淺論光纖技術與電力繼電保護的融合研究

魏延路　郝學華　柳峰　董海濤

摘要：為了確保其能夠安全可靠的服務于人們的日常生活以及生產，在第一時間找出應用系統及電力網絡的故障源頭，及時的對出現的故障進行處理，將對整個電網的使用起到一定的影響作用。所以，將光纖技術與電力繼電保護技術融合在一起，將有效的提升繼電保護的應用使用價值，提高在進行電網建設、保護過程中的有效性，本文將對二者的融合進行研究。

關鍵詞：光纖技術；電力繼電保護；融合

一、引言

電力部門承載著管控社會電力運行使用的重要責任，一旦出現問題必然會對數以萬計的使用住戶及工業園區帶來損失。所以，提高電力系統的安全性以及可靠性是十分重要的人物。面對當前電網建設范圍的不斷擴大，電力能源應用趨勢的不斷擴張，在進行電力系統的建設管理過程中也是變得日益繁雜。為了有效的提高電力系統運營的安全可靠性，提高電力能源的利用價值，對光纖技術與電力繼電保護的融合研究工作就必須予以高度的重視。

二、光纖通道作為縱聯保護通道的優勢

科學技術的不斷發展促進了社會各行業應用設備的換代更新，面對社會發展過程中對電力使用需求的不斷擴張，雖然電網建設的覆蓋速度在不斷的擴大，但是其中存在的各種問題確實影響了人們的生活以及工業的生產，同時對電力能源的應用帶來了一定的阻礙。為了提高電力能源的輸送速度，提高輸送的質量，對整個電網進行有效的保護，將光纖技術與電力繼電保護合理的融合就成為了一種電力保護的發展趨勢，以下將對其使用優勢進行研究。

2.1傳輸質量高，誤碼率低

這種特點使得光纖通道很容易滿足繼電保護對通道所要求的準確性。即發端保護裝置發送的信息，經通道傳輸后到達收端，使收端保護裝置所看到的信息與發端原始發送信息完全一致。

2.2光波頻率高

頻帶寬，傳輸的信息量大這樣可以使線路兩端保護裝置盡可能多的交換信息，從而可以大大加強繼電保護動作的正確性和可靠性。

2.3抗干擾能力強

由于光信號的特點，可以有效的防止雷電、系統故障時產生的電磁干擾，因此，光纖通道最適合應用于繼電保護通道。

三、電力繼電保護與光纖技術的融合方式

在進行電力繼電保護工作的開展過程中，合理的與光纖技術進行融合將能夠有效的發現故障的發生位置，并在第一時間尋找到故障點，及時的排除相關故障。隨著當前科學技術的不斷進步，在進行電力繼電保護與光纖技術的融合過程中，較為流行的融合方式主要為復用光纖保護方式與專用光纖通道方式，其未來應用價值也是無可限量。

3.1復用光纖保護方式

該種光纖保護方式主要特點是同時應用了光纖通信接口和電信號通信接口。保護室和保護設備之間的連接同時采用了光纖通信接口和電信號通信接口，而保護室和通信室之間的通信需要經過復用設備和數字復接接口，借助于復用設備的光纖通道完成了繼電保護的光纖通信過程。復用光纖保護方式的優點與缺點（增加復用設備這一中間環節，可靠性降低）都非常明顯。但是因為復用光纖保護方式有利于提高當前電信號保護能力不強的局面，并月一改造成本降低，所以這一方式還是獲得了廣泛地認同和應用。

3.2專用光纖通道方式

在傳輸信號方面，直跳信號和允許信號都直接傳輸于光纖通道內；在接口方面，保護設備均直接配備了光信號接口，光纖直接將不同保護連接成為一個可以快速通信的整體。另外，專用光纖通道方式也不否定保護設備對電信號的連接和應用。相對于復用光纖保護方式而言，專用光纖通道方式的顯著優點便是；咸少了光信號傳輸的中間環節，有效提高了保護動作的可靠性水平；其缺點是就是降低了光芯的利用率，并且線路較多。

對于光纖縱聯電流差動保護通道形式而言，依照實際需求情況的差異，同時存在著采用復用光纖保護方式和專用光纖通道方式這兩種形式的情況。需要明確指出的是，不論是復用光纖保護方式還是專用光纖通道方式，它們的區別僅僅限于通道介質的差異，光纖縱聯的方向保護和距離保護一般均是應用允許模式，但是傳統的高頻零序方向與高頻閉鎖距離采用閉鎖模式。在本質上，光纖縱聯保護和常規保護沒有差異。

四、繼電保護信號的SDH光纖傳輸傳輸延時要求

在進行光線技術與電力繼電保護的融合過程中，為了能夠切實的發揮其潛在的應用價值，確保相關技術融合后效率的發揮，提升電力能源的供應質量，提高電網故障點的排查能力，相關的技術工作人員也應該夜以繼日的進行不斷的學習，針對技術融合的要點進行研究。經過長期的使用以及推算后，在進行繼電保護信號的SDH光纖傳輸過程中，還應該滿足一種光線傳輸傳輸延時要求，只有基于要求的基礎上，才能夠有效的達到技術融合的應用目的。

4.1日光纖傳輸傳輸延時分析

SDH網絡的傳輸延時幾的計算公式為：TC=tc+tp*n+t0

在上述公式中，tc表示SDH設備的傳輸延時，傳輸設備及其傳輸速率的等級密切關系著其數值；tp表示終端設備的延時，取值lms； tr表示中繼復用器延時，取值0.1ms； n表示光區間數；t0表示光信號在光纖傳輸過程中的傳輸延時，t0=40*n*0. OO5

4.2日光纖傳輸傳輸延時要求

繼電保護的動作時間直接關系到電網的安全，所以對通道的傳輸延時要求非常嚴格，對此各個國家都制定了相應的標準。我國要求為5ms針對微波和光纖通道，即要求

5ns≥Td=tc+tp+tp*n+t0=0.17+1+0.1n+40n*0.005

由此可計算出滿足繼電保護信息傳輸延時的最大傳輸光區間數和最大傳輸距離。最大光區間數：

取正整數n=12，最大傳輸距離：5=40*n=40*12 a

這一結果表明SDH光纖通信系統在480km距離以內可以滿足傳輸繼電保護信息的延時要求。對于更長距離的輸電線路，如超高壓直流輸電線路，光纖通信系統可采取提高輸出光功率、增大中繼距離的方法，減少傳輸延時。隨著光纖技術的發展，光源、光接收機和光纖的性能都有很大的提高，光源的輸出功率更大，接收機的靈敏度更高，光纖的無中繼傳輸距離更長，目前己有光纖可達數百公里。同時，還可以通過在光路上增加光放大器、色散補償器等方法提高再生中繼距離。另外計算公式中各參數是按照最差情況考慮的，計算中也留有一定余量，如能減少傳輸過程中各個環節不必要的延時，還可以延長允許延時時間內的傳輸距離。

根據以上各方面的實驗分析和計算，可以得出結論：SDH光纖通信系統完全可以滿足電力系統傳輸繼電保護信號傳輸損傷和時間延遲的要求，可以作為繼電保護信號可靠的傳輸通道。當然重要的還在于提高設計、施工、維護和管理水平，以保證通信系統能夠安全、可靠、迅速地傳送各種信息。

五、結束語

綜上所述，本文對光纖技術與電力繼電保護融合進行了研究，面對電力繼電保護中可以實現電力系統安全、可靠、高效運行的目的，以及光纖技術能夠高速、準確、傳播繼電保護信號的效果，二者的融合應用發展趨勢已經成為了不可逆的事情。所以，做好繼電保護與光線技術的合理融合，必然能夠推動電力事業科學、高效的發展。

參考文獻

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