220KV線路高頻和光纖通道保護的比較

摘要:簡單闡述了高頻保護和光纖保護基本原理，著重介紹了高頻通道和光纖通道的優點和不足。

關鍵詞:高頻光纖通道線路保護

0.引言

目前，220kV及以上電壓等級的線路多采用微機高頻保護，但因繼電保護高頻通道加工設備較多，致使其故障幾率加大，而光纖通道具有中間加工設備少、可靠性高、抗干擾能力強等優點。

光纖縱差和高頻保護都屬于縱聯保護的范疇，原理都是利用線路兩端在區內故障和區外故障時流經的電流相位（方向）來實現全線的100%選擇進行跳閘。原理其實是一樣的，只是通信方式不一樣，傳播的介質不同，一個是利用輸電線路的載波構成通道， 一個是利用光纖的高頻電纜構成光纖通道。

1. 高頻保護和光纖保護的簡單介紹

1.1高頻保護

高頻保護是220kv及以上高壓輸電線路的主要保護，采用一種以輸電線路本身作為通道，按比較線路兩端電氣量的原理工作的保護裝置，即高頻保護裝置。

高頻保護的工作原理：將線路兩端的電流相位或功率方向轉化為高頻信號，然后，利用輸電線路本身構成高頻電流通道，將此信號送至對端，以比較兩端電流的相位或功率方向的保護裝置。

1.2光纖保護

光纖保護按原理劃分主要有光纖電流差動保護和光纖閉鎖式、允許式縱聯保護兩種。

光纖電流差動保護是在電流差動保護的基礎上演化而來的，基本保護原理也是基于克希霍夫基本電流定律，它能夠理想地使保護實現單元化，原理簡單，不受運行方式變化的影響，而且由于兩側的保護裝置沒有電聯系，提高了運行的可靠性。

2.高頻通道和光纖通道的比較

2.1高頻通道

2.1.1優點

高頻載波通道以輸電線路本身作為通道，不需要專門的通信線路及通信通道維護費用，具有一定的經濟優勢。通道敷設在高壓線路上，與高壓線路一樣具有絕緣水平高，機械強度大、桿塔牢固等優點，而且在不同的相別上耦合，另外在線路旁代中運用較為成熟。

2.1.2不足

首先，通道故障率高；高頻通道由輸電線路、線路阻波器、耦合電容器、結合濾波器、高頻電纜等部分構成，其中任何一個環節比如接線松動、元件老化、導線銹蝕等問題都可能導致高頻通道故障。其次，線路阻波器維護和檢修、調諧元件的檢查和更換工作都需要將線路停運。而且目前很難實現高頻通道的實時監測。第三，抗干擾性能差。絕緣子放電，開關設備操作、雨雪霧天都會在高頻通道上產生噪聲干擾。由于輸電線路是高壓通道的一部分，所以高壓系統的斷路器操作、短路故障、遭受雷擊、靠近高壓線路受其工頻電磁場的作用、局部放電產生的高頻率的電磁輻射等引起的電壓，可能對高頻收發信機產生干擾，導致高頻保護誤動作。

2.2光纖通道

2.2.1優點

傳輸安全，傳輸時不會產生電磁脈沖、輻射；抑制噪聲，光纖是絕緣體，不怕超高壓與雷電電磁干擾，傳輸可靠性高；傳輸效率高，光纖通道誤碼率低、容量大、傳輸速度快、頻帶寬和衰耗低等優點，加大了保護動作的可靠性和正確性；光纖體積小、重量輕，若采用光纖保護則更為經濟，維護費用低而且還具有可靠性高、靈敏度高、動作快，能適應電力系統震蕩和非全相運行的優點。

2.2.2不足

2.2.2.1施工工藝。

由于光纜傳輸需要經過轉接端子箱、光纜機、電纜層和高壓線路等連接環節并且光纖的施工工藝復雜、施工質量要求高，因此如果在保護裝置投入運行前的施工、測試中存在誤差，則會導致保護裝置的誤動作，進而影響全網的安全穩定運行。需注意：第一，斷點的熔接質量不高，往往使斷點附近的光纖纖芯受到應力的作用，導致光纖的衰耗指標不穩定，影響光纖保護的正常運行。第二，光纖活接頭積灰造成通道衰耗增加，進而引起保護裝置通道告警，造成光纖保護退出運行。

2.2.2.2通道雙重化。

光纖保護用于220kv及以上電網時，按照220kv及以上線路主保護雙重化原則的要求，縱聯保護的信號通道也要求雙重化。對于普通光纜和ADSS光纜，由于其可靠性較差，同一光纜內的光芯不同不能視為通道雙重化，只能通過光纜的雙重化達到通道雙重化的要求。對于OPGW光纜，由于其具有較高的可靠性，在目前光纖網絡未能形成環網的現狀下，同一光纜纖芯不同可視為通道雙重化；當形成了光纖網絡環網后，OPGW光纜也應實現兩條路由的雙重化，能在一條光纜損壞后通過另一路正常運行。隨著波分復用技術的逐步應用和光纖容量的大幅增加，光纖保護將來還要實現在同一根光纜里的多重化、在傳輸波長上的多重化以及在傳輸路由上的多重化，從而最大限度地提高光纖保護運行的可靠性。

3.結論

在2008年初的凍災中，由于高頻通道阻塞區外穿越性故障引起高頻保護誤動作，而部分地區的光纖保護也由于架空地線復合光纜結冰下墜，導致相間短路故障，保護動作。所以，在相當長的一段時期內，高頻保護和光纖保護將會共存，隨著光纖網絡的逐步完善、施工工藝和保護產品技術的不斷提高，光纖保護將會占據線路保護的主導地位。

參考文獻：

[1]朱聲石.高壓電網繼電保護原理與技術[M].北京：中國電力出版社，1995.

[2]王中元.我國繼電保護技術發展的現狀及存在的問題[J].江蘇電機工程，1988， (2):14-17.

[3]張曉明.月山變工程高頻通道試驗分析[J].廣西電力技術，1998，(4):29-30.

[4]何寶泉.改進高頻保護工作的幾點意見[J].云南電力技術，1999，(3):41-42.

[5]祝耀勝，呂建龍，許偉國.220kV輸電線路高頻通道故障處理探討[J].浙江電力，2004，(6): 59-61.

[6]陳明.500kV線路縱聯保護數字通道的探討[J].繼電器，2005，33(20):36-39.

[7]袁啟佳.光纖縱聯保護的應用[J].東北電力技術，2006(2):14-18.

[8]陳建，李樂生，李長興，等.光纖通道保護的實現及應用中若干問題的探討[J].電力設備， 2006，7(12):58-62.

[9]秦紅霞，李營，趙玉才，等.基于光纖技術的縱聯方向保護信息交換方法[J].電力系統自動化，2007，31(11):70-73.