对保护电路和通信接地连接过程予以分析，了解是否对通信过程造成影响。

（3）对通道故障较为频繁的线路进行集中测试，测试过程利用SDH 系统2 M 通道告警信息监控的方式，判定保护通道是否存在通道异常告警，从而评估告警情况和SDH 传输设备运行是否存在关联性。若是线路测试端口和业务使用端口同时出现AIS 告警信息，则判定线路保护通道异常告警和保护PCM 设备可能存在关联性，若因外界干扰、非屏蔽RJ45配线架等因素造成的故障问题，须配合进一步测试方案全面分析可能存在的问题。