試論光纖通信在縱聯保護上的應用

董文科

摘 要：光纖縱聯保護采用光纖通信作為縱聯保護的通道方式，取代傳統的高頻載波通道，具有較高的可靠性和安全性。應用光纖縱聯保護應充分考慮繼電保護和光纖通道的技術特點，綜合分析保護和通道出現的問題，快速排除故障，保證電網穩定運行。

關鍵詞：光纖；縱聯保護；通道

長期以來，220 KV以上超高壓線路保護主要采用以高頻方向和高頻閉鎖距離保護為主的微機型雙線路保護，縱聯通道采用電力線載波或微波通道。這種保護曾作為高壓線路保護的主要模式被大量采用，為維護電力系統的安全穩定運行發揮了巨大的作用。

隨著通信技術的發展和光纖技術在電力通信領域的應用，在各地電網建設中大量采用光纖通信，架空地線復合光纜（OPGW）和全介質自承式光纜（ADSS）等電力特種光纜技術得到廣泛應用。光纖通信除滿足數據通信、圖像信息等需求外，還提供繼電保護專用纖芯，為線路縱聯保護提供復用光纖通道和專用光纖通道。光纖通道具有安全性好和傳輸質量高的特點，為保護縱聯通道的數字信息傳輸提供了很好的解決方案。

1 光纖縱聯保護的特點

光纖通道的縱聯保護發展迅速，目前高壓輸電線路繼電保護一般采用以下兩種方案：一種是采用1套光纖通電流縱差和1套高頻方向（距離）配置方案，分別采用1套光纖通道和1套電力線載波通道；另一種是采用雙光纖通道方案，配置1套光纖電流差動和1套光纖方向（距離）保護。電流差動和方向（距離）保護均采用分相比較判據，通道采用分相式通道，與繼電保護光纖接口裝置配合，構成雙套復用光纖縱聯保護。

基于光纖通道的縱聯保護采用簡單的電流差動原理，判據采用被保護線路各側的電流，測量簡單可靠，避免了高頻保護由于后備保護的單端數據采樣時需采集電壓和電流矢量，動作邊界難以準確測量的缺點。

光纖縱聯保護通道不受電網運行工況的影響，不論線路發生單相或兩相接地故障，均不會像電力載波通道那樣發生通道阻塞，也不存在電力載波的頻率擁擠問題。光纖通道數據的傳輸速率一般采用復用2 Mb/s實現數據交換，保護通道滿足DL/T5062-1996《微波電路傳輸繼電保護信息設計技術規定》要求，整個通道時延不大于5 ms，可以實現線路兩側保護間的電流數據和開關量同步交換。而高頻保護是通過線路兩側交換高頻信號來確定故障范圍，不能進行兩側的電氣量數據交換，光纖通道傳輸的數據量也是載波通道無法比擬的。另外，由于SDH傳輸設備有完善的監控手段，PCM（脈沖調制）設備的運行狀況在通信管理中心統一監控，無需高頻收發信機每天例行的通道檢查試驗，通道的可靠性得到了充分保證。

由于光纖通道為數字通道，傳輸信號為成幀數字信息，且有CRC數據校驗等手段保證傳輸信息的正確性，使得基于光纖通道的縱聯保護比載波通道有更好的可靠性。因而，光纖通道與繼電保護相結合的微機縱聯保護得到越來越廣泛認可。

2 光纖縱聯保護采用的通信方式

光纖縱聯保護復用電力通信系統，借助通信通道雙向傳輸數據，供兩側保護進行實時計算。一般采用以下三種通信方式：①保護裝置以64 Kbps/2Mbps速率按ITU G.703標準復用通信系統同向接口，即復用PCM方式。②直接通過光通信設備SDH的2 M口進行繼電保護信號傳輸。③對于有些輸電短線路，通常采用保護專用光纖，保護裝置的數據通信以64 Kbps/2 Mbps速率采用專用光纖進行雙向傳輸，即專用光纖方式。這種方式簡單可靠，但存在以下問題：傳送距離受到限制，如要進行超長距離傳送，則需配置專門的光放大器；變電站之間OPGW的建設費用大，主要作為電力通信的主干傳輸網，利用其中兩芯光纖來傳送變電站間的低速率的保護信息，低利用率是資源的浪費；一旦2個變電站之間的光纖中斷，變電站保護裝置之間的通信通道也中斷。

為解決上述問題，往往將保護裝置之間的通信通道復用在電力通信的傳輸網絡上，由電力通信的SDH傳送網絡提供保護裝置之間的通信通道。

保護裝置之間的通信通道復用在通信傳輸線路上，目前我國的光纖網多使用同步數字傳輸網（SDH）。SDH傳輸網具有環網自愈能力，當2個變電站之間的光纖中斷時，可自動提供旁路通道保持通信，保證繼電保護信號的無阻斷、安全可靠傳輸。由于變電站內通信室和繼電保護室通常是分開的，為避免電磁干擾和過電壓保護等的干擾，通信室和繼電保護室之間均采用光纖連接，采用通信接口機實現電/光轉換。采用G.70364 Kb/s接口，而高速的SDH光端機不提供低于2 Mb/s業務接口，因而引入了PCM設備，將64 Kb/s的G.703通道復用到SDH光端機提供的2 Mb/s通道上。

由繼電保護信號數字復接接口設備提供保護信號光接口。保護裝置直接通過光纖，將保護信號由繼電保護室送入通信室的繼電保護信號數字復接接口設備。該裝置將保護側傳來的光纖編碼信號轉換成符合ITU G.703的2 Mb/s同向接口規約的信號方式，再通過SDH光端機傳送到遠端。

3 調試中出現的問題及處理

光纖縱差保護是把本側的三相電流采樣值進行模數轉換傳送到對側，對側在反模數轉換后進行同步比較，從而計算出故障區間的電流差值，經邏輯判斷后做出跳閘選擇，其可靠性依賴于光纖通道，通道的安全性至關重要。在調試中線路保護出現誤動或距動的概率極低，故障多出現在連接通道上。

4 結束語

隨著光纖通信技術的發展，在縱聯保護通道的選用上，全部采用光纖通道已經成為一種趨勢。光纖縱聯保護已經成為超高壓線路的主要保護，故障的分析和處理需要繼電保護和光纖通信專業的知識。只有掌握光纖通信和通道故障分析處理方法，才能在線路縱聯保護故障的處理中，綜合分析保護裝置和光纖傳輸通道出現的問題，快速有效地排除故障，保證電網的安全穩定運行。endprint