關于500kV線路光纖縱聯保護的運維研究

王　瑋　張昭源

（國網安徽省電力公司檢修公司，合肥　230061）

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關于500kV線路光纖縱聯保護的運維研究

王瑋張昭源

（國網安徽省電力公司檢修公司，合肥230061）

摘要500kV電網是骨干網架，其主保護為光纖縱聯保護，做好該類保護的運維工作的意義十分重大。文章首先介紹了光纖縱聯保護的原理和通道介質，其次論述了保證線路兩端保護邏輯協同的時鐘設置、縱聯碼標定等內容，接著重點分析了光纖縱聯保護的故障排除方法、日常運維要點、各運維專業的分工界面以及提升光纖縱聯保護“綜合生存能力”的針對性措施，最后本文就運維工作中如何高效進行光纖縱聯保護的定檢進行了適當探析。

關鍵詞：縱聯保護；運行維護；光纖通信；故障處理；500kV線路

當前，500kV電網已經成為我國電力系統的骨干網架。500kV線路電壓等級高、輸送容量大、影響范圍廣，保證其穩定運行和安全運行至關重要。同110～330kV輸電線路一樣，500kV線路里程綿長且多暴露于野外，因此遭受故障或不可抗力是不可避免的。為了縮小可能的故障所造成的損壞程度以及達成與后備保護的默契配合，一般要求500kV線路配置基于全線速動的縱聯保護[1]。

縱聯保護的通道包括微波、電力載波、光纖等類型。就趨勢來看，光纖以其高傳輸率、優良抗干擾性能，逐漸成為縱聯保護的主流通道，但其技術實現相對復雜。因此，對于供電企業來說，做好500kV線路光纖縱聯保護的運維很是重要。

1　光纖縱聯保護概述

1.1保護原理

用于500kV線路的縱聯保護一般基于電流差動機制，即：實時計算線路各側電流矢量之和，在考慮一定裕度后與整定閾值比對[2]。詳見式（1）所示。

式中，∑Ii、K、F(Ii)分別為各側I相量和、制動系數和電流系數，Idz為動作值。

顯然，電流縱差保護原理簡單、數據采集可靠，理論上不受網絡復雜程度的影響，且由于設置了制動環節，可有效防止因區外故障而產生的誤動。

具體到當前廣泛推廣的光纖縱聯保護，一般實行的是分相電流差動和零序電流差動，可杜絕系統振蕩因素的干擾（即使非全相狀態，仍能快速、靈敏動作），使保護可靠性獲得極大提升[3]。

1.2光纖通道

光纖縱聯保護的主要優點體現在通道介質上。光纖通道的特點[4]如下：

1）運行頻率高（大于2.2×107MHz），信息傳輸量大，使得線路兩側的繼保裝置能充分交換數據，從而避免保護誤動或拒動。

2）光纖的物理特性好，對電磁場不敏感，因此能有效抵御因系統異?；蚶子晏鞖馑鶐淼母蓴_。

3）傳輸的是數字信息，運用CRC校驗，可使誤碼率降低至10?9～10?11，遠好于系統要求（10?7）。

另外，因保護設備的不同和實際狀況的差異，光纖通道的實現方式不盡一致，詳見表1。

表1　光纖通道的實現方式

2　光纖縱聯保護的運行設置

光纖縱聯保護是包含一定設備的鏈路，各設備之間的協同、邏輯至關重要。

1）縱聯碼標設

為避免無關數字信號的串擾，光纖縱聯保護需要進行縱聯碼標設（標設原則是同一體系內各保護裝置的縱聯碼必須各異）。需注意的是，在一個裝置內要設定兩個縱聯碼：一個是本裝置的，另一個是對側裝置的。這樣在信息交互時，保護裝置根據預設縱聯碼來判斷所接受的信息是否異常（縱聯碼與信息是捆綁發送的）。

當然，在進行光纖通道自環檢驗時，可暫時將參試裝置的兩個縱聯碼（“本側”和“對側”）標定一樣，以完成相關測試。但事后要及時恢復并檢查。

2）時鐘設置

（1）對于專用光纖模式（如圖1所示），需將一端保護中的光發送模塊的時鐘設為主時鐘，將另一端設為從時鐘。

圖1　專用光纖模式的縱聯保護的時鐘設置

（2）對于復用光纖模式（如圖2所示），需將SDH設備設為主時鐘，其他設備設為從時鐘。

圖2　復用光纖模式的縱聯保護的時鐘設置

3　光纖通道的運維保障

光纖縱聯保護的穩定工作極大依賴于通道的正常。但實際運行中，由于設備、外力、施工等因素，使得運行中的通道出現報警甚至中斷，嚴重影響500kV線路的安全。為此，筆者經過深入剖析，總結出如下的光纖通道運維方法。

1）當光纖通道出現異常，應利用逐次排查方法，迅速進行故障點定位，具體來說：①若某個保護顯示“通道異常”的同時還出現與其共用通信終端的其他保護的話路異常，則判定為通信終端故障；②可將光電轉換器與通信終端暫時斷開，并將其輸出、輸入短接，若保護設備的報警消失，則基本判斷為是本側通信終端或對側設備的故障；③也可將本側通信終端的輸出、輸入短接，如對側無異常，則可確定是本側原因。

2）日常維護中應重點關注光纖斷點熔接處焊接變化和光纖活接頭積灰狀況。前者一般取決于施工質量，若施工質量不過關，則運行一段時間后會出現光纖衰耗指標的大起大落；后者屬于日常運維范疇，若積灰嚴重，將導致光纖衰耗大幅增加。

3）建立通道故障后對保護裝置的科學處理機制。光纖縱聯保護依賴于數字通道的穩定可靠，一旦通道異常，為了防止保護誤動，一般需要將縱聯保護退出（就當前來說，大多采用手動方式）。為了提升運維水平，可將數字接口裝置的兩副報警接點中的常開接點串入“縱聯保護投人壓板”回路，以實現對通道異常的自動處理（即通道正常，保護投入壓板起作用；通道故障，保護投入壓板被切除）。

4）強化光纖鏈路的“綜合生存能力”。光纖強度較弱，外力破壞或自然災害的影響在所難免。為了提高光纖縱聯保護的可用性，必須在通道運維上多措并舉，詳見表2。

表2　強化光纖鏈路“綜合生存能力”的相關舉措

5）厘清光纖縱聯保護的專業分界面。對于光纖縱聯保護（尤其是復用光纖型），數據轉換設備和保護設備相互參雜，確定保護和通信的專業分工十分重要。一般來說，二者應以PCM音頻配線架為分界點，如圖3所示。

圖3　光纖縱聯保護的兩個專業的分界面情況

4　500kV線路保護定檢新方法探索

保護定檢是保證保護裝置不因運行環境變化、運行年限增加等因素而造成保護失效的有效手段。500kV線路冗余度低、停電機會少，采用一般的定檢方法（即每套保護單獨接線）會造成短時工作量非常大，且容易出錯。筆者根據500kV線路保護的配置情況（一般雙重化配置），探索一種高效的光纖縱差保護定檢的新方法：即將兩套保護的電氣量回路進行串并聯（電流串聯、電壓并聯），然后通過硬壓板投退來選擇待試保護設備。如圖4所示。

圖4　光纖縱聯保護定檢新方案

相關說明：①對于線路保護裝置來說，電流先流進其主保護一側，再從后備保護處流出；②按上圖接線完成后，可通過試加I、U來驗證接線正確性；③這種方式可避免保護屏內繁復的改接線工作，使運維效率大幅提升。

5　結論

500kV線路光纖縱聯保護對維護500kV骨干網架的穩定運行有重要作用。該保護的運維涉及變電、通信、繼保等多個專業，在實際工作中，應在深入了解保護工作機制的基礎上，進行正確的專業界面劃分，將主要關注點放在提升光纖傳輸通道“綜合生存能力”上。文章全面梳理了光纖縱聯保護的運維要點，并給出相關措施，值得作進一步推廣。

參考文獻

[1] 徐向軍, 田桂珍. 500kV線路光纖縱聯保護運行維護[J]. 電力科學與工程, 2009, 31(2): 52-54.

[2] 宋凱. 淺談500kV光纖通道原理,運行及維護[J]. 華東科技, 2012, 6(2): 113-115.

[3] 胡晶晶. 500kV線路保護光纖通道運行和故障處理的探討[J]. 華東科技, 2014, 36(2): 226-228.

[4] 羅春風, 徐子利, 鄧建峰, 等. 500kV線路保護的定檢簡便方法[J]. 電力系統保護與控制, 2010, 15(19): 229-231.

[5] 潘英裕. 一起500kV線路閉鎖式縱聯保護誤動分析[J]. 廣西電力, 2006, 10(3): 61-63.

王瑋（1989-），男，安徽舒城人，本科，助理工程師，主要從事超特高壓電網繼電保護設備檢修工作。

Dimension of Transport on 500kV Line of Fiber Pilot Protection

Wang WeiZhang Zhaoyuan (Anhui Electric Power Company Maintenance Company, Hefei230061)

Abstract 500kV grid is the backbone network, the main protection for the optical fiber pilot protection, operation and maintenance of such good sense to protect very important work. The article first introduces the Fiber Pilot Protection Principle and channel medium, followed by discussion of the guarantee line ends synergistic protection logic clock setting, longitudinal code calibration, etc., and then analyzes the fiber pilot protection troubleshooting methods, daily operation dimensional points, operation and maintenance of each professional division interface and enhance fiber pilot protection "comprehensive viability" of the specific measures, the final article on the operation and maintenance work carried out on how effective a given fiber pilot protection were properly seized of.

Keywords：pilot protection; operation and maintenance; optical fiber communication; troubleshooting; 500kV line

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