繼電保護光纖通道的分析與保護探討

黃遠東

廣東電網惠州龍門供電局，廣東惠州 516800

繼電保護光纖通道的分析與保護探討

黃遠東

廣東電網惠州龍門供電局，廣東惠州 516800

本文以光纖通道為切入點，對繼電保護的高壓測量進行了介紹，對在繼電保護中應用光纖作為信號傳輸的通道進行了探討。

.繼電保護；光纖；保護

1 光纖通道與接口

當前的繼電保護中已經廣泛的采用光纖通道，采取這種方式的繼電保護的組成部分包括：光纖、光接收器以及光發送器，被稱為光纖繼電保護。

1.1 光發送器

光發送器往往由鋁石釹榴石激光器或者是砷鎵鋁發光二極管組成，它能夠讓電信號通過光發送器時轉化為光信號，然后才能進行輸出。作為一種比較常見的電光轉換元件，發光二極管具有技術成熟，使用壽命長德特點，因而其使用十分的廣泛。

1.2 光接收器

主要由光電二極管構成的光接收器具有十分重要的作用，光信號通過它轉變成為電信號，然后才能夠進行輸出。

1.3 光纖

光纖是通過光的傳播來進行相應信號的傳輸。光纖一般由空心的石英絲構成，其直徑很細，其作為光傳輸的介質具有其他信號傳遞方式所不具有的高容量，與傳統的金屬導線相比，光纖的主要材料為石英，能夠節省大量的金屬材料，具有很強的耐腐蝕性，防潮效果好，抗干擾性較其他介質的要強很多，其鋪設也十分的簡單，因此作為信號傳遞的通道具有很強的可靠性。但是它也有一些缺點，那就是通信距離不夠理想，在進行長距離通信中，往往需要一些輔助設備，如中繼器等。

隨著電網系統對于整個國民經濟的重要作用，電網通信的容量也隨著不斷的增加。一般的微波通信容量遠遠的不能滿足要求，而光纖通道的通信容量在用0.85um短波時，高達微波通信容量的兩倍之多，當采用長波通信時，其通信容量的優勢將會進一步的顯現出來。

1.4 工作可靠

電力系統操作會產生較大的電磁干擾，而雷電對于載波通道的影響也不容忽視，由于各種惡劣的天氣，往往造成通信信號的衰減，很多時候甚至導致通信的中斷。雖然電磁干擾對于微波的影響比較小，但是微波通道在復雜的天氣環境下容易出現信號衰減。天氣環境對于光纖通道的影響微乎其微，而光纖不受電磁干擾的影響。從上面可以看出，與載波和微波通道相比，光纖具有十分明顯的優勢，其可靠性非常理想，這對于維護電力系統的安全可靠運行具有十分重要的意義。

光纖保護包括光纖電流差動保護、光纖距離保護、光纖方向保護、光纖命令傳輸等裝置，傳輸通道隨著光纖保護的不同類型而不斷的轉變。一般來說邏輯命令信號的傳輸通道對通道對稱性的要求不是特別的高，或是根本就沒有要求，如光纖距離、方向保護等，在所有的光纖自愈環網以及傳輸通道之中都可以進行正常的工作。電流相量的實部和虛部以及瞬時值都是靠光纖電流差動保護來進行相應的傳輸，在兩端的采樣要實現同步，從而保證兩端電流的相量和和相量差是在同一時間之內的，從而保證動作電流和制動電流計算結果的準確。

綜上所述，利用自愈環或其他通道切換裝置對光纖電流差動保護裝置進行傳輸的時候，應該確保無論是切換之前還是切換之后的收發路由的一致性，且收發理由的切換要保證同步進行，它們之間時間的延遲應該低于50ms。一般通道警報會在切換的時候出現。

2 光纖應用于繼電保護的高壓測量

任何一套繼電保護裝置都要用TA、TV測量輸電線路上的電流、電壓。應用光纖測量的一種簡單方法是用光纖將TA、TV與保護裝置聯接起來，這種測沒方法能夠避免強電磁干擾對測量信號的影響，提高測量精度和設備的安全性。另一種方法時應用光纖變流器取代電磁式的TA、TV。這種測量無飽和現象，可以準確地反映故障情況下的電流、電壓量。應用于計算機保護更為有利，可以把經光纖變流器測量后的數字量直接輸入計算機保護，而不用進行A/D和D/A變換，將會大大提高動作時間和計算精度。

3 光纖作為繼電保護的信號通道

在信號的遠距離傳輸中，如果利用光纖作為信號傳遞的介質，那么在整條傳輸線路中每到一定的間隔必須設置一個中繼器，也就是常說的光-電-光中繼器。繼電保護中光纖作為信號傳送的通道，在很多方面都被廣泛的采用，主要表現在以下幾個方面：

1）電流縱差保護中的導引線；

2）繼電保護裝置的聯絡線

高頻保護中對控制室以及載波機的保護往往用到光纖作為聯絡線。除此之外，光纖還作為微波保護中發射塔和保護裝置之間的聯絡線；

3）變電站或控制室內的繼電保護信號傳輸線

光纖在對計算機多機進行保護的時候，連接微機之間以及各種測量或者其他終端設備，從而保證這些數據之間的數據傳輸。

在繼電保護通道中以光纖作為傳輸介質具有十分明顯的優勢，可以最大限度的避免外部環境對于通道的干擾，從而保證信號傳輸的通暢、精確。特別是應用于短線電流縱差保護，對由于感應電壓或故障電流大而引起的過電壓造成對通道和設備的危害是一個最有效的解決方法。因此，研究光纖通信在繼電保護中的應用，國內外的研究方向首先是針對短線縱差保護。另外，在短線上應用光纖縱差保護避免了距離保護由于距離短存在的超范圍誤動和弧光電阻造成的拒動問題。

4 光纖通信系統的復用在繼電保護中的應用

對于短線電流縱差保護中的光纖通道，應該研究和應用信號各路傳輸的復用技術，傳輸各相電流及其他保護信號，做到分相傳輸、分相比較、分相眺閘，使繼電保護性能得到提高。隨著光纖在電力通信中的推廣運用，使繼電保護應用光纖以數字或模擬形式傳輸多路電流、電壓信號，并在較長輸電線路上采用分相電流縱差保護成為可能，而電流差動保護原理的優越性能更非其他原理所能比擬。

5 結論

綜上所述，光纖通信與其他介質為基礎的通信相比具有十分明顯的優點，第一，對來自外部環境的各種干擾幾乎可以無視。第二，具有很大的容量。以上兩個優勢使得光纖在繼電保護中的應用具有更高的可靠性和安全性，從而對保證整個電力系統的安全穩定的運行具有十分重要的意義。

[1]徐馳.繼電保護設備管理信息系統的開發與應用[J].電力系統自動化，2004(12)..

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.1674-6708（2011）52-0026-02