通信接口在電力繼電保護上的應用

戴望 周彥華

【摘要】 隨著電網二次技術的發展和需要，電力通信專業和電網保護、自動化等專業的配合問題顯得日益重要和突出，本文從技術融合的角度上針對220kV級以上電壓等級變電站內通信專業與保護專業之間的設備接口關系進行了深入論述，以此為技術突破口，探討了通信與保護之間數據傳輸接口的技術關鍵點，從而對保護和通信專業相互之間的技術融合起到一定的促進作用。

【關鍵詞】 通信接口 繼電保護 復用通道 告警信息

隨著電力系統的發展，發電、輸電、變電、配電、調度及用戶等六大環節均已離不開電力通信網絡的貫穿。通信技術的飛速發展，國家電網公司已經提出構建信息化、自動化、互動化的現代化智能電網目標。為了給智能電網的安全生產和運行監視等提供可靠的技術支撐，先進的通信技術和控制技術是必不可少的，而通信與保護之間接口的穩定性、安全性將直接給智能電網的安全穩定運行帶來巨大影響，本文結合了作者在現場實際運行的設備及日常維護運行工作經驗，對如何保障通信與保護之間接口的安全穩定運行進行探討分析，希望能對通信和保護運維人員的技能提高和現場工作有一定的幫助和促進作用。

一、通信接口與保護裝置的應用

通信接口在變電站傳送保護信號的基本結構形式下圖所示。根據圖示可以看出：所有的保護信息的接收與傳送都是一致的，只是中間所采用的基本通信介質不同罷了，有的直接采用專用光纖接口作為傳送介質，有的則是采用電接口復用通道作為傳送介質。

1.1通信接口與專用光纖保護裝置的應用及分析

1.1.1專用光纖保護的接口形式：

專用光纖保護通道使用專用的一對纖芯，備用兩芯，這種保護接口形式主要有兩種方式，一種是保護設備上直接配置光纖接口，直接與線路光纜相連接，中間沒有電接口轉換設備；另一種是保護設備上的電接口與一臺專門傳送保護信息的接口設備相連接，然后保護信號通過保護接口設備與線路光纜相連接，兩種保護方式的設備接口數據傳輸速率一般是2M或64K。

1.1.2專用光纖保護的通道需求：

目前光纖保護對通道誤碼的需求為：向量式光纖差動速度較慢、動作靈敏度低，對通道要求也低，約為 10-3-10-5；傳輸采樣值的光纖差動，速度快、動作靈敏度高，對通道要求也高，約為10-7。當前的通信技術可以保證所提供的通道的誤碼率約為10-9-10-11，因此只要通信設備正常工作，就可以為保護提供符合要求的通道。為保證通信的可靠性，必須進行光器件特性測量和通道裕度的估算，要求保證系統衰減余量不少于6db。

1.1.3保護設備光發送功率的測試：

單模光纖的實際衰耗值在0.3dB/km左右，接頭衰耗為0.2-0.5dB/點，熔接衰耗為0.3dB/點。一般使用光功率計、光萬用表、光誤碼儀、光衰耗儀等儀器儀表測量光纖通道。光發功率=測量值-接頭衰耗*2，常規插件波長為1310nm的發信功率-16dbm±3dbm。

1.1.4光接收靈敏度測試：

調節光衰耗儀的衰耗值，觸發保護裝置告警，再調整衰耗值，保持結果中誤碼值穩定1小時以上，測試光接收靈敏度=發送功率—光衰耗值，一般64K通道的接收靈敏度均為-45dBm，2M通道的接收靈敏度為-35 dBm， 2M的超長距離插件接收靈敏度為-40dBm。對側光纖發過來的收信功率裕度，應大于6dBm以上，最好在10dBm左右，即光發射功率-光接收靈度-距離（衰耗）-接頭數（衰耗）-熔接頭個數>6dB.

1.2通信接口與復用通道保護的應用及分析

1.2.1復用保護通道的接口形式

復用保護通道的連接方式比較復雜，種類多，但不論是那種形式的保護接口，其保護接口的傳輸速率都是2M或64K.一般來說，保護設備與通信設備的連接通過一個保護接口設備MUX來連接，MUX設備主要有兩種：一種是2M速率的接口裝置，另一種是64K速率的接口裝置。這兩種保護接口設備與通信設備的連接主要有兩種方式，一種是通過通信數字配線架的數字配線端口與光傳輸設備相連接，然后將保護信號通過光傳輸設備進行傳遞。另一種是通過通信音頻配線架的音頻配線端口與低速的PCM設備接入設備相連接，然后再通過PCM與光傳輸設備相連接，最后通過光傳輸設備再把保護信號傳遞到對方。

1.2.2、復用保護通道的通道需求：

由于復用保護通道中間環節多，時延較長，故障概率較高，因此在進行保護聯調之前，最好由通信專業人員先進行通道測試，確保通道切實可用、通道誤碼率達到標準后再移交給保護專業人員，通信專業人員應檢測兩端電纜的連接點，如音頻配線架端口上的卡線是否牢固，數字通信接頭是否有虛焊或連接不牢固等現象，再使用誤碼儀測試通道，通道測試時間應保持為一小時以上，待測試線路兩側誤碼均滿足標準后，方可通知保護專業人員接入保護裝置進行聯調工作。

（1）復用保護通道良好的判斷：

保護裝置在投運之前必須確定復用保護通道是否良好，而要判定復用保護通道良好必須滿足以下兩個條件：A、保護裝置面板上“通道異常燈”為熄滅狀態，裝置沒有出現“通道異常”告警信號，TDGJ（通道告警）接點不閉合。B、“保護狀態”→“通道狀態”中有關通道狀態統計的計數應恒定不變化。

（2）誤碼對保護的影響：

電流差動保護信號在64K通道傳輸時，1點電流采樣值的傳輸需要1.667毫秒，對側電流采樣值傳送到達本端裝置后，對應的電流采樣值將進行差動計算，不同的差動元件需要不同的數據窗長度。RCS-900系列差動保護沒有對通道誤碼采取糾錯措施，單個誤碼對不同的差動元件污染不同長度的數據窗。單個通道誤碼差動保護最少需要退出30ms。電流差動保護信號在2M通道傳輸時，差動保護將會傳送電流采樣值和三相電流付氏值。RCS-900系列差動保護即使沒有對通道誤碼采取糾錯措施，單個誤碼對三相電流付氏值的影響限制在當前采樣點內。單個誤碼，對采用三相電流付氏值進行差動計算的分相電流差動元件，只退出0.833ms。

二、保護通道常見故障的判斷、分析與處理：

目前，電力系統繼電保護裝置已普遍采用光纖通道傳輸，由此帶來的“通道異常”告警故障也頻繁發生，特別體現在使用復用通道傳輸時。結合日常現場工作經驗和故障統計，分析保護通道告警原因主要體現在以下幾點：

2.1尾纖接頭接觸不良或被污濁

裸露的尾纖頭很容易被空氣中的灰塵附著，造型纖芯衰耗增加，此時應使用專用的光纖清潔工具進行清潔。在進行光纖連接時，要注意將連接頭和砝瑯盤上的缺口對齊后旋緊，若未完全對齊，纖芯衰耗可能會增加5-10 dB。

當光纖頭不清潔或連接不可靠時，設備即使能收到對側數據，收信裕度也可能大大降低，一旦系統擾動或通信設備有操作時，很容易導致通道中斷或誤碼越限，產生保護裝置通道告警。

2.2通信設備與保護接口設備間的連接問題

在使用64K復用通道保護時，保護接口裝置與通信PCM設備之間應使用四芯帶屏蔽雙絞線連接，不得使用普通的音頻線進行連接，四芯帶屏蔽雙絞線的屏蔽層應可靠一點接地。若從保護接口裝置引出的屏蔽雙絞線直接接至PCM設備，應采用鳳凰端子擰接，不建議使用RJ45水晶頭連接（RJ45水晶頭末端接觸性不牢固，容易增加誤碼數），若需要先通過配線架轉接，需要保證配線架側卡線牢固，以防松動脫落。在使用2M復用通道保護時，應注意在2M頭制作時防止焊點虛汗、漏焊等情況，以及防止芯線與屏蔽線等短路現象的發生。另外，要特別注意因為2M接頭與數配接頭接觸不良而引起的通道故障，此類故障在實際工作中較為常見。

2.3保護接口裝置不接地，通信電源紋波系數高

保護接口裝置在安裝時其接地不良好或根本沒有接地，導致平時能正常工作，而一旦有故障或刀閘操作時，保護裝置發通道告警。通信電源一般采用-48V電源，對紋波系數有比較高的要求，一般要求不超出100mv，現場發現電源紋波比較大時，保護接口裝置光電轉換過程會出現誤碼。

2.4通信設備故障

保護信號傳輸經歷的設備較多，一旦出現異常告警，中間每個環節均有出現問題的可能，在由于通信設備故障引起的通道故障中，最容易出現問題的就是PCM設備（主要是時鐘設置），其次就是傳輸設備光板問題。一般確認為通信設備出現問題后，可以將通道自環后使用誤碼儀測試，檢測時間應不小于24小時。

三、結束語

隨著通信技術的發展，在電力系統中，全網保護通道的全光纖化已經成為一種趨勢。在日常工作中，只有了解各種通信接口的基本知識，掌握各種保護通道的傳輸模式以及通道故障定位分析和處理方法，才能快速有效地處理故障，保證電網的安全穩定運行。

參 考 文 獻

[1] 南瑞繼保 RCS-900系列超高壓線路成套保護裝置技術和使用說明書， 2010（s）：7-9

[2] 南瑞繼保 FOX-40系列繼電保護光纖通信接口裝置技術和使用說明書，2010（s）：5-12

[3] YD/T 1238-2002基于SDH的多業務傳送節點技術要求，2002（s）：19-23